软件开发过程与质量保证-4-软件设计2009(2)资料.ppt

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1、软件开发过程与质量保证-4-软件设计2009(2)1.1.1.1.软件体系结构的设计软件体系结构的设计软件体系结构的设计软件体系结构的设计v构建体系结构的目的构建体系结构的目的重用重用系统能够重用以前的代码和设计，从而提高开发效率；系统能够重用以前的代码和设计，从而提高开发效率；扩展扩展在系统能够保持结构的稳定的前提下很容易地扩充功在系统能够保持结构的稳定的前提下很容易地扩充功能和提升性能；能和提升性能；简洁简洁建立一个相对小的、易于理解的掌握的模型，并描述建立一个相对小的、易于理解的掌握的模型，并描述了系统如何构成以及其构建如何一起工作。了系统如何构成以及其构建如何一起工作。v 体系结构三要

2、素体系结构三要素程序构件（模块）的层次结构程序构件（模块）的层次结构 构件之间交互的方式构件之间交互的方式 数据的结构数据的结构v体系结构风格（模型）体系结构风格（模型）根据各子系统如何共享数据、如何分布、如何相互根据各子系统如何共享数据、如何分布、如何相互交互，可开发更加特定的风格（模型）。交互，可开发更加特定的风格（模型）。v参考风格的种类参考风格的种类C2风格风格管道管道/过滤器风格过滤器风格数据抽象和面向对象风格数据抽象和面向对象风格基于事件的隐式调用风格基于事件的隐式调用风格层次系统风格层次系统风格客户机客户机 服务器风格服务器风格（1 1 1 1）C2C2C2C2风格风格风格风格v

3、C2是一种基于分层结构，事件驱动的软件构架风格。是一种基于分层结构，事件驱动的软件构架风格。基本元素是构件基本元素是构件(Component)和连接器和连接器(Connector)v组成规则组成规则系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部;构构件的顶端接口用于发出请求、接收结果，底端接口件的顶端接口用于发出请求、接收结果，底端接口则用于接收请求发出结果；则用于接收请求发出结果；构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部则应连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的则应连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的

4、直接连接是不允许的直接连接是不允许的;一个连接件可以和任意数目的其它构件和连接件连一个连接件可以和任意数目的其它构件和连接件连接接;当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部到另一个的顶部底部到另一个的顶部v特点特点基底独立性基底独立性系统中的构件可实现应用需求，并能将任意复杂度的系统中的构件可实现应用需求，并能将任意复杂度的功能封装在一起功能封装在一起;消息通讯机制消息通讯机制所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的息交换机制来实现的;实现与构架分离实现与构架分离构件相对独

5、立，构件之间依赖性较少。系统中不存在构件相对独立，构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行，或某些构件共享某些构件将在同一地址空间内执行，或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。特定控制线程之类的相关性假设。v 该体系结构被用于当输入数据被通过一系列计算该体系结构被用于当输入数据被通过一系列计算或操纵构件变换为输出数据情形。或操纵构件变换为输出数据情形。（2 2 2 2）数据流体系结构（管道和过滤器模型）数据流体系结构（管道和过滤器模型）数据流体系结构（管道和过滤器模型）数据流体系结构（管道和过滤器模型）（3 3 3 3）数据抽象和面向对象风格）数据抽象和面向对象风格

6、）数据抽象和面向对象风格）数据抽象和面向对象风格v描述描述这种风格建立在数据抽象和面向对象的基础上，数这种风格建立在数据抽象和面向对象的基础上，数据的表示方法和它们的相应操作封装在一个抽象数据的表示方法和它们的相应操作封装在一个抽象数据类型或对象中。据类型或对象中。v实例实例-CORBA（4 4 4 4）基于事件的隐式调用风格）基于事件的隐式调用风格）基于事件的隐式调用风格）基于事件的隐式调用风格v描述描述其思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或其思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件中多个事件。系统中的其它构件中的过程

