總體設(shè)計(jì)課件

第四章總體設(shè)計(jì)第四章總體設(shè)計(jì)1目的和任務(wù)：掌握總體設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)、分析過(guò)程和方法，能夠區(qū)分不同類型的數(shù)據(jù)流并完成軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。（共10學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：1、模塊化、抽象、信息隱蔽和局部化、模塊獨(dú)立的概念；2、2、啟發(fā)式原則；3、3、面向數(shù)據(jù)流的兩種分析方法；4、能夠根據(jù)需求分析獲得的數(shù)據(jù)流圖進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

教學(xué)內(nèi)容：總體設(shè)計(jì)的任務(wù)總體設(shè)計(jì)的基本目的：是回答“概括地說(shuō)，系統(tǒng)應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？”；因此總體設(shè)計(jì)又成為概要設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)。重要的工作：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：通過(guò)本階段的設(shè)計(jì)工作面將劃分出組成系統(tǒng)的物理元素----程序、文件、數(shù)據(jù)庫(kù)、人工過(guò)程和文檔等，但是每個(gè)物理元素仍然處于黑盒子級(jí)，這些黑盒子里的具體內(nèi)容將在詳細(xì)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)：是設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)，也就是要確定系統(tǒng)中每個(gè)程序是由哪些模塊組成，以及這些模塊相互間的關(guān)系。目的和任務(wù)：掌握總體設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)、分析過(guò)程和方法，能夠區(qū)2總體設(shè)計(jì)的必要性：可以站在全局高度上，花較少的成本，從抽象的層次上分析對(duì)比多種可能的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案和軟件結(jié)構(gòu)，從中選出最佳方案和最合理的軟件結(jié)構(gòu)，從而用較低成本開發(fā)出較高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。4.1總體設(shè)計(jì)的過(guò)程總體設(shè)計(jì)過(guò)程通常由兩個(gè)主要階段組成：系統(tǒng)設(shè)計(jì)：確定系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定軟件結(jié)構(gòu)典型的過(guò)程如下：一、設(shè)想供選擇的方案總體設(shè)計(jì)的必要性：可以站在全局高度上，花較少的成本，從抽象的3從數(shù)據(jù)流圖出發(fā)，劃分不同的自動(dòng)化邊界，處理分組的各種可能，拋棄技術(shù)上行不通的分組方法，設(shè)想出供選擇實(shí)現(xiàn)的物理實(shí)現(xiàn)方案，但不評(píng)價(jià)這些方案。二、選取合理的方案一般來(lái)說(shuō)，從上一步得到的一系列供選擇的方案中選取若干個(gè)合理的方案，通常至少選取低成本、中等趁本和高成本的三種方案。在判斷哪些方案合理時(shí)應(yīng)該考慮在問(wèn)題定義和可行性研究階段確定的工程規(guī)模和目標(biāo)，有時(shí)可能還需要進(jìn)一步征求用戶的意見(jiàn)。對(duì)每個(gè)合理的方案分析員都應(yīng)該準(zhǔn)備下列四份資料：（1）系統(tǒng)流程圖從數(shù)據(jù)流圖出發(fā)，劃分不同的自動(dòng)化邊界，處理分組的各種可能，拋4（2）組成系統(tǒng)的物理元素清單；（3）成本/效益分析；（4）實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃；三、推薦最佳方案分析員應(yīng)該綜合分析對(duì)比各種合理方案的利弊，推薦出一個(gè)最佳的方案，并為推薦的方案指定詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃。