第7章-系統(tǒng)設計概述

第7章系統(tǒng)設計概述本章主要內(nèi)容7.1系統(tǒng)設計的任務要求7.2系統(tǒng)設計的內(nèi)容7.3系統(tǒng)設計說明書什么是設計？比如服裝通過分析獲得某個人或某個群體的需要（根據(jù)職業(yè)、場合、身材、氣質(zhì)風格、個人要求等進行分析，確定需求）設計則是根據(jù)需求完成具體服裝式樣的裁剪設計圖，以及材料選擇、配飾設計等以下是設計圖：設計信息系統(tǒng)的設計現(xiàn)實領(lǐng)域的各種需求系統(tǒng)的邏輯模型可使用的實際系統(tǒng)針對需求，進行計算機信息系統(tǒng)的物理模型設計實現(xiàn)設計模型7.1系統(tǒng)設計的任務要求通俗地說，設計就是要回答“怎么做”完成技術(shù)實現(xiàn)方案的制定，即信息系統(tǒng)的物理模型一個邏輯模型，可以提出多個物理模型根據(jù)物理模型進行實施，得到最終的物理系統(tǒng)7.1.1系統(tǒng)設計的目標設計系統(tǒng)之前，先看看評價信息系統(tǒng)的標準，這些標準對任何設計方法都適用：信息系統(tǒng)的功能：是否滿足用戶的需求系統(tǒng)的效率：響應時間、操作的方便性系統(tǒng)的可靠性：抗干擾能力、故障恢復系統(tǒng)的工作質(zhì)量：準確性、使用效果系統(tǒng)的可變更性：修改和維護的難易程度系統(tǒng)的經(jīng)濟性：系統(tǒng)收益與支出比與需求相同，設計的重點也在于軟件，因為相對軟件，硬件方案的復雜度和多樣性較小。信息系統(tǒng)的可變更性變化是不變的真理。統(tǒng)計表示：在信息系統(tǒng)的整個生命周期中，系統(tǒng)維護成本占總成本的80%左右。因此，可變更性是衡量信息系統(tǒng)設計的重要指標。7.1.2良好的結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)簡單系統(tǒng)各組成元素分工明確，易于理解元素之間的關(guān)系清晰簡潔變動靈活謹防軟件維護中的“水波效應”使系統(tǒng)各組成元素內(nèi)部的改變?nèi)菀讓崿F(xiàn)，改動對其它部分的影響盡量減少提前考慮將來最易出現(xiàn)的擴展和變更1.低劣設計帶來的問題糟糕的軟件設計可能包含一下癥狀：僵化性（rigidity）：系統(tǒng)很難改變，即使一個簡單的改動也會導致大量有耦合關(guān)聯(lián)的其它部分的連鎖反應。脆弱性（fragility）：改變系統(tǒng)的某個部分，會破壞許多無關(guān)的其它部分。固化性（immobility）：系統(tǒng)各部分緊密聯(lián)結(jié)無法分開，很難將系統(tǒng)分解成可供其它系統(tǒng)重用的部件。粘滯性（viscosity）：當軟件需要改動時，設計不容易保持穩(wěn)定，逐漸脫離最初的設計思路而走樣，造成軟件不同版本之間存在較大差異。不必要的復雜性(needlesscomplexity)：過度設計，很多非常聰明的超前的結(jié)構(gòu)目前還不需要，什么時候需要不得而知。不必要的重復性（needlessrepetition）：因為忽視抽象而使很多代碼看上去是重復的，將來修改一處時，導致多處修改?；逎裕╫pacity）：很難閱讀、理解，不能很好地表現(xiàn)出設計者的意圖，難以與需求規(guī)格描述進行對照。一個低劣的建筑設計方案，技藝高超的工匠也無法造出精品。2.基本設計方法為了設計出結(jié)構(gòu)良好的系統(tǒng)，方法如下：(1)把系統(tǒng)劃分為一些部分，其中每一部分的功能簡單明確，內(nèi)容簡明易懂，易于修改。這樣的組成單元可以是模塊、類、組件、服務和子系統(tǒng)。(2)系統(tǒng)功能單元的劃分按層次進行。整個系統(tǒng)分解成若干子系統(tǒng)，然后每個子系統(tǒng)按功能再分解為更小的功能單元（如菜單項、人機窗口界面、業(yè)務功能組件等），依次下去。最底層的基本單元可以設計成一個函數(shù)、子過程、或類的一個方法。(3)每一個功能單元應盡可能封裝為獨立的元素，對外提供必要的使用接口，隱藏內(nèi)部的數(shù)據(jù)、算法等實現(xiàn)細節(jié)，并盡可能減少各單元間的控制關(guān)系和數(shù)據(jù)交換，使得系統(tǒng)各部分之間是松耦合的狀態(tài)?！蔼毩⒍还铝ⅰ?4)各功能單元對外的接口、以及相互間的控制和依賴等關(guān)系要闡明。這樣，在修改時可以追蹤和控制。3.