7、在一个或多个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一模块中的的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。过程的调用。v例子例子最早出现在守护进程、约束满足性检查和包交换网络等方面最早出现在守护进程、约束满足性检查和包交换网络等方面的应用程序中。的应用程序中。（5 5 5 5）分层系统模型（抽象机模型）分层系统模型（抽象机模型）分层系统模型（抽象机模型）分层系统模型（抽象机模型）v描述描述也称为按服务进行划分。也称为按服务进行划分。层是对模型中不同抽象层次上的逻辑

8、结构进行分组层是对模型中不同抽象层次上的逻辑结构进行分组的一种特定方式。的一种特定方式。系统按照层次结构组织，每一层向它的上一层提供系统按照层次结构组织，每一层向它的上一层提供服务，同时又是它的下层的客户。服务，同时又是它的下层的客户。系统内的交互限定在邻接层之间。系统内的交互限定在邻接层之间。除了邻接层，一个内部层次对于其他外部层次是隐除了邻接层，一个内部层次对于其他外部层次是隐藏的。藏的。邻接层的关系并不严格。邻接层的关系并不严格。v例如例如网络协议的参考模型网络协议的参考模型OSIv使用层有助于解决的问题使用层有助于解决的问题源码的变更波及整个系统；源码的变更波及整个系统；应用逻辑与用户

9、界面交织在一起，无法复用于其他应用逻辑与用户界面交织在一起，无法复用于其他不同界面或分布到其他处理结点之上；不同界面或分布到其他处理结点之上；潜在的一般性技术服务或业务逻辑与更特定于应用潜在的一般性技术服务或业务逻辑与更特定于应用的逻辑交织在一起，无法被复用、分布到其他结点的逻辑交织在一起，无法被复用、分布到其他结点或方便地使用不同实现进行替换；或方便地使用不同实现进行替换；不同关注领域之间高度耦合，难以为不同开发者清不同关注领域之间高度耦合，难以为不同开发者清晰地界定和分配任务。晰地界定和分配任务。v信息系统逻辑架构信息系统逻辑架构中常见的层中常见的层 v功能划分与层次划分之间的关系功能划分

10、与层次划分之间的关系 层次划分是对构架的横向分解，功能划分是对层次划分是对构架的横向分解，功能划分是对构架的纵向分解。它们之间的关系，如图所示。构架的纵向分解。它们之间的关系，如图所示。vv描述描述 典型的分布式系统模型典型的分布式系统模型 合作的双方都会利用各自的计算能力负责一定的计算工作，从合作的双方都会利用各自的计算能力负责一定的计算工作，从而提高整个系统的能力和效率。而提高整个系统的能力和效率。vv组成部分组成部分 一组功能各自独立的服务器一组功能各自独立的服务器 为其他子系统提供服务。如打印服务器为其他子系统提供服务。如打印服务器,文件服务器文件服务器,编译服务器编译服务器等。等。一

11、组客户机一组客户机 并发访问多个服务器提供的服务。并发访问多个服务器提供的服务。或存在一些客户机可并发执行的客户机程序。或存在一些客户机可并发执行的客户机程序。一个网络一个网络 使得客户机能够访问服务器。使得客户机能够访问服务器。（6 6 6 6）客户机）客户机）客户机）客户机 服务器模型（服务器模型（服务器模型（服务器模型（C/SC/SC/SC/S）CatalogueCatalogueserverserverVodioVodioserverserverPicturePictureserverserverHypertextHypertextserverserverCatalogueCatalo

12、gueFilm clipFilm clipfilesfilesDigitizedDigitizedphotographsphotographsHypertextHypertextwebwebWide-bandwidth networkWide-bandwidth network Client 1Client 1Client 2Client 2Client 3Client 3Client 4Client 4Film&Picture library system Film&Picture library system Film&Picture library system Film&Picture

13、 library system 的体系结构的体系结构的体系结构的体系结构v两层客户两层客户/服务器结构服务器结构系统的逻辑分层分别实现在不同的物理层（物理机系统的逻辑分层分别实现在不同的物理层（物理机器）上，通常将这种物理层次上的划分称为客户端器）上，通常将这种物理层次上的划分称为客户端程序和服务器端程序程序和服务器端程序逻辑分层与物理分层的映射逻辑分层与物理分层的映射胖客户端结构胖客户端结构客户端负责用户界面和应用逻辑部分，工作繁重客户端负责用户界面和应用逻辑部分，工作繁重瘦客户端结构瘦客户端结构服务器端负责应用逻辑和数据访问部分，客户端工作简单服务器端负责应用逻辑和数据访问部分，客户端工作

