《设计准则》PPT课件.ppt

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1、第三章第三章 设计准则设计准则 I:正确性和健壮性正确性和健壮性Design Principles ICorrectness and Robustness软件设计的目标：软件设计的目标：正确性、健壮性、灵活性、可重用性和高效性正确性、充分性灵活性、可重用性纯粹的极限程序设计XP(extreme programming)适应未来许多需求变化的设计3.1 正确性和充分性正确性和充分性 目标目标:每个项目都要满足指定的需求，每个项目都要满足指定的需求，然后然后一一 起满足所有应用程序的需求。起满足所有应用程序的需求。Goal:That each artifact satisfies designat

2、ed requirements,and that together they satisfy all of the applications requirements.3.1.1 3.1.1 实现正确的途径实现正确的途径实现正确的途径实现正确的途径3.1.1.1 3.1.1.1 达到正确性的非正式方法达到正确性的非正式方法达到正确性的非正式方法达到正确性的非正式方法 在确定最终结果之前，在确定最终结果之前，在确定最终结果之前，在确定最终结果之前，应该进行简单和模块化设计。应该进行简单和模块化设计。应该进行简单和模块化设计。应该进行简单和模块化设计。一个设计足以实现需求一个设计足以实现需求设计必

3、须完全可理解设计必须完全可理解设计非常模块化设计非常模块化一个正确设计一个正确设计有时称为有时称为最小目标最小目标接下来接下来达到这个目标的常用达到这个目标的常用方法是方法是3.1.1.2 3.1.1.2 达到正确性的正式方法达到正确性的正式方法达到正确性的正式方法达到正确性的正式方法 包含了用数学逻辑的方法来分析变量变化的方向。包含了用数学逻辑的方法来分析变量变化的方向。包含了用数学逻辑的方法来分析变量变化的方向。包含了用数学逻辑的方法来分析变量变化的方向。类不变式类不变式例例:Invariants for Class Automobile1.mileage=02.mileage=-300(

4、300美元是一辆报废车的处理价格美元是一辆报废车的处理价格)5.originalPrice=06.(type=“REGULAR”&value=originalPrice)Automobile类的方法要考虑这些不变式，这正是我们经常将变量设为私有的原因。3.1.2 模块接口模块接口3.1.2.1 类的接口类的接口Shipment原始形式原始形式ShipmentsetVehicle()perishable()getWidth()printRoute()describeType()getLength()getDuration()setType()getWeight()DimensionsgetWid

5、th()getLength()getWeight()TransportationMeansgetDurationsetVehicle()printRoute()GoodsTypedescribeType()setType()perishable()ShipmentDimensionsTransportationMeansGoodsType通过接口使通过接口使Shipment类的结构变清晰类的结构变清晰:两种表示方法两种表示方法Java 部分实现代码:interface Dimensions public double getWidth();public double getLength();p

6、ublic double getWeight();class Shipment implements Dimensions,TransportationMeans,GoodsType public double getWidth()3.1.2.2 包的接口包的接口purchases购买购买Furniture家具家具Clothing衣服衣服Appliance设备设备PurchasesIFPricingSelectionClothingTryoutchatServerger聊天应用程序的模块，包含了服务包及客户包接口聊天应用程序的模块，包含了服务包及客户包接口chatClientConversat

7、ion 会话会话ConversationManager会话管理会话管理ServerComm服务器通信服务器通信Conversation-ServicesParticipant-ServicesDisplay显示显示ClientComm客户端通信客户端通信Message-Receptionfloat computerConversationCharge()Conversation getConversation(int aCoversationID)3.1.3 3.1.3 模块化模块化模块化模块化3.1.3.1 3.1.3.1 选择类选择类选择类选择类领域类领域类:应用程序特有的类应用程序特有的

8、类 domain class 例如例如:BankCustomer BankTransaction Teller 足以让所有需求清晰化足以让所有需求清晰化非领域类非领域类:一般类一般类 nondonmain class 例如例如:抽象类抽象类 实用类实用类 用于补充设计和实现用于补充设计和实现3.1.4 为正确性和充分性而重整为正确性和充分性而重整 极限编程极限编程(extreme programming,XP)是是首先为给定的需求进行设计，首先为给定的需求进行设计，然后在额外然后在额外的需求变得透明时对设计和实现进行修改，的需求变得透明时对设计和实现进行修改，这个过程称为重整这个过程称为重整(

