软件工程和实践第5章.pptVIP

第5章 总体设计 5.1 设计过程 5.2 设计原理 5.3 启发规则 5.4 描绘软件结构的图形工具 5.5 面向数据流的设计方法 5.6 小结 总体设计的基本目的就是回答“概括地说，系统应该如何实现?”这个问题，因此，总体设计又称为概要设计或初步设计。 通过这个阶段的工作将划分出组成系统的物理元素——程序、文件、数据库、人工过程和文档等等，但是每个物理元素仍然处于黑盒子级。 总体设计阶段的另一项重要任务是设计软件的结构，也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的，以及这些模块相互间的关系。 在详细设计之前先进行总体设计的必要性：可以站在全局高度上，花较少成本，从较抽象的层次上分析对比多种可能的系统实现方案和软件结构，从中选出最佳方案和最合理的软件结构，从而用较低成本开发出较高质量的软件系统。 5.1 设计过程 总体设计过程通常由两个主要阶段组成：系统设计 阶段，确定系统的具体物理实现方案；结构设计阶 段，确定软件结构。 典型的总体设计过程包括下述9个步骤： 设想供选择的方案 选取合理的方案 推荐最佳方案 4. 功能分解 5. 设计软件结构 6. 设计数据库 7. 制定测试计划 8. 书写文档(系统说明、用户手册、测试计划、详细的实现计划、数据库设计结果） 9. 审查和复审 5.2 设计原理 5.2.1 模块化 模块是由边界元素限定的相邻程序元素（例如，数据说明，可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。按照模块的定义，过程、函数、子程序和宏等，都可作为模块。面向对象方法学中的对象是模块，对象内的方法（或称为服务）也是模块。模块是构成程序的基本构件。 模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。 设函数C(x)定义问题x的复杂程度，函数E(x)确定解决问题x需要的工作量(时间)。对于两个问题P1和P2，如果C(P1)C(P2) 显然E(P1)E(P2) 根据人类解决一般问题的经验，另一个有趣的规律是C(P1+P2)C(P1)+C(P2) 也就是说，如果一个问题由P1和P2两个问题组合而成，那么它的复杂程度大于分别考虑每个问题时的复杂程度之和。 综上所述，得到下面的不等式E(P1+P2)E(P1)+E(P2) 图5.1 模块化和软件成本 采用模块化原理可以使软件结构清晰，能够提高软件的可靠性和可修改性，也有助于软件开发工程的组织管理。 5.2.2 抽象 在现实世界中一定事物、状态或过程之间总存在着某些相似的方面(共性)，把这些相似的方面集中和概括起来，暂时忽略它们之间的差异，这就是抽象。或者说抽象就是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节。 一个复杂的动态系统首先可以用一些高级的抽象概念构造和理解，这些高级概念又可以用一些较低级的概念构造和理解，如此进行下去，直至最低层次的具体元素。 软件工程过程的每一步都是对软件解法的抽象层次的一次精化。 在可行性研究阶段，软件作为系统的一个完整部件；在需求分析阶段，软件解法是使用在问题环境内熟悉的方式描述的；当由总体设计向详细设计过渡时，抽象的程度也就随之减少了；最后，当源程序写出来以后，也就达到了抽象的最低层。 随着软件开发工程的进展，在软件结构每一层中的模块，表示了对软件抽象层次的一次精化。 事实上，软件结构顶层的模块，控制了系统的主要功能并且影响全局；在软件结构底层的模块，完成对数据的一个具体处理，用自顶向下由抽象到具体的方式分配控制，简化了软件的设计和实现，提高了软件的可理解性和可测试性，并且使软件更容易维护。 5.2.3 逐步求精 逐步求精是人类解决复杂问题时采用的基本方法，也是许多软件工程技术（例如，规格说明技术，设计和实现技术）的基础。可以把逐步求精定义为：“为了能集中精力解决主要问题而尽量推迟对问题细节的考虑。” 人类的认知过程遵守Miller法则：一个人在任何时候都只能把注意力集中在（7±2）个知识块上。 逐步求精方法确保每个问题都将被解决，而且每个问题都将在适当的时候被解决。 抽象与求精是一对互补的概念。抽象使得设计者能够说明过程和数据，同时却忽略低层细节。事实上，可以把抽象看作是一种通过忽略多余的细节同时强调有关的细节，而实现逐步求精的方法。求精则帮助设计者在设计过程中逐步揭示出低层细节。这两个概念都有助于设计者在设计演化过程中创造出完整的设计模型。 5.2.4 信息隐藏和局部化 信息隐藏原理指出：应该这样设计和确定模块，使得一个模块内包含的信息(过程和数据)对于不需要这些信息的模块来说，是不能访问的。 局部化有助于实现信息隐藏，隐藏的不是有关模块的一切信息，而是模块的实现细节。 5.2.5 模块独