14、简单常被称为常被称为B/S结构结构介于两者之间介于两者之间客户端增加了对用户请求的处理客户端增加了对用户请求的处理两层客户两层客户两层客户两层客户/服务器结构服务器结构服务器结构服务器结构v三层三层/多层应用模型多层应用模型多层模型是两层多层模型是两层C/S模型的扩展模型的扩展应用逻辑部分被分离出来成为单独的一层（或多层）应用逻辑部分被分离出来成为单独的一层（或多层）这些中间层由一些完成应用业务功能的分布式对象这些中间层由一些完成应用业务功能的分布式对象组建构成组建构成三层客户/服务器结构多层客户/服务器结构v数据设计的内容数据设计的内容数据结构的设计数据结构的设计文件的设计文件的设计数据库的

15、设计数据库的设计v数据设计的层次数据设计的层次业务级业务级存储在不同数据库并且重新组织为存储在不同数据库并且重新组织为“数据仓库数据仓库”的信息的集合，的信息的集合，它启动了数据挖掘或知识发现，对业务本身的成功有重要影响。它启动了数据挖掘或知识发现，对业务本身的成功有重要影响。应用级应用级需求工程导出的数据模型到数据库的转换，是达到系统业务目标需求工程导出的数据模型到数据库的转换，是达到系统业务目标的关键；的关键；程序构件级程序构件级设计数据结构和操作它们所需要的相关算法，对创建高质量的应设计数据结构和操作它们所需要的相关算法，对创建高质量的应用至关重要。用至关重要。2.2.2.2.数据设计数

16、据设计数据设计数据设计v数据设计的原则数据设计的原则在数据设计中也可以使用自顶向下、逐步细化的方法。在数据设计中也可以使用自顶向下、逐步细化的方法。底层数据设计的决策应该推迟到设计过程的后期进行底层数据设计的决策应该推迟到设计过程的后期进行数据设计时应遵从信息隐藏原则数据设计时应遵从信息隐藏原则要确定所有数据结构，以及在每种数据结构上实施的要确定所有数据结构，以及在每种数据结构上实施的操作操作应当创建一个存放数据结构和相关操作的库应当创建一个存放数据结构和相关操作的库（1 1 1 1）数据结构设计）数据结构设计）数据结构设计）数据结构设计v数据结构设计数据结构设计原则原则尽量使用简单的数据结构

17、尽量使用简单的数据结构在设计数据结构时要注意数据之间的关系在设计数据结构时要注意数据之间的关系为了加强数据设计的可复用性，应该针对常用的数据为了加强数据设计的可复用性，应该针对常用的数据结构和复杂的数据结构设计抽象类型结构和复杂的数据结构设计抽象类型尽量使用经典数据结构尽量使用经典数据结构在确定数据结构时一般先考虑静态结构在确定数据结构时一般先考虑静态结构对于复杂数据结构，应给出图形和文字描述，以便于对于复杂数据结构，应给出图形和文字描述，以便于理解理解（2 2 2 2）文件设计）文件设计）文件设计）文件设计v文件设计文件设计定义：指对数据存储文件的设计。定义：指对数据存储文件的设计。文件的逻

18、辑设计文件的逻辑设计整理必需的数据元素整理必需的数据元素分析数据间的关系分析数据间的关系确定文件记录的内容确定文件记录的内容文件的物理设计文件的物理设计理解文件的特性理解文件的特性确定文件物理组织结构确定文件物理组织结构确定文件的存储介质确定文件的存储介质确定文件的记录格式估计记录的存取时间确定文件的记录格式估计记录的存取时间估计文件的存储量估计文件的存储量（3 3 3 3）数据库设计）数据库设计）数据库设计）数据库设计v数据库设计数据库设计数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤（1）数据库的概念结构设计）数据库的概念结构设计（2）数据库的逻辑结构设计）数据库的逻辑结构设计（3）数据库的物理

