软件工程软件工程软件工程 (55).pdf

软件设计过程 软件设计过程 软件设计元素 软件设计元素 算法 数据结构 用户 人机界面 构件构件 软件体系结构 接口 其他 软硬件 软件交互设计 系统总体设计 模块设计与实现 系统总体设计 系统总体设计 系统总体设计是在需求分析的基础上定义系统的设计目标，将整个系统划分成若干子系统或模块，建立整个系统的体系结构，并选择合适的系统设计策略。明确系统设计目标 确定子系统或模块 选择系统部署方案 定义设计策略 评审系统设计方案 一个平面规划的例子 一个平面规划的例子 一个平面规划的例子 一个平面规划的例子 住宅设计的约束条件：适合一对夫妻与一个孩子共同生活 有单独学习和会客的空间 住户每天行走的路程要求最短 卧室的白天采光量要求达到最大 假设：住户的大部分时间集中在客厅/餐厅和主卧室的区域内活动 如何给出满足上述约束的平面规划方案 一个平面规划的例子 一个平面规划的例子 客厅/餐厅 走廊 楼梯 盥洗室 厨房 书房 大门 主卧室卧室2 Version 1 卧室2 客厅/餐厅 走廊 楼梯 盥洗室 厨房 书房 大门 主卧室客厅/餐厅 楼梯 厨房 大门 走廊 书房 盥洗室 主卧室卧室2 Version 2 Version 3 一个平面规划的例子 一个平面规划的例子 建筑结构概念 软件工程概念 构件 接口 非功能需求 功能需求 返工代价 房间 门 生活区 住房 移动墙壁 子系统或模块 服务 响应时间 用例（或用户故事）改变子系统或模块的接口 与软件工程概念的映射 系统设计目标 系统设计目标 性能准则：响应时间：系统响应用户请求的时间 吞吐量：在一个固定时间内系统完成的任务量 存储量：系统运行需要的存储空间 可靠性准则：健壮性：系统承受用户无效输入的能力 可靠性：指定操作与所观察行为之间的差别 可用性：系统用于完成正常任务的时间 容错性：在错误条件下系统的运行能力 安全性：系统抵御恶意攻击的能力 预防性：在出现错误和故障时系统避免威胁人类生命的能力 系统设计目标 系统设计目标 维护准则：可扩展性：增加系统功能或新类的难易程度 可修改性：更改系统功能的难易程度 适应性：将系统应用到不同应用域的难易程度 可移植性：系统移植到不同平台的难易程度 可读性：通过阅读代码理解系统的难易程度 需求可追踪性：将代码映射到特定需求的难易程度 最终用户准则：效用：系统对用户工作的支持程度 易用性：用户使用系统的难易程度 系统设计目标 系统设计目标 成本准则：开发成本：开发初始系统的成本 部署成本：安装系统和培训用户的成本 升级成本：从原有系统导出数据的成本 维护成本：修复错误和增强系统的成本 管理成本：对系统进行管理的成本 说明：设计目标定义了系统应该重点考虑的质量要求 性能、可靠性和最终用户准则通常可以从非功能需求或应用领域中推断出来，维护和成本准则需要由用户和开发人员识别。权衡设计目标 权衡设计目标 空间与速度：如果响应时间或吞吐量不满足需求，怎么办？如果软件不满足存储空间的限制，怎么办？交付时间与功能：如果开发进度发生落后，可能采取什么策略？合同软件通常更强调功能性，成品软件更侧重于交付时间。交付时间与质量：如果测试落后于进度，可能采取什么策略？交付时间与人员：如果开发进度发生落后，可能采取什么策略？确定子系统或模块 确定子系统或模块 12 策略5：将人机接口与实现模型分离 软件分解策略 策略2：独立配置数据 策略3：独立出特有的硬件构件 策略1：功能分解 策略4：独立出时间至上的构件 确定子系统或模块 确定子系统或模块 体系结构风格（Architectural Styles）描述特定系统组织方式的惯用范例，强调软件系统中通用的组织结构 确定子系统或模块 确定子系统或模块 接口 子系统或模块 选择系统部署方案 选择系统部署方案 系统部署方案是描述系统运行期间构件和硬件节点之间的关系，在系统设计阶段处理软件/硬件的映射问题，可能会增加新的子系统或模块的定义。数据库服务器 微信服务器 抢票应用服务器 微信/微信内嵌浏览器 PC端浏览器 定义设计策略 定义设计策略 数据文件 关系数据库 NoSQL数据库 内存数据库 数据文件是由操作系统提供的存储形式，应用系统将数据按照字节顺序存储，并定义如何以及何时检索数据。采用关系模型作为数据组织方式的数据库，数据是以行和列组成的二维表的形式进行集中存储、控制和管理。一种非关系型的分布式数据库管理系统，常用的是Key-Value存储数据库，其他还有文档型数据库、列存储数据库、图形数据库等。它是将数据直接放在内存中进行操作的数据库，可分成关系型内存数据库和键值型内存数据库两种类型。定义设计策略 定义设计策略 确定访问控制策略：哪些对象在参与者中共享？如何对参与者进行访问控制？系统如何识别参与者的身份？如何对系统中选定的数据进行加密？识别用户身份：用户名密码：一个用户对应一个用户名和密码的组合，系统在存储和传输密码之前对其进行加密。智能卡：配合密码同时使用。生物特征：指纹、虹膜等。定义设计策略 定义设计策略 设计全局控制流：控制流是系统中动作的先后次序。控制流问题需要在设计阶段考虑，其决策取决于操作者或随时间推移所产生的外部事件。控制流机制：过程驱动：在需要来自参与者的数据时，操作等待输入。事件驱动：主循环等待外部事件，在外部事件到达时，系统根据与事件相关的信息将其分配给适当的对象。线程：系统创建任意数目的线程，每个线程对应不同的事件。如果某个线程需要额外的数据，就等待参与者的输入。定义设计策略 定义设计策略 识别边界条件：系统何时启动、初始化、关闭？如何处理主要故障（如软件错误、断电、断网等）？边界用例：系统管理：对于不在普通用例中创建或销毁的对象，增加一个系统管理员调用的用例进行管理。启动与关闭：启动、关闭和配置构件。异常处理：通过对需求获取中识别的一般用例进行扩展而得到，需要考虑用户错误、硬件故障、软件故障等因素。谢谢大家谢谢大家！THANKS