四、功能分解為確定軟件結(jié)構(gòu)，首先需要從實(shí)現(xiàn)角度把復(fù)雜的功能進(jìn)一步分解。分析員結(jié)合算法描述仔細(xì)分析數(shù)據(jù)流圖中的每個(gè)處理，如果一個(gè)處理的功能過(guò)分復(fù)雜，必須把它的功能適當(dāng)?shù)胤纸獬梢幌盗斜容^簡(jiǎn)單的功能。一般（2）組成系統(tǒng)的物理元素清單；5來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)分解之后應(yīng)該使每個(gè)功能對(duì)大多數(shù)程序員而言都是明顯易懂的。功能分解導(dǎo)致數(shù)據(jù)流圖的進(jìn)一步細(xì)化，同時(shí)還應(yīng)該用IPO圖或其它適當(dāng)?shù)墓ぞ吆?jiǎn)要描述細(xì)化后每個(gè)處理的算法。五、設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)通常程序中的一個(gè)模塊完成一個(gè)適當(dāng)?shù)淖庸δ埽瑧?yīng)該把模塊組織成良好的層次系統(tǒng)，頂層模塊調(diào)用它的下層模塊以實(shí)現(xiàn)程序的完整功能，每個(gè)下層模塊再調(diào)用更下層的模塊，從而完成程序的一個(gè)子功能，最下層的模塊完成最具體的功能。軟件結(jié)構(gòu)可以使用層次圖或結(jié)構(gòu)圖來(lái)描述。來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)分解之后應(yīng)該使每個(gè)功能對(duì)大多數(shù)程序員而言都是明顯易6如果數(shù)據(jù)流圖已經(jīng)細(xì)化到適當(dāng)?shù)膶哟?，則可以直接從數(shù)據(jù)流圖映射出軟件結(jié)構(gòu)。六、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)對(duì)需要數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用領(lǐng)域，分析員應(yīng)該在需求分析階段對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)要求所做的分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)通常包含以下四個(gè)步驟：1、模式設(shè)計(jì)：目的是確定物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。第三范式形式的實(shí)體及關(guān)系數(shù)據(jù)模型是模式設(shè)計(jì)過(guò)程的輸入，模式設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題是處理具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約束。2、子模式設(shè)計(jì)：用戶使用的數(shù)據(jù)視圖如果數(shù)據(jù)流圖已經(jīng)細(xì)化到適當(dāng)?shù)膶哟?，則可以直接從數(shù)據(jù)流圖映射出73、完整和安全性設(shè)計(jì)4、優(yōu)化：主要目的是改進(jìn)模式和子模式以優(yōu)化數(shù)據(jù)的存取。七、制定測(cè)試計(jì)劃在軟件開發(fā)的早期階段考慮測(cè)試問(wèn)題，能促使軟件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)注意提高軟件的可測(cè)試性。八、書寫文檔1、系統(tǒng)說(shuō)明：主要內(nèi)容包含：用系統(tǒng)流程圖描述的系統(tǒng)構(gòu)成方案，組成系統(tǒng)的物理元素清單，成本/效益分析；對(duì)最佳方案的概括描述，精化的數(shù)據(jù)流圖，用層次圖或結(jié)構(gòu)圖描繪的軟件結(jié)構(gòu)，用IPO圖或其它工具簡(jiǎn)要描述的各個(gè)模塊的酸法，模塊間的借口關(guān)系以及需求、功能和模塊三者之間的交叉參照關(guān)系等。3、完整和安全性設(shè)計(jì)82、用戶手冊(cè)根據(jù)總體設(shè)計(jì)階段的結(jié)果，修正更改在需求分析階段產(chǎn)生的初步的用戶手冊(cè)。3、測(cè)試計(jì)劃包括測(cè)試策略，測(cè)試方案，預(yù)期的測(cè)試結(jié)果，測(cè)試進(jìn)度計(jì)劃等。