9、refactoring)。3.1.4.1 重整重整:为类提升一个原始属性为类提升一个原始属性class Mileage int nominalMileageValue=0;int chassisMileageValue=0;int engineMileageValue=0;public int computerEffectiveMileage()class Automobile Mileage mileage;3.1.4.2 重整重整:引入抽象基类和接口引入抽象基类和接口abstract class MyAbstractClassClass AnotherClassMyAbstractClas

10、s m=new MyAbstractClass();/does not compileClass AnotherClassMyabstractClass m;/no problem:just a declarationm=getObjectOfMyAbstractClass();/returns obj.non-abstract subclass;m=new ConcreteSubclassOfMyAbstractClass();/no problem 3.2 健壮性健壮性 如果设计或实现能处理各种各样的异常情况，如果设计或实现能处理各种各样的异常情况，比如数据错误、用户错误、环境条件，那么比

11、如数据错误、用户错误、环境条件，那么这个设计是健壮的。这个设计是健壮的。3.2.1 3.2.1 检查输入检查输入检查输入检查输入(保证环境健壮性保证环境健壮性保证环境健壮性保证环境健壮性)例如例如例如例如:类型检查类型检查类型检查类型检查 检查与前置条件和不变式不符的输入检查与前置条件和不变式不符的输入检查与前置条件和不变式不符的输入检查与前置条件和不变式不符的输入 4.2.2 为提高健壮性而初始化为提高健壮性而初始化int i=0;Class AnotherClass MyClass c=new MyClass(1,“a”);3.2.3 提高健壮性的参数传递技术提高健壮性的参数传递技术例如例

12、如:int computerArea(int aLength,int aBreadth).如果可行，捕获在类中的参数约束如果可行，捕获在类中的参数约束int computerArea(RectangleDimension aRectangleDimension)在方法注释中说明所有的参数约束在方法注释中说明所有的参数约束aLength 0 and aBreadth 0 and alength=aBreadth调用者遵循参数的显示要求调用者遵循参数的显示要求问题时方法的设计者没有控制调用者问题时方法的设计者没有控制调用者在方法代码内首先检查约束在方法代码内首先检查约束if(aLength=0)如

13、果预计这种情况将会出现，则抛出异常如果预计这种情况将会出现，则抛出异常如果可能就终止程序如果可能就终止程序/返回的默认值在上下文间有意思，返回的默认值在上下文间有意思，就将其返回就将其返回在在使使用用数数据据之之前前进进行行检检查查，可可提提高高健健壮壮性性3.3 设计细节设计细节:充分性充分性不熟悉的不熟悉的设计者设计者熟悉的设计者熟悉的设计者减少设计者减少设计者想象设计想象设计结果的能力结果的能力100%0%开始编码前开始编码前推荐的推荐的设计详细设计详细百分比百分比应用程序类型应用程序类型非常复杂非常复杂非常简单非常简单最初编码之前设计的详细程度最初编码之前设计的详细程度设计准则设计准则

14、II:灵活性、可用性和高效性灵活性、可用性和高效性 Design Principles II:Flexibility、Reusability and Efficiency4.1 灵活性灵活性 4.1.1 灵活性的目标灵活性的目标预期预期增加更多同类型功能增加更多同类型功能例如例如(银行应用银行应用):处理更多类型的帐号而不需修改已存在的代码处理更多类型的帐号而不需修改已存在的代码 增加不同的功能增加不同的功能例如例如:在存款的功能的基础上增加提款功能在存款的功能的基础上增加提款功能修改功能修改功能例如例如:可以透支可以透支灵活性的表现灵活性的表现4.1.2 用于增加更多同类型功能的设计用于增加

15、更多同类型功能的设计WebSiteregister()Membermembers*网站成员注册网站成员注册WebSiteMembermembers*YMemberXMemberStandardMember灵灵活活地地注注册册网网上上成成员员4.1.3 用于增加不同类型功能的设计用于增加不同类型功能的设计增加一个新功能要依据其上下文和应用范围增加一个新功能要依据其上下文和应用范围在以下范围内在以下范围内1.一系列相关的函数一系列相关的函数(方法方法)例如例如:在航空旅行函数中增加打印功能在航空旅行函数中增加打印功能2.一个已存在的基类一个已存在的基类 例如例如:增加打印航空旅行路线的功能增加打印