19、结构设计）数据库的物理结构设计v数据库的概念结构设计数据库的概念结构设计 概念结构设计应在系统分析阶段进行。任务概念结构设计应在系统分析阶段进行。任务是根据用户需求设计数据库的概念数据模型是根据用户需求设计数据库的概念数据模型(简称概念模型简称概念模型)。概念模型是从用户角度看到。概念模型是从用户角度看到的数据库，它可用的数据库，它可用E-R模型表示。模型表示。v数据库的逻辑结构设计数据库的逻辑结构设计逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的概念模型转换成能被选定的数据库管理系统概念模型转换成能被选定的数据库管理系统(DBMS)支持的数据模型。目前常见的是关

20、系支持的数据模型。目前常见的是关系模型。模型。将将E-R模型转换为关系模型的一般规则模型转换为关系模型的一般规则（1）每一实体集对应于一个关系模式，实体名作为）每一实体集对应于一个关系模式，实体名作为关系名，实体的属性作为对应关系的属性。关系名，实体的属性作为对应关系的属性。（2）实体间的联系一般对应一个关系，联系名作为）实体间的联系一般对应一个关系，联系名作为对应的关系名，不带有属性的联系可以去掉。对应的关系名，不带有属性的联系可以去掉。（3）实体和联系中关键字对应的属性在关系模式中）实体和联系中关键字对应的属性在关系模式中仍作为关键字。仍作为关键字。重数重数数据库操作数据库操作一对一一对一

21、为每个对象分别创建一个表为每个对象分别创建一个表每个表中的主码也是相关表中的外码每个表中的主码也是相关表中的外码一对多一对多为每个对象分别创建一个表为每个对象分别创建一个表关联中关联中“一一”这一侧表的主码是这一侧表的主码是“多多”那一侧表的外码那一侧表的外码多对多多对多为每个对象分别创建一个表为每个对象分别创建一个表创建一个附加的交叉表创建一个附加的交叉表每个对象对应的表的主码在交叉表中都定义为外码每个对象对应的表的主码在交叉表中都定义为外码交叉表的主码可以是单独的特定一列（自动生成的代交叉表的主码可以是单独的特定一列（自动生成的代主码），或者也可能是来自其他表的两个外键的组合主码），或者也

22、可能是来自其他表的两个外键的组合再加上一个有含义的标识符（如角色、类型）再加上一个有含义的标识符（如角色、类型）将重数映射到数据库操作将重数映射到数据库操作根据规则，下面的实体和联系就很容易转换成了上述对应的关根据规则，下面的实体和联系就很容易转换成了上述对应的关系数据模型系数据模型:学生学生(学号学号，姓名，性别，出生日期，籍贯，姓名，性别，出生日期，籍贯)课程课程(课程编号课程编号，课程名，学时，学分，教材名称，课程名，学时，学分，教材名称)教师教师(教师编号教师编号，教师姓名，性别，出生日期，职称，学历，教师姓名，性别，出生日期，职称，学历，工作时间工作时间)学习学习(学号学号，课程编号

23、课程编号，成绩，成绩)教学教学(教师编号，课程编号，效果教师编号，课程编号，效果)v数据库的物理结构设计数据库的物理结构设计物理结构设计是为数据模型在设备上选定合物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法，以获得数据库的适的存储结构和存取方法，以获得数据库的最佳存取效率。最佳存取效率。物理结构设计的主要内容包括物理结构设计的主要内容包括:库文件的组织形式。如选用顺序文件组织形式、库文件的组织形式。如选用顺序文件组织形式、索引文件组织形式等。索引文件组织形式等。存储介质的分配。例如将易变的、存取频繁的数存储介质的分配。例如将易变的、存取频繁的数据存放在高速存储器上，稳定的、存取

24、频度小的数据据存放在高速存储器上，稳定的、存取频度小的数据存放在低速存储器上。存放在低速存储器上。存取路径的选择等。存取路径的选择等。v第一范式（第一范式（1NF）在关系模式在关系模式R中的每一个具体关系中的每一个具体关系r中，如果每个属性值中，如果每个属性值 都是不可再分的最小数据单位，则称都是不可再分的最小数据单位，则称R是第一范式的关是第一范式的关系。系。v第二范式（第二范式（2NF）如果关系模式如果关系模式R（U，F）中的所有非主属性都完全依赖）中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字，则称关系于任意一个候选关键字，则称关系R 是属于第二范式的。是属于第二范式的。v第三范式（第三