4、詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃5、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)結(jié)果九、審查和復(fù)審2、用戶手冊(cè)94.2軟件設(shè)計(jì)的概念和原理4.2.1模塊化1、模塊的概念模塊是數(shù)據(jù)說(shuō)明、可執(zhí)行語(yǔ)句等程序?qū)ο蟮募?，它是單?dú)命名的而且可通過(guò)名字來(lái)訪問(wèn)。如過(guò)程、函數(shù)、子程序、宏等都可以作為模塊。2、模塊化的概念模塊化就是把程序劃分成若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊集總起來(lái)組成一個(gè)整體，可以完成指定的功能滿足問(wèn)題的要求。4.2軟件設(shè)計(jì)的概念和原理10模塊化的根據(jù)：把復(fù)雜的問(wèn)題分解成許多容易解決的小問(wèn)題，原來(lái)的問(wèn)題也就容易解決。原因：（論證）設(shè)函數(shù)C(x)定義問(wèn)題x的復(fù)雜程度，函數(shù)E(x)確定解決問(wèn)題x需要的工作量（時(shí)間）。對(duì)于兩個(gè)問(wèn)題P1和P2，如果C(P1)>C(P2)

顯然：E(p1)>E(P2)根據(jù)人類解決一般問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)規(guī)律是：C(P1+P2)>C(P1)+C(P2)（復(fù)雜度）即是說(shuō)，如果一個(gè)問(wèn)題由P1和P2兩個(gè)問(wèn)題組合而成，那么它的復(fù)雜程度大于分別考慮每個(gè)問(wèn)題時(shí)的復(fù)雜程度之和。模塊化的根據(jù)：把復(fù)雜的問(wèn)題分解成許多容易解決的小問(wèn)題，原來(lái)的11總上所述，得E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)因此這個(gè)不等式導(dǎo)致“各個(gè)擊破”的結(jié)論。根據(jù)以上結(jié)論，是否可以將模塊無(wú)限地劃分下去，軟件開發(fā)工作是否就小得忽略不記？否，原因是當(dāng)模塊數(shù)量多了，但設(shè)計(jì)模塊間接口所需要的工作兩增加，因此開發(fā)工作兩由這兩個(gè)因素決定。4.2.2抽象抽象：抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié)。在任何問(wèn)題的模塊化解法時(shí)，可以提出許多抽象的層次，在抽象的最高層次使用問(wèn)題環(huán)境的語(yǔ)言，以概括的方式敘述問(wèn)題的解法；在較低抽象層次采用更過(guò)程化的方法，把面向問(wèn)題的術(shù)語(yǔ)和面向?qū)崿F(xiàn)的術(shù)語(yǔ)結(jié)合起來(lái)總上所述，得E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)12敘述問(wèn)題的解法；最后，在最低的抽象層次用可以直接實(shí)現(xiàn)的方式敘述問(wèn)題的解法。軟件工程就是采用的這種方法，采用自頂向下由抽象到具體逐步求精的方法。4.2.3信息隱蔽和局部化信息隱蔽原理：在設(shè)計(jì)和確定模塊時(shí)，應(yīng)使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息（過(guò)程和數(shù)據(jù)）對(duì)于不需要這些信息的模塊來(lái)說(shuō)，是不能訪問(wèn)的。局部化：是指把一些關(guān)系密切的軟件元素物理地放得彼此靠近。如在模塊中使用局部數(shù)據(jù)元素。敘述問(wèn)題的解法；最后，在最低的抽象層次用可以直接實(shí)現(xiàn)的方式敘134.2.4模塊獨(dú)立模塊獨(dú)立是模塊化、抽象、信息隱蔽和局部化概念的直接結(jié)果。開發(fā)具有獨(dú)立功能而且和其他模塊之間沒(méi)有過(guò)多的相互作用的模塊，就可以作到模塊獨(dú)立。換句話說(shuō)，希望這樣設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)模塊完成相對(duì)獨(dú)立的特定子功能，并且和其他模塊之間的關(guān)系很簡(jiǎn)單。為什么模塊獨(dú)立很重要？（1）有效的模塊化的軟件比較容易開發(fā)出來(lái)；（2）獨(dú)立的模塊比較容易測(cè)試和維護(hù)；4.2.4模塊獨(dú)立14模塊獨(dú)立程度的度量標(biāo)準(zhǔn)：耦合：衡量不同模塊彼此之間的相互依賴（連接）的緊密程度；內(nèi)聚：衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度。