《軟件工程與開發(fā)技術(shù)》課件第11章

第11章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與包模型11.1包的概念11.2包之間的依賴關(guān)系11.3包的版型11.4用包表示的系統(tǒng)高層結(jié)構(gòu)11.5設(shè)計(jì)包的原則11.6小結(jié) 11.1包的概念

在UML中，包(package)是一種分組機(jī)制或命名空間，也可以認(rèn)為是一種集合元素或者容器元素，其中可以包含不同類型的產(chǎn)品。類似于文件管理中的文件夾，包中還可以包含包，以形成包的層次結(jié)構(gòu)。包可以做為對(duì)包內(nèi)多個(gè)相關(guān)元素整體的抽象，從而形成系統(tǒng)的高層抽象結(jié)構(gòu)。

在程序設(shè)計(jì)語言中，包也被看作命名空間，在同一個(gè)包中不允許同名的元素存在，但在不同的包中允許同名元素存在。這就為命名的分配和靈活性提供了便利條件。在劃分包時(shí)，一般將語義有聯(lián)系的或者松散耦合的元素放在同一個(gè)包內(nèi)，包的層次不要太深，三層以上的包結(jié)構(gòu)會(huì)使系統(tǒng)變得相當(dāng)難理解。包的UML表示如圖11.1所示，類似于文件夾的符號(hào)。圖11.1包的UML表示 11.2包之間的依賴關(guān)系

包與包之間可以存在依賴關(guān)系。如果某個(gè)包中的元素和另外一個(gè)包中的元素存在著依賴關(guān)系，則這兩個(gè)包之間存在著依賴關(guān)系。圖11.2所示是一個(gè)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)，GUI包中包含了所有的界面元素，使用到BusinessService包中提供的業(yè)務(wù)服務(wù)類，如訂單管理類；同時(shí)也使用了BusinessObject包中的業(yè)務(wù)對(duì)象，如訂單；業(yè)務(wù)服務(wù)類中，訂單管理類也使用到業(yè)務(wù)對(duì)象訂單類，此時(shí)這三個(gè)包就存在著依賴關(guān)系。元素和包之間也可以有依賴關(guān)系，如果某個(gè)元素(用例、類、組件等)和某個(gè)包內(nèi)的元素存在著關(guān)系(泛化、關(guān)聯(lián)、依賴等)，則該元素和該包存在著依賴關(guān)系。如圖11.3所示，業(yè)務(wù)服務(wù)包中的類使用到了數(shù)據(jù)庫訪問對(duì)象DAO，DAO的實(shí)現(xiàn)又使用到了BusinessObject。圖11.2包依賴關(guān)系舉例圖11.3包依賴性舉例在包和接口之間也可以存在實(shí)現(xiàn)關(guān)系，如圖11.4所示。如果包中的類實(shí)現(xiàn)了該接口，在這種情況下也可以畫依賴關(guān)系，但語義更弱，實(shí)現(xiàn)關(guān)系則特指類實(shí)現(xiàn)接口。

包機(jī)制也是一種封裝或者隱藏機(jī)制，使用包名字來描述其中包含的所有元素的特性，這可以起到信息隱藏的作用，但也可以選擇包內(nèi)的元素(非子包元素)，使其暴露出來，如圖11.5所示。圖11.4包和接口之間的實(shí)現(xiàn)關(guān)系圖11.5包中元素的隱藏與暴露 11.3包的版型

包是對(duì)多個(gè)元素的封裝，利用UML的擴(kuò)充機(jī)制之一，即版型可以對(duì)該概念進(jìn)行擴(kuò)充，Rose中常用的包版型見表11.1。表11.1ROSE部分常用包的版型符號(hào) 11.4用包表示的系統(tǒng)高層結(jié)構(gòu)

用包及其關(guān)系可以表示業(yè)務(wù)系統(tǒng)或者信息系統(tǒng)的高層模型，例如系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。例如，圖11.6表示了業(yè)務(wù)子系統(tǒng)之間的依賴關(guān)系，圖11.7則表示了系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)。其中，Presentation是表示層，包中放置界面元素，如頁面或者界面類；Application是應(yīng)用層，其間放置應(yīng)用邏輯，如訂單管理；Domain是領(lǐng)域包，其中主要存放業(yè)務(wù)對(duì)象，如訂單等；Persistence是持久層，其間存放操作實(shí)體對(duì)象的數(shù)據(jù)庫操作實(shí)用類，如OrderDAO；Services是服務(wù)層，存放一些公共服務(wù)類，如單位轉(zhuǎn)換類等。圖11.6業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)圖11.7系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 11.5設(shè)計(jì)包的原則

11.5.1重用等價(jià)原則(REP)

重用等價(jià)原則指的是當(dāng)把類放入某個(gè)包時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮把整個(gè)包作為可重用的單元，即重用的粒度是包，包也是發(fā)布的粒度。為了方便使用者重用，要提高抽象級(jí)別，盡量將接口和實(shí)現(xiàn)類分離，使用依賴倒置和里氏替換原則來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這樣當(dāng)實(shí)現(xiàn)包內(nèi)容修改時(shí)，用戶能夠盡量不修改代碼或者少修改代碼，也無需重新參考、引用或者依賴新的包。例如有些系統(tǒng)開發(fā)者喜歡把所有的公用類放在一個(gè)包中，該包中的類被使用的頻度高、范圍廣，版本更新的頻度也會(huì)比較高，一般都會(huì)統(tǒng)一地進(jìn)行發(fā)布。