25、范式（3NF）如果关系模式如果关系模式R（U，F）中的所有非主属性对任何候选）中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递信赖，则称关系关键字都不存在传递信赖，则称关系R是属于第三范式是属于第三范式的。的。v界面设计界面设计设计用户界面就是设计输入输出，这些输入输出是设计用户界面就是设计输入输出，这些输入输出是指为了执行一个任务用户与计算机系统之间进行的指为了执行一个任务用户与计算机系统之间进行的交互。交互。我们侧重于人和计算机交互的界面设计，即人机交我们侧重于人和计算机交互的界面设计，即人机交互界面。互界面。遵循一组界面设计原则，设计任务需标识界面对象遵循一组界面设计原则，设计任务需标识界面

26、对象和动作，然后创建屏幕布局，形成用户界面原形的和动作，然后创建屏幕布局，形成用户界面原形的基础。基础。3.3.3.3.用户界面设计用户界面设计用户界面设计用户界面设计v界面设计八项黄金规则界面设计八项黄金规则尽量保持一致性尽量保持一致性为熟练用户提供快捷键为熟练用户提供快捷键提供有效反馈提供有效反馈设计完整的对话过程设计完整的对话过程提供简单的错误处理机制提供简单的错误处理机制允许撤销动作允许撤销动作提供控制的内部轨迹提供控制的内部轨迹减少短期记忆负担减少短期记忆负担（1 1 1 1）尽量保持一致性尽量保持一致性尽量保持一致性尽量保持一致性Microsoft Office Microsoft

27、 Office 系列软件的界面系列软件的界面（2 2 2 2）为熟练用户提供快捷键为熟练用户提供快捷键为熟练用户提供快捷键为熟练用户提供快捷键Adobe PhotoshopAdobe Photoshop中提供的快捷方式中提供的快捷方式（3 3 3 3）提供有效反馈提供有效反馈提供有效反馈提供有效反馈（4 4 4 4）设计完整的对话过程）设计完整的对话过程）设计完整的对话过程）设计完整的对话过程（5 5 5 5）提供控制的内部轨迹）提供控制的内部轨迹）提供控制的内部轨迹）提供控制的内部轨迹（6 6 6 6）提供简单的错误处理机制）提供简单的错误处理机制）提供简单的错误处理机制）提供简单的错误处理

28、机制找不到该网页的不同界面显示（7 7 7 7）允许撤销动作）允许撤销动作）允许撤销动作）允许撤销动作（8 8 8 8）减少短期记忆负担）减少短期记忆负担）减少短期记忆负担）减少短期记忆负担收藏夹功能收藏夹功能收藏夹功能收藏夹功能购物车功能购物车功能购物车功能购物车功能v过程设计过程设计过程设计也称为构件级设计或详细设计。过程设计也称为构件级设计或详细设计。在数据设计、体系结构设计和接口设计完成之后进在数据设计、体系结构设计和接口设计完成之后进行。行。其意图是将设计模型翻译为可以运行的软件。其意图是将设计模型翻译为可以运行的软件。构件级设计建立起操纵数据结构，影响软件构件间构件级设计建立起操纵数据结构，影响软件构件间通过它们的接口的通信以及实现分配到每个构件的通过它们的接口的通信以及实现分配到每个构件的处理算法所需的算法细节。处理算法所需的算法细节。4.4.4.4.过程设计过程设计过程设计过程设计小结小结小结小结v软件设计内容软件设计内容软件体系结构软件体系结构软件体系结构定义软件体系结构定义体系结构模型体系结构模型数据设计数据设计数据库设计数据库设计文件设计文件设计数据结构设计数据结构设计用户界面设计用户界面设计过程设计过程设计此此课课件下件下载载可自行可自行编辑编辑修改，修改，仅仅供参考！供参考！感感谢谢您的支持，我您的支持，我们们努力做得更好！努力做得更好！谢谢谢谢