软件工程学习笔记（四）软件设计

软件设计概述

软件设计的基本特征：目标，形态，内容
从技术角度考虑，软件设计主要包括4方面内容：

1. 系统结构设计：确定软件系统的结构，即软件系统的组成，以及各组成成分（子系统或模块）之间的相互关系
2. 接口设计：确定目标系统与其他软/硬件系统之间、目标系统与用户之间的交互关系及通信方式
3. 数据设计：对数据结构的设计

软件体系结构的典型风格

• 主程序-子过程风格
  

• 层次风格
  

• 客户机-服务器体系结构风格

C/S结构的层次性：
从应用系统开发的角度考虑，C/S结构的应用系统通常可以由3个相对独立的部分组成，每一部分承担着不同的职责：
用户界面部分：即表示层，主要实现用户与应用系统之间的交互接口，用于接收用户输入的数据，并显示应用系统输出的数据。一般采用图形用户界面（GUI）。
应用逻辑部分：即业务逻辑层（或功能层），主要实现应用系统的各种处理功能。一般通过应用程序来实现各种功能的业务处理逻辑。
数据管理部分：即数据层，主要实现数据的存储以及对数据的存取操作任务。一般采用关系型数据库管理系统。

胖客户端的C/S系统执行效率比瘦客户端更高

浏览器/服务器(B/S)结构：

模块化设计的目标：高内聚，低耦合（即提高模块内部的联系，降低模块之间的联系）
改进方法：
1）尽可能建立功能模块；
2）消除重复功能；
3）模块的作用范围与控制范围，即当作用范围为控制范围的子集时，才能获得较低的块间联系；
4）模块的大小适当；
5）模块的扇入扇出数不宜太多。

模块化设计：
便于由多个人分工编制大型程序；软件的功能便于扩充程序；易于理解，也便于排错；只要模块之间的接口关系不变，各模块内部实现细节的修改将不会影响别的模块； 模块间的单向调用关系叫做模块的层次结构

结构图
模块：实现特定功能，有明确的输入、内部处理逻辑、输出。一般用矩形框表示，框内注明该模块的名称（常以其功能做为模块名）。
调用关系：模块之间通过“过程/函数调用”的方式建立连接。一般用自上而下的箭头连线表示两个模块之间的调用关系。
模块间的信息传递：模块调用过程中，相互传递的信息。
数据信息：模块间相互调用时所传递的业务性数据。通常是一些简单数据类型或复杂数据类型（比如，结构体）；
控制信息：模块间相互调用时所传递的标志性数据。比如，“Y”/“N”、“T”/“F”、状态标志等。
结构深度：结构图中的层次总数
结构宽度：结构图中，同一层次上模块总数的最大值
模块的扇入：能直接调用某模块的模块个数
模块的扇出：某个模块直接调用的模块个数
DFD的两种特征：

• 变换型DFD
  信息沿着输入路径进入系统，同时由外部形式变换为内部形式，然后经过系统内部的 “变换中心”进行处理，处理后的结果再沿着输出路径变换成外部形式离开系统。 输入部分与变换中心之间，变换中心与输出部分之间都具有较为明显的边界
  

从DFD图到SC图的映射规则：
（1）复审DFD图，必要时可再次进行修改或细化；
（2）鉴别DFD图所表示的软件系统的结构特征，确定它所代表的软件结构是属于变换型还是事务型。
（3）按照SD方法规定一组规则，把DFD图转换为初始的SC图；
（4）按照优化设计的指导原则改进初始的SC图，获得最终SC图。

将数据流图DFD映射为结构图SC的变换分析

逻辑输入通常是距离物理输入端最远的，但仍可以被视为系统输入的那些数据流。
变换中心的两端分别是逻辑输入和逻辑输出，其任务是把系统的逻辑输入加工处理为系统的逻辑输出
顶层结构：只有一个主模块MC ，代表整个系统，用于控制协调其它模块
第一层结构：通常包括三个模块：
输入信息处理模块MA ：管理所有输入信息的接收（从物理输入到逻辑输入）；
变换中心控制模块MT ：管理所有对逻辑输入的操作；
输出信息处理模块ME ：管理所有输出信息的产生（从逻辑输出到物理输出）。

将数据流图DFD映射为结构图SC的事务分析

在事务型DFD上区分出输入部分、事务中心和发送部分（由事务中心发射出的多条加工路径构成），并划出分界线。顶层结构只包含一个主模块。第一层结构主要包括两个分支：输入分支和发送分支
输入分支：映射方法与变换分析中映射输入分支的方法相同，即从事务中心的边界开始，将逆着输入路径中的数据加工依次映射成模块。
发送分支：包含一个调度模块，对应事务中心。由事务中心发射出的每条加工路径可根据其各自的流特征（变换型或事务型）映射成相应结构，由调度模块“选择调用”。

例题

结构图SC的优化原则：

• 通过对模块进行适当的分解或合并，力求提高内聚降低耦合
• 应尽可能减少高扇出结构：对其下属模块进行归类，并适当增加中间层的控制模块，以减少扇出
• 应随着深度增大扇入

一个良好的结构，通常上层扇出较高，中层扇出较低，底层扇入较高

SD方法中常用的过程设计描述工具

程序流程图

软件用户界面设计的基本原则：
? 置系统于用户的控制之下：允许用户与系统的交互被中断或撤销；允许用户与出现在屏幕上的任何对象进行直接交互。
? 减少用户的记忆负担：建立有意义的缺省值；定义直观的快捷方式：如快捷键
? 保持界面的一致性：一致性要求UI遵循标准和常规的方式，让用户处在一个熟悉的和可预见的环境之中
? 个性化：可以使不同的用户按照自己的习惯、爱好以及对系统的熟悉程度来设置UI元素
? 宽容性：允许用户进行实验性操作和出错，用户在出错时能够方便的从错误中恢复
? 反馈：在发生错误或程序运行时间较长时，系统应给用户提供有意义的、可视化的
反馈，以便用户了解错误性质或程序的执行进度。
? 美观性
? 可用性
? 简洁性：避免使用许多复杂的图片和动画等，造成用户操作时的分心；界面布局应当适合清晰地表达信息；具有与之匹配的导航性

软件用户界面设计的几种常见模式

• Windows标准模式
• 导航模式
• 层叠模式
• 表格模式
• 向导模式

软件用户界面设计需要考虑的若干因素

• 单界面/多界面
• 界面布局
• 界面大小
• 界面中的颜色
• 菜单设计
• 信息表示
• 使用效率
• 安全性
• 用户支持