11.5.2共同閉包原則(CCP)

共同閉包原則指的是把那些需要同時(shí)改變的類放在一個(gè)包中。若一個(gè)類的修改會(huì)引起另外的類的修改，則盡量將這兩個(gè)類放在一個(gè)包中。該原則實(shí)際上是說，如果兩個(gè)類耦合比較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該將其放在同一個(gè)包下，也就是提高包的內(nèi)聚性，降低包與包之間的耦合性。這樣，一個(gè)包內(nèi)的元素修改之后就不會(huì)影響到另一個(gè)包。劃分包的另一個(gè)主要原則是概念或者語義的相近性，而非單純考慮耦合性。例如習(xí)慣上將所有的界面類放在一個(gè)包內(nèi)，而將實(shí)體類放在另一個(gè)包內(nèi)，界面類依賴于實(shí)體類，因此界面包依賴于實(shí)體包。當(dāng)實(shí)體包修改時(shí)，肯定會(huì)影響到界面包，但是一般并不把界面類和實(shí)體類放在同一個(gè)包中，而是建立其間的依賴關(guān)系。

包中的所有類對(duì)于同一類性質(zhì)的變化應(yīng)該是共同封閉的。即系統(tǒng)的某些變化若對(duì)一個(gè)包有影響，則將對(duì)包中的所有類產(chǎn)生影響，而對(duì)其他的包不造成任何影響。例如系統(tǒng)界面風(fēng)格需要變化，則會(huì)對(duì)界面包中的所有類進(jìn)行變化。11.5.3共同重用原則(CRP)

共同重用原則指的是不要把不會(huì)一起使用的類放在同一個(gè)包中。一個(gè)包中的所有類應(yīng)該是共同重用的。如果重用了包中的一個(gè)類，那么就要重用包中的其他類。相互之間沒有緊密聯(lián)系的類不應(yīng)該在同一個(gè)包中。例如每個(gè)子系統(tǒng)包都會(huì)使用公用包中幾乎所有類，界面設(shè)計(jì)會(huì)用到界面包中的所有類等。11.5.4非循環(huán)依賴原則(ADP)

非循環(huán)依賴原則指的是包之間不要形成循環(huán)依賴關(guān)系。比如說，A包依賴于B包，B包依賴于C包，C包又依賴于A包，形成了間接循環(huán)依賴關(guān)系。如果確實(shí)無法避免這種循環(huán)依賴，則可以考慮將A、B、C包組織成一個(gè)或者兩個(gè)大包，以消除循環(huán)依賴關(guān)系。11.5.5穩(wěn)定依賴原則(SDP)

穩(wěn)定依賴原則指的是包的設(shè)計(jì)應(yīng)該朝著穩(wěn)定的方向進(jìn)行依賴，即不穩(wěn)定的包總是依賴穩(wěn)定的包。應(yīng)該把封裝系統(tǒng)高層設(shè)計(jì)的軟件模塊(比如抽象類)放進(jìn)穩(wěn)定的包中，不穩(wěn)定的包中應(yīng)該只包含那些很可能會(huì)改變的軟件(比如具體類)。例如，業(yè)務(wù)規(guī)則和業(yè)務(wù)對(duì)象和界面相比較來說，是更穩(wěn)定的，因此設(shè)計(jì)時(shí)要讓界面依賴于業(yè)務(wù)規(guī)則和業(yè)務(wù)對(duì)象包，見圖11.8。

在實(shí)際問題中的諸多因素中，某些因素相對(duì)于其他因素的變化更容易些，應(yīng)將不穩(wěn)定的因素集中在一起，穩(wěn)定的因素集中在一起。例如，程序設(shè)計(jì)方法相對(duì)于程序設(shè)計(jì)語言來說，是更不容易變化的，是更穩(wěn)定的因素，而程序問題相對(duì)于程序設(shè)計(jì)語言和設(shè)計(jì)方法來說，是更容易變化的。程序問題、程序設(shè)計(jì)語言、程序設(shè)計(jì)方法之間的依賴關(guān)系見圖11.9。圖11.8穩(wěn)定依賴原則舉例一圖11.9穩(wěn)定依賴原則舉例二11.5.6穩(wěn)定抽象原則(SAP)

穩(wěn)定抽象原則是指包的抽象程度應(yīng)該和其穩(wěn)定程度一致。相比較來說，抽象的元素相對(duì)于具體的元素更為穩(wěn)定。因此一個(gè)穩(wěn)定的包相對(duì)于不穩(wěn)定的包應(yīng)當(dāng)更抽象。從本質(zhì)上來說，系統(tǒng)開發(fā)中的所有元素，包括模型元素和程序元素都是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，只不過抽象的程度不一樣。抽象的層次越高，則其適用面越廣，穩(wěn)定性也就越強(qiáng)。例如圓圖形是對(duì)所有具體的具有圓截面物體的抽象，圖形概念則是所有各種幾何形狀的抽象，顯然圖形更為抽象，因此圓依賴于圖形(圓繼承自圖形)。圖形類抽象出圖形的共性操作，如繪制、計(jì)算面積和周長、移動(dòng)、選取等。因?yàn)椴簧婕暗綄?shí)現(xiàn)，圖形類相對(duì)于圓類更不容易變化，因此也就更穩(wěn)定。需要指出的是，以上設(shè)計(jì)原則有些是相互矛盾的，如重用等價(jià)原則、共同閉包原則等。內(nèi)聚和耦合本身