一、耦合耦合是對(duì)一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊之間連接程度的度量。耦合強(qiáng)弱取決于模塊間接口的復(fù)雜程度，進(jìn)入或訪問(wèn)一個(gè)模塊的點(diǎn)，以及通過(guò)借口的數(shù)據(jù)。在軟件設(shè)計(jì)中對(duì)模塊耦合的要求：在軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)該追求盡可能松散耦合的系統(tǒng)。原因是：模塊獨(dú)立程度的度量標(biāo)準(zhǔn)：15（1）在這樣的系統(tǒng)中可以研究、測(cè)試或維護(hù)任何一個(gè)模塊，而不需要對(duì)系統(tǒng)的其他模塊有很多的了解；（2）模塊間的聯(lián)系簡(jiǎn)單，發(fā)生在一處的錯(cuò)誤傳播到整個(gè)系統(tǒng)的可能性小。因此，模塊減的耦合程度強(qiáng)烈影響系統(tǒng)的可理解性、可測(cè)試性、可靠性和可維護(hù)性。怎樣具體區(qū)分模塊見(jiàn)耦合程度的強(qiáng)弱？1、數(shù)據(jù)耦合：如果兩個(gè)模塊彼此間通過(guò)參數(shù)交換信息，而且交換的信息僅僅是數(shù)據(jù)；是低耦合，系統(tǒng)中至少必須存在著重耦合，因?yàn)橹挥挟?dāng)某些模塊的輸出數(shù)據(jù)作為另一個(gè)模塊的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)才能完成有價(jià)值的功能。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以只包含數(shù)據(jù)耦合。（1）在這樣的系統(tǒng)中可以研究、測(cè)試或維護(hù)任何一個(gè)模塊，而不需162、控制耦合：如果兩個(gè)模塊傳遞的信息中有控制信息；屬于中等程度的耦合，它增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，控制耦合往往是多余的，在把模塊適當(dāng)分解之后通常可以用數(shù)據(jù)耦合代替它。3、公共環(huán)境耦合：當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊通過(guò)一個(gè)公共數(shù)據(jù)環(huán)境相互作用時(shí)；公共環(huán)境耦合可以是全程變量、共享的通信區(qū)、內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)、任何存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件、物理設(shè)備等。該耦合的復(fù)雜程度隨耦合的模塊個(gè)數(shù)而變化，當(dāng)耦合的模塊個(gè)數(shù)增加時(shí)復(fù)雜程度顯然增加。如果只有兩個(gè)模塊有公共環(huán)境耦合，則有下面兩種可能：2、控制耦合：如果兩個(gè)模塊傳遞的信息中有控制信息；屬于中等程17（1）一個(gè)模塊往公共環(huán)境送數(shù)據(jù)，另一個(gè)模塊從公共環(huán)境中取數(shù)據(jù)。這是數(shù)據(jù)耦合的一種形式，是比較松散的一種耦合。（2）兩個(gè)模塊都既往公共環(huán)境中送數(shù)據(jù)又從里面取數(shù)據(jù)，著重耦合比較緊密，介于數(shù)據(jù)耦合和控制耦合之間。如果兩個(gè)模塊共享的數(shù)據(jù)很多，都通過(guò)參數(shù)傳遞可能不方便，這時(shí)可以利用公共環(huán)境耦合。4、內(nèi)容耦合：如果出現(xiàn)下列情況之一，則兩個(gè)模塊間屬于內(nèi)容耦合：（1）一個(gè)模塊訪問(wèn)另一個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)；（2）一個(gè)模塊不通過(guò)正常入口而轉(zhuǎn)到另一個(gè)模塊的內(nèi)部；（1）一個(gè)模塊往公共環(huán)境送數(shù)據(jù)，另一個(gè)模塊從公共環(huán)境中取數(shù)據(jù)18（3）兩個(gè)模塊有一部分程序代碼重疊（一般來(lái)說(shuō)在匯編語(yǔ)言中出現(xiàn)）；（4）一個(gè)模塊有多個(gè)入口（即一個(gè)模塊有集中功能）；應(yīng)該避免使用內(nèi)容耦合，事實(shí)上很多高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言已經(jīng)設(shè)計(jì)成不允許在程序中出現(xiàn)任何形式的內(nèi)容耦合?？