16、航空旅行路线的功能3.两者都不是两者都不是 例如例如:增加同时打印航空和航海的路线的功能增加同时打印航空和航海的路线的功能向一个应用中增加功能向一个应用中增加功能:不同情况不同情况考虑一下情况考虑一下情况2 SomeApplicationClassTripprintItinerary()一些方法调用一些方法调用printItinerary()SomeApplicationClassTripprintItinerary()StandardTripprintItinerary()LandTripprintItinerary()SeaTripprintItinerary()通过继承基类的方法来增加功

17、能通过继承基类的方法来增加功能Additional Type of Flexibiliy灵活性方面灵活性方面:可以可以通过运行时确定的变量来产生对象通过运行时确定的变量来产生对象运行时表示变化的对象树或其他结构运行时表示变化的对象树或其他结构改变、重组或捕获一组对象的相互行为改变、重组或捕获一组对象的相互行为产生和存储复杂的类对象产生和存储复杂的类对象配置预定义的复杂类或类组的对象，配置预定义的复杂类或类组的对象，从而以多种方式进行交互从而以多种方式进行交互描述点描述点创建型设计模式创建型设计模式结构型设计模式结构型设计模式行为型设计模式行为型设计模式组件技术组件技术组件技术组件技术4.2 可

18、重用性可重用性4.2.1 函数设计的可重用性函数设计的可重用性完全指定完全指定前置条件等前置条件等避免不必要的封装类耦合避免不必要的封装类耦合如果可行，让方法称为静态的如果可行，让方法称为静态的让名字更具代表性让名字更具代表性可理解性促进了可重用性可理解性促进了可重用性解释算法解释算法重用者要知道算法是如何工作的重用者要知道算法是如何工作的使一个方法具有可重用性使一个方法具有可重用性4.2.2 基于重用的类选择基于重用的类选择列出一些让类更易于重用的性质列出一些让类更易于重用的性质完整地描述类完整地描述类使类名和功能与实际情况相符使类名和功能与实际情况相符定义一个有用的抽象类定义一个有用的抽象

19、类减少对其它类的依赖性减少对其它类的依赖性使一个类成为可重用的使一个类成为可重用的4.2.3 用于重用的类组合用于重用的类组合CustomercomputeBill()RegularCustomercomputeBill()CustomercomputeBill()Billcompute()CustomercomputeBill(Orders)Ordersvalue()(1)Leveraging inheritance(3)Leveragingdependency(2)LeveragingaggregationCustomercomputeBill()依靠依靠聚合聚合继承继承4.3 高效性高效

20、性 应用程序必须在指定的时间内完成特定的功能应用程序必须在指定的时间内完成特定的功能先按其他原则设计，再考虑效率问题先按其他原则设计，再考虑效率问题一开始就按效率原则进行设计一开始就按效率原则进行设计确认当前关键的效率需求确认当前关键的效率需求在整个阶段都按需求进行设计在整个阶段都按需求进行设计以上两种方法结合以上两种方法结合针对时间效率的基本方法针对时间效率的基本方法4.3.1 执行效率执行效率n n循环循环n nwhilewhile、forforn n远程调用远程调用n n需要网络需要网络需要网络需要网络n nLANLANn nThe InternetThe Internetn n函数调用

21、函数调用 n n-如果函数调用导致以上情况发生如果函数调用导致以上情况发生如果函数调用导致以上情况发生如果函数调用导致以上情况发生n n对象创建对象创建 4.3.2 存储效率存储效率只存储需要的数据只存储需要的数据在存储效率与数据提取及重整时间之间获得折中在存储效率与数据提取及重整时间之间获得折中压缩数据压缩数据在存储效率与数据压缩及解压缩时间之间获得折中在存储效率与数据压缩及解压缩时间之间获得折中按相关访问频率存储数据按相关访问频率存储数据 在存储效率与决定存储位置的时间之间获得折中在存储效率与决定存储位置的时间之间获得折中获得存储效率获得存储效率4.4 极限编程法与非极限编程法极限编程法与非极限编程法极限编程法 非极限编程法+工作完成迅速+范围清晰-未来应用可能 较少用到-扩展需求代价很大+未来应用可能 较多用到+需求可变-范围划分不清楚-可能会比较费力-需要更多关注效率极限编程法与非极限编程法的比较注：+正面因素 -负面因素