第四章 总体设计

第四章 总体设计

怎样实现目标系统

【考核内容】

总体设计的概念、设计步骤；模块化的概念、作用，模块化程度与软件开发工作量的关系；Miller法则，模块独立性的重要性，模块耦合及其分类，模块内聚及其分类，模块设计的几条启发式规则及与之相关的概念（深度、宽度、扇出、扇入、作用域）；结构图的符号及其意义。

【考核要求】

1. 掌握总体设计的概念与设计步骤；

• 总体设计的概念：
  1. 基本目的是回答“概括地说，系统应该如何实现”这个问题；
  2. 设计软件的结构，确定软件的程序有哪些模块组成，以及这些模块的关系；
• 总体设计的步骤：系统设计阶段，确定系统的实现方案；结构设计阶段，确定软件结构；
  1. 设想供选择的方案；
  2. 选取合理的方案；
  3. 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；
  9. 审查和复查。

2. 理解软件总体设计中模块化的作用，模块化程度与软件开发工作量的关系；

• 模块：可以用一个名字调用的相邻程序序列。
• 模块化：把程序分成独立命名且可以独立访问的模块，每一个模块完成一个子功能，这些模块所构成的整体，可以满足用户的需求。
• 模块化的作用：
  • 可以使软件结构清晰，不仅容易设计也容易阅读和理解；
  • 提高软件的可靠性：因为程序错误往往出现在模块或模块之间的接口中，所以模块化使软件容易测试和调试；
  • 提高软件的可修改性；
  • 有助于软件开发的组织管理：可以由不同的开发人员编写不同的模块。
• 模块化程度与软件开发工作量的关系
  • 当模块数量增加时每个模块的规模将减小，开发单个模块的工作量确实减少了；但是，随着模块数目增加，设计模块间的接口所需要的工作量也将增加。

3. 掌握Miller法则；

• Miller法则：
• 模块独立：是模块化，抽象，信息隐藏，局部化的直接结果。每个模块完成一个相对独立的功能，和其它模块关系简单，没有过多相互作用关系。
  • 重要性：
    • 具有独立功能的模块容易开发；
    • 独立功能的模块容易测试和维护；
• 抽象：抽出事物的本质特性而不考虑他们的细节；
• 信息隐藏：一个模块包含的信息，对不需要这些信息的模块来说，是不可访问的；
• 局部化：把一些关系密切的软件元素物理地放得彼此接近；

4. 理解5种模块耦合形式：数据耦合、控制耦合、特征耦合、公共耦合、内容耦合；

• 耦合：软件结构中不同模块间互联程度度量；
• 非直接耦合：模块可以独立工作，没关系；
• 数据耦合：模块之间通过参数交换数据信息；
• 控制耦合：通过参数交换控制信息；
• 特征耦合：给被调用模块传入整个数据结构作为参数，而只使用了数据结构的一部分数据；
• 公共耦合：通过以公共数据环境作用；
• 内容耦合（相当紧密）：访问内部数据，多个入口，非正常进入
• 原则：尽量使用数据耦合，少用控制耦合和特征耦合，限制公共环境耦合，完全不用内容耦合；

5. 理解7中模块内聚形式：功能内聚、顺序内聚、通信内聚、过程内聚、时间内聚、逻辑内聚、偶然内聚；

• 内聚：模块内部各个元素的连接紧密程度；
• 功能内聚：模块各个元素完成的是某个功能必不可少的部分，eg：矩阵乘法；
• 顺序内聚：模块内各个元素同某功能密切相关，且按顺序执行，eg：修改信息，先查后改；
• 通信内聚：模块各个部分使用相同的输入数据，产生相同的输出数据；
• 过程内聚：模块内部处理元素相关，特定次序执行；
• 时间内聚：模块内各个处理元素在同一时间段内完成，eg：初始化工作；
• 逻辑内聚：模块完成功能在逻辑上相同或相似；.
• 偶然内聚：模块内部各部分没有联系；

6. 掌握模块设计的启发式规则及相关概念。

• 启发式规则：

  1. 改进软件结构提高模块独立性：初步结构分解或合并，降低耦合提高内聚；

  2. 软件规模应该适中：过大分解不充分，但分解不应降低模块独立性；过小开销大于优先操作，接口复杂；

  3. 深度、宽度、扇出和扇入应适当；

     • 深度：软件结构控制层数，标志大小和复杂程度；

     • 宽度：软件结构同一层规模数最大值，越大越复杂；

     • 扇入：多少上级模块调用该模块；

     • 扇出：一模块直接控制调用的模块数，大，复杂，小，不好。3~9；

  4. 模块作用域应在控制域内；

     • 作用域：受该模块内判定影响的所有模块集合；
     • 控制欲：模块本身及所有直接或间接从属它的模块集合；

  5. 降低模块接口复杂程度；

  6. 设计单入口、单出口模块：防止内容耦合；

  7. 模块功能可预测：可预测输出结果；