傊厚詈鲜怯绊戃浖?fù)雜程度的一個(gè)重要因素。應(yīng)該采取下述設(shè)計(jì)原則：盡量使用數(shù)據(jù)耦合，少用控制耦合，限制公共環(huán)境耦合的范圍，完全不用內(nèi)容耦合。（3）兩個(gè)模塊有一部分程序代碼重疊（一般來(lái)說(shuō)在匯編語(yǔ)言中出現(xiàn)19二、內(nèi)聚內(nèi)聚標(biāo)志一個(gè)模塊內(nèi)各元素彼此結(jié)合的緊密程度,它是信息隱蔽和局部化概念的自然擴(kuò)展.簡(jiǎn)單地說(shuō),理想內(nèi)聚的模塊只做一件事.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該力求作到高內(nèi)聚,通常中等程度的內(nèi)聚也是可以采用的,而且效果和高內(nèi)聚差不多;但是,低內(nèi)聚很壞,不要使用.內(nèi)聚和耦合是密切相關(guān)的，模塊內(nèi)的高內(nèi)聚往往意味著模塊間的松耦合。內(nèi)聚和耦合都是進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)的有利工具，但是實(shí)踐表明內(nèi)聚更重要，應(yīng)該把更多的精力放在內(nèi)聚上。二、內(nèi)聚20內(nèi)聚的種類：1、低內(nèi)聚：（1）偶然內(nèi)聚：如果一個(gè)模塊完成一組任務(wù)，這些任務(wù)彼此間即使有關(guān)系，關(guān)系也是很松散的。有時(shí)在寫完一個(gè)程序之后，發(fā)現(xiàn)一組語(yǔ)句在兩處或多處出現(xiàn)，于是把這些語(yǔ)句作為一個(gè)模塊以節(jié)省內(nèi)存，這樣就出現(xiàn)了偶然內(nèi)聚的模塊。（2）邏輯內(nèi)聚：如果一個(gè)模塊完成的任務(wù)在邏輯上屬于相同或相似的一類（如：一個(gè)模塊產(chǎn)生各種類型的全部輸出）。（3）時(shí)間內(nèi)聚：如果一個(gè)模塊包含的任務(wù)必須在同一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行（如，模塊完成各種初始化工作）。內(nèi)聚的種類：21三種內(nèi)聚的比較：（1）在偶然內(nèi)聚的模塊中，各種元素之間沒(méi)有實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，很可能在一種應(yīng)用場(chǎng)合需要修改這個(gè)模塊，在另一種場(chǎng)合又不允許著重修改，從而陷入困境。事實(shí)上，偶然內(nèi)聚的模塊出現(xiàn)修改錯(cuò)誤的概率比其他類型的模塊高得多；（2）在邏輯內(nèi)聚的模塊中，不同功能混在一起，合用部分程序代碼，即使局部功能的修改有時(shí)也會(huì)影響全局。因此著類模塊的修改也比較困難；（3）時(shí)間關(guān)系在一定程度上反映了程序的某些實(shí)質(zhì)，所以時(shí)間內(nèi)聚比邏輯內(nèi)聚好一些。三種內(nèi)聚的比較：222、中內(nèi)聚：（1）過(guò)程內(nèi)聚：如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素是相關(guān)的，而且必須以特定次序執(zhí)行。使用程序流程圖作為工具設(shè)計(jì)軟件時(shí)，常常通過(guò)研究流程圖確定模塊的劃分，這樣得到的往往是過(guò)程內(nèi)聚的模塊。（2）通信內(nèi)聚：如果模塊中所有元素都使用同一個(gè)輸入數(shù)據(jù)和（或）產(chǎn)生同一個(gè)輸出數(shù)據(jù)。3、高內(nèi)聚（1）順序內(nèi)聚：如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素和同一個(gè)功能密切相關(guān)，而且這些處理必須順序執(zhí)行（通常一個(gè)處理元素的輸出數(shù)據(jù)作為下一個(gè)處理元素的輸入數(shù)據(jù)）。根據(jù)數(shù)據(jù)流程圖劃分模塊時(shí)，通常得到順序內(nèi)聚的模塊，著重模塊彼此間的連接比較簡(jiǎn)單。2、中內(nèi)聚：23（2）功能內(nèi)聚：如果模塊內(nèi)所有處理元素屬于一個(gè)整體，完成一個(gè)單一的功能，功能內(nèi)聚是最高程度的內(nèi)聚。耦合和內(nèi)聚的概念是Constantine,Yourdon,Myers和Stevens等人提出來(lái)的。