系統(tǒng)設計師的素質(zhì)要求創(chuàng)造性設計思維；豐富的編程經(jīng)驗和很強的邏輯思維能力；具備將復雜的問題分解成簡單問題的能力，設計易于使用和維護的軟件結(jié)構(gòu)，并保證較好的重用性；應對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尤其是軟件結(jié)構(gòu)具有較強美感，善于運用巧妙優(yōu)美的設計模式；應有大局觀，懂得平衡各種開發(fā)局限的制約，權(quán)衡時間、進度成本與系統(tǒng)質(zhì)量、性能等因素提出最佳方案。軟件設計師職位描述架構(gòu)設計師（系統(tǒng)架構(gòu)師）、軟件設計師其他設計相關(guān)職位UI設計師、數(shù)據(jù)庫設計師、高級網(wǎng)絡工程師7.1.3從分析過渡到設計分析的目標是做正確的事（dotherightthing）設計工作就是正確地做事（dothethingright）分析與設計任務和目標不同，但在一些軟件開發(fā)過程方法（如敏捷方法）中，分析和設計沒有嚴格的階段劃分。因為工作內(nèi)容或模型有較強關(guān)聯(lián)，分析到設計的建模過程某種程度上是一個從粗到精、從抽象到具體的過程。例如分析階段建立了領(lǐng)域?qū)ο竽Ｐ?，完成了對領(lǐng)域?qū)ο笞畋举|(zhì)和核心的分析和抽象，設計階段還會基于該模型進一步完善和擴充。7.2系統(tǒng)設計的內(nèi)容一般劃分為兩部分：總體設計設計軟件的體系結(jié)構(gòu)（也稱架構(gòu)，achitecture）設計軟件結(jié)構(gòu)，即具體組成元素及其關(guān)系（structure）設計系統(tǒng)對外接口和服務詳細設計各項具體細節(jié)，涉及軟硬件的各個方面詳細設計內(nèi)容包括：輸入設計輸出設計人機交互設計（用戶界面設計）模塊處理過程詳細設計/類及用例的詳細設計數(shù)據(jù)庫設計事物代碼體系設計計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡設計軟件結(jié)構(gòu)的演變粒度越來越大，范圍越來越廣服務組件粒度范圍業(yè)務組件技術(shù)組件事件及流程類及方法子程序與業(yè)務的契合基于模塊封裝的軟件結(jié)構(gòu)采用強調(diào)自頂向下、逐層分解的功能模塊設計，也稱為結(jié)構(gòu)化設計。主要包括：將系統(tǒng)劃分成功能模塊（Module）；決定每個模塊的功能；決定模塊的調(diào)用關(guān)系；決定模塊的界面（Interface，接口），即調(diào)用時傳入的信息（函數(shù)參數(shù)），以及返回的信息（返回值）。主要模型：模塊結(jié)構(gòu)圖（SC，StructureChart），也稱功能結(jié)構(gòu)圖?；趯ο蠓庋b的軟件結(jié)構(gòu)強調(diào)面向?qū)ο蟮姆庋b，主要包括：識別系統(tǒng)中的對象（Object），設計類（Class）；決定每個類的屬性（Attribute）和操作（Operation）；決定對象之間的協(xié)作/通信關(guān)系；主要模型：類圖（ClassDiagram）類的方法本質(zhì)上也是模塊封裝基于服務封裝的軟件結(jié)構(gòu)從概念上講，SOA中有三個主要的抽象級別元素：操作：代表單個邏輯工作單元的事務。SOA操作可以與面向?qū)ο笾蓄惖姆椒ㄏ嗵岵⒄?。服務：代表操作的邏輯分組。例如，如果我們將客戶信用視為服務，則按照客戶名稱獲得客戶信用數(shù)據(jù)、建立信用記錄、更新客戶信用等就代表相關(guān)的操作。業(yè)務流程：為實現(xiàn)特定業(yè)務目標而執(zhí)行的一組長期運行的動作或活動，如：批準一項貸款、本科生轉(zhuǎn)專業(yè)、完成訂單等。業(yè)務流程可以通過編排一組服務來定義和實現(xiàn)。主要模型：構(gòu)件圖（ComponentDiagram）/SoaML/BPMN底層基于類來實現(xiàn)軟件設計的兩類模型軟件模型最主要的兩個方面：靜態(tài)模型主要表示軟件結(jié)構(gòu)，即組成元素及其關(guān)系，一種是開發(fā)態(tài)的源程序結(jié)構(gòu)，另一種是運行態(tài)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)，即程序打包編譯后的組件結(jié)構(gòu)（Component，如jar、dll）。可以采用模塊結(jié)構(gòu)圖（結(jié)構(gòu)化方法）、類圖（面向?qū)ο蠓椒ǎ?gòu)件圖等描述軟件結(jié)構(gòu)。動態(tài)模型主要表示軟件執(zhí)行動作的步驟和流程控