按照他們的觀點(diǎn)，如果給上述七種內(nèi)聚的優(yōu)劣評(píng)分，將得到如下結(jié)果：功能內(nèi)聚10分時(shí)間內(nèi)聚3分順序內(nèi)聚9分邏輯內(nèi)聚1分通信內(nèi)聚7分偶然內(nèi)聚0分過(guò)程內(nèi)聚5分在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有必要精確確定內(nèi)聚的級(jí)別。重要的是設(shè)計(jì)時(shí)力爭(zhēng)作到高內(nèi)聚，并且能夠辨認(rèn)出低內(nèi)聚的模塊，（2）功能內(nèi)聚：如果模塊內(nèi)所有處理元素屬于一個(gè)整體，完成一個(gè)24有能力通過(guò)修改設(shè)計(jì)提高模塊的內(nèi)聚程度降低模塊間的耦合程度，從而獲得較高的模塊獨(dú)立性。4.3啟發(fā)式規(guī)則在長(zhǎng)期開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件的長(zhǎng)期實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了一些啟發(fā)式規(guī)則。一、改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性設(shè)計(jì)出軟件的初步結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)該審查分析這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過(guò)模塊分解或合并，力求降低耦合提高內(nèi)聚。二、模塊規(guī)模應(yīng)該適中經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)模塊的規(guī)模不應(yīng)該過(guò)大，最好寫在一頁(yè)紙內(nèi)（通常不超過(guò)60行語(yǔ)句）；有人從心理角度研究有能力通過(guò)修改設(shè)計(jì)提高模塊的內(nèi)聚程度降低模塊間的耦合程度，從25得知，當(dāng)一個(gè)模塊包含的語(yǔ)句超過(guò)30以后，模塊的可理解程度迅速降低。；過(guò)小的模塊開銷大于有效操作，而且模塊樹木過(guò)多將使系統(tǒng)接口復(fù)雜。因此，過(guò)小的模塊有時(shí)不值得單獨(dú)存在，特別是只有一個(gè)模塊調(diào)用它時(shí)，通?？梢园阉喜⒌缴弦患?jí)模塊中而不單獨(dú)存在。三、深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)深度：表示軟件結(jié)構(gòu)中控制的層數(shù)，它往往能初略地標(biāo)志一個(gè)系統(tǒng)的大小和復(fù)雜程度。寬度：是軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)同一個(gè)層次上的模塊總數(shù)的最大值，一般來(lái)說(shuō)，寬度越大系統(tǒng)復(fù)雜度越大。得知，當(dāng)一個(gè)模塊包含的語(yǔ)句超過(guò)30以后，模塊的可理解程度迅速26扇出：一個(gè)模塊直接控制（調(diào)用）的模塊數(shù)目；經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)設(shè)計(jì)得好的典型系統(tǒng)的平均扇出通常是3或4（扇出的上限是5-9）。扇入：表示有多少個(gè)上級(jí)模塊直接調(diào)用它，扇入越大則共享該模塊的上級(jí)模塊樹木越多。四、模塊的作用域應(yīng)該在控制域內(nèi)模塊的作用域定義為該模塊內(nèi)一個(gè)判定影響的所有模塊的集合；模塊的控制域是這個(gè)模塊本身以及所有直接或間接從屬于它的模塊的集合。五、力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜度扇出：一個(gè)模塊直接控制（調(diào)用）的模塊數(shù)目；經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)設(shè)計(jì)27六、設(shè)計(jì)單入口和單出口的模塊七、模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè)4.4圖形工具一、層次圖和HIPO圖1、層次圖層次圖在前面用來(lái)描述了軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而本節(jié)使用它來(lái)描述系統(tǒng)的模塊的調(diào)用圖，一個(gè)矩形表示一個(gè)模塊，矩形間的連線表示模塊的調(diào)用關(guān)系。2、HIPO圖是層次圖加輸入/處理/輸出圖的英文簡(jiǎn)寫。在模塊的調(diào)用的同時(shí)還加上編號(hào)，以增加可追蹤性。六、設(shè)計(jì)單入口和單出口的模塊28二、結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖和層次圖一樣，用來(lái)表示軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工具，一個(gè)矩形表示一個(gè)模塊，箭頭表示模塊的調(diào)用關(guān)系，但在結(jié)構(gòu)圖中，在箭頭上加注釋，表明模塊間傳誦的信息，一般來(lái)說(shuō)，傳送的信息有兩種類型：數(shù)據(jù)或控制信息。這樣表示的模塊調(diào)用圖更加清晰一些。二、結(jié)構(gòu)圖294.5面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法的目標(biāo)是給出設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)的一個(gè)系統(tǒng)化的途徑?？梢詫?shù)據(jù)流圖映射成為軟件結(jié)構(gòu)，任何系統(tǒng)都可以采用數(shù)據(jù)流圖來(lái)表示，所以面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法，理論上可以設(shè)計(jì)任何軟件的結(jié)構(gòu)。而通常用的SA（結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法），就是基于數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法。一、概念根據(jù)數(shù)據(jù)流圖中的信息流類型，決定了有兩種不同的映射方法。4.5面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法30信息流的分類：變換流和事務(wù)流1、變換流：在基本系統(tǒng)模型（即頂級(jí)數(shù)據(jù)流圖）中，信息通常以“外部世界”所具有的形式進(jìn)入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后又以這種形式離開系統(tǒng)。輸入信息沿傳入路徑進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)由外部形式變換為內(nèi)部形式，經(jīng)系統(tǒng)變換中心加工、處理，作為輸出信息流沿傳出路徑離開系統(tǒng)，并還原為外部形式。如果數(shù)據(jù)流圖所描述的信息流具有上述特征，則稱為變換流。如下圖：信息流的分類：變換流和事務(wù)流31輸入流輸出流變換流時(shí)間信息流----變換流輸入流輸出流變換流時(shí)間信息流----變換流322、事務(wù)流基本系統(tǒng)模型意味著變換流，因此原則上所有的信息流都可以歸結(jié)為這一類。但是，如果數(shù)據(jù)流有一個(gè)明顯的事務(wù)處理中心，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)沿著輸入通路到達(dá)一個(gè)處理T，這個(gè)處理根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型在若干個(gè)動(dòng)作序列中選出一個(gè)來(lái)執(zhí)行，這種類型的數(shù)據(jù)流被劃分到一種特殊的數(shù)據(jù)流，稱為事務(wù)流。在該類型的數(shù)據(jù)流圖中，處理T為處理中心，它完成的任務(wù)是：2、事務(wù)流33（1）接收輸入數(shù)據(jù)（輸入數(shù)據(jù)又稱為事務(wù)）（2）分析每個(gè)事務(wù)以確定它的類型；（3）根據(jù)事務(wù)類型選取一條活動(dòng)路徑。事務(wù)流圖如下：（1）接收輸入數(shù)據(jù)（輸入數(shù)據(jù)又稱為事務(wù)）34總體設(shè)計(jì)課件35二、將數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)的步驟：SD方法能方便地將數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)，其步驟為：（1）確定信息流的類型；（2）劃定流界；（3）將數(shù)據(jù)流圖映射為程序結(jié)構(gòu)；（4）提取層次控制結(jié)構(gòu)；（5）通過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)審和使用啟發(fā)式策略進(jìn)一步精化所得的結(jié)果。注意：在大型系統(tǒng)中變換流和事務(wù)流常常是交叉使用。三、面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)過(guò)程二、將數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)的步驟：36總體設(shè)計(jì)課件37三、變換分析步驟：1、復(fù)審基本系統(tǒng)模型基本信息模型指頂級(jí)DFD和所有由外部提供的信息；2、復(fù)審和精化DFD3、確定DFD的特性，判定它為變換流還是數(shù)據(jù)流一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)內(nèi)部的信息流總可以用變換流表示，倘若具有明顯的事務(wù)特性，還應(yīng)該針對(duì)事務(wù)流的映射方法。因此，設(shè)計(jì)人員首先要判定DFD中占主導(dǎo)地位的信息流并確定其特性，然后孤立具有變換特性或事務(wù)特性的支流，這些支流將用于精化由主導(dǎo)數(shù)據(jù)流推出的程序結(jié)構(gòu)。三、變換分析38如例子，傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)沿一個(gè)傳入路徑進(jìn)來(lái)，沿三個(gè)傳出路徑離開，無(wú)明顯的事務(wù)中心，因此為變換流。如圖44、劃定輸入流和輸出流的邊界，孤立變換中心輸入、輸出流邊界的劃分可能因人而異，不同的設(shè)計(jì)人員可能把邊界沿著數(shù)據(jù)通道向前推進(jìn)或后退一個(gè)處理，不對(duì)軟件結(jié)構(gòu)影響不大。如圖45、執(zhí)行一級(jí)分解一級(jí)分解的目標(biāo)是到處具有三個(gè)層次的程序結(jié)構(gòu)，頂層為主控模塊；低層模塊執(zhí)行輸入、計(jì)算和輸出功能；中層模塊控制、協(xié)調(diào)低層的工作。如例子，傳感器檢測(cè)子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)沿一個(gè)傳入路徑進(jìn)來(lái)，沿三個(gè)傳出39如圖的一級(jí)分解的上兩層模塊，即主控模塊和下面幾個(gè)中層控制模塊：（1）輸入流控制模塊，接受所有輸入數(shù)據(jù)；（2）變換流控制模塊，對(duì)內(nèi)部形式數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理；（3）輸出流控制模塊，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)。一級(jí)分解的總原則：在完成控制功能并保持低耦合度、高內(nèi)聚度的前提下盡可能減少模塊數(shù)。如圖的一級(jí)分解的上兩層模塊，即主控模塊和下面幾個(gè)中層控制模塊40總體設(shè)計(jì)課件416、執(zhí)行二級(jí)分解二級(jí)分解的任務(wù)是把數(shù)據(jù)流圖中每個(gè)處理框映射成程序結(jié)構(gòu)中一個(gè)適當(dāng)?shù)哪K，二級(jí)分解過(guò)程是從變換中心的邊界開始沿輸入、輸出通道向外移動(dòng)，把遇到的每個(gè)處理框映射為程序結(jié)構(gòu)中的一個(gè)模塊。DFD的處理框與程序結(jié)構(gòu)模塊一一對(duì)應(yīng)，但按照軟件設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可能需要把幾個(gè)處理框合為一個(gè)模塊，或者把一個(gè)處理框變?yōu)閹讉€(gè)模塊。總之，應(yīng)根據(jù)“良好”設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行二級(jí)分解。二級(jí)分解示意圖見(jiàn)下：6、執(zhí)行二級(jí)分解42總體設(shè)計(jì)課件437、采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策略，精化所得程序結(jié)構(gòu)雛形，改良軟件質(zhì)量對(duì)于程序結(jié)構(gòu)的雛形，以“模塊獨(dú)立”為指導(dǎo)思想，對(duì)模塊或合或分，旨在追求高內(nèi)聚、低耦合，易實(shí)現(xiàn)、易測(cè)試、易維護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)。以保安系統(tǒng)為例。7、采用啟發(fā)式設(shè)計(jì)策