《软件工程》学习笔记五

否可追溯到某一项需求 l 接口：确认该软件的内部接口与外部接口是否已经明确定义。模块是否满足
高内聚和低耦合的要求。模块作用范围是否在其控制范围之内 l 风险：确认该设计在现有技术条件下和预算范围内是否能按时实现 l 实用性：确认该设计对于需求的解决方案是否实用 l 技术清晰度：确认该设计是否以一种易于翻译成代码的形式表达 l 可维护性：确认该设计是否考虑了方便未来的维护 l 质量：确认该设计是否表现出良好的质量特征 l 各种选择方案：看是否考虑过其它方案，比较各种选择方案的标准是什么 l 限制：评估对该软件的限制是否现实，是否与需求一致 l 其它具体问题：对于文档、可测试性、设计过程..等进行评估
模块的调用关系和接口：模块之间用单向箭头联结，箭头从调用模块指向被调用模 块，表示调用模块调用了被调用模块。
模块化原理 模块间的信息传递：当一个模块调用另一个模块时，调用模块把数据或控制信息传 送给被调用模块，以使被调用模块能够运行。而被调用模块在执行过程中又把它产生的 数据或控制信息回送给调用模块 抽象 概念：人们在实践中认识到，在现实世界中一定事物、状态或过程之间总存在着某 些相似的方面（共性）。把这些相似的地方集中和概括起来，暂时忽略它们之间的差异， 这就是抽象 抽象要求人们将注意力集中在某一层次上考虑问题，而忽略那些低层次的细节。使 用抽象技术便于人们用“问题域”本来的概念和术语描述问题，而无须过早地转换为那 些不熟悉的结构。软件设计过程应当是在不同抽象级别上考虑和处理问题的过程。 逐步求精 “逐步求精”是与“抽象”密切相关的一个概念，它由 N.Wirth提出，可视为一种 早期的自顶向下设计策略，其主要思想是：针对某个功能的宏观描述，用逐步求精的方 法不断地分解，逐步确立过程细节，直至该功能用程序语言描述的算法实现为止。 因为求精的每一步都是用更为详细的描述替代上一层次的抽象描述，所以在整个设 计过程中产生的、具有不同详细程度的各种描述，组成了系统的层次结构。层次结构的 上一层是下一层的抽象，下一层是上一层的求精。 信息隐藏 信息隐藏原理告诉我们，模块应该设计得使其所含信息> C(P2)
（a）
则
E(P1)>E(P2)
（b）
因为解决一个复杂问题总比解决一个简单问题耗时多。
同时，人类求解问题的实践同时揭示了另一个有趣的性质：
C(P1+P2)>C(P1)+C(P2)
（a）
即，由 P1、P2组合而成的问题的复杂性往往比考虑单个问题复杂性的和更大。由前
面两式可得
E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)
n 周转时间 n 响应时间 n 吞吐量 n 精度 l 确定外部信号的接收发送形式 4) 数据结构设计 l 确定软件涉及的文件系统的结构以及数据库的模式、子模式，进行数据完整 性和安全性的设计 l 确定输入，输出文件的详细的数据结构 l 结合算法设计，确定算法所必需的逻辑数据结构及其操作 l 确定对逻辑数据结构所必需的那些操作的程序模块(软件包) l 限制和确定各个数据设计决策的影响范围 l 若需要与操作系统或调度程序接口所必须的控制表等数据时，确定其详细的 数据结构和使用规则 l 数据的保护性设计 防卫性设计：在软件设计中就插入自动检错，报错和纠错的功能 l 一致性设计：
模块之间耦合性越强，功能独立性越差，这样形成的模块结构界面不好。 非直接耦合(NondirectCoupling) 两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实 现的。 非直接耦合的模块独立性最强。
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数据耦合 (DataCoupling) 一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数 (不是控制参数、公共 数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
（b）
即一个复杂问题分割成若干个容易解决、容易管理的小问题后更易于求解，模块化
正是以此为依据。但这是否就意味着我们可以把软件无限制地细分下去，从而使所需工
作量越来越少呢？如果无限地分割软件，最后为了开发软件所需要的工作量也就小得可
以忽略了。但事实上，当分割过度后其它因素将开始发挥作用
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正。在软件开发的一开始就要确定软件可靠性和其它质量指标，考虑相应措施，以使得 软件易于修改和易于维护
6) 编写概要设计阶段的文档 概要设计阶段完成时应编写以下文档：
l 概要设计说明书 l 数据库设计说明书 l 用户手册 l 制定初步的测试计划 7) 概要设计评审 l 可追溯性：确认该设计是否复盖了所有已确定的软件需求，软件每一成份是
配备下列 4份资料：
l 系统流程图
l 组成系统的物理元素清单
l 成本/效益分析
l 进度计划
选择最佳方案并制定详细的实现计划
2)结构设计 —— 模块化思想：
将 DFD细化，至每个子功能都明白易懂；每个模块完成一个子功能；每层模块合成
一个高一级的功能。
主要工具有 SystemDesignHierarchy及 HIPO图等。
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保证软件运行过程中所使用的数据的类型和取值范围不变 在并发处理过程中使用封锁和解除封锁机制保持数据不被破坏 l 冗余性设计：针对同一问题，由两个开发者采用不同的程序设计风格不同的 算法设计软件，当两者运行结果之差不在允许范围内时，利用检错系统予以 纠正，或使用表决技术决定一个正确结果。
2.总体设计的概念和原理 2.1总体设计 从回答“做什么”到回答“怎样做” 划分出组成系统的物理元素——程序、文件、数据库、过程和文档等等 每个元素还是黑盒子 ---“全局高度，抽象层次” 2.2软件结构和过程 结构 l 树状结构 l 网状结构 程序结构 程序结构表明了程序各个部件(模块)的组织情况，是软件的过程表示。
3)数据库设计
4)测试计划
5)文档、审查
2.3模块化
模块（Module）
“模块”，又称“组件”。它一般具有如下三个基本属性:
功能：描述该模块实现什么功能
逻辑：描述模块内部怎么做
状态：该模块使用时的环境和条件
假设函数 C(X)定义了问题 X已被觉察到的复杂性，函数 E(X)定义了求解问题 X所要
求的工作量（按时间计），对于问题 P1和 P2，如果
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主 题： 《软件工程》学习笔记 内 容：
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——总体设计
从工程管理的角度看，软件设计可分为概要（preliminary）设计/总体设计和详细 （detail）设计两大步骤。概要设计是根据需求确定软件和数据的总体框架，详细设计 是将其进一步精化成软件的算法表示和数据结构。
从技术角度来看，软件设计可分为数据设计、系统结构设计和过程设计。现在越来 越多地把界面设计也单独取出来作为一个方面。数据设计把分析阶段建立的信息描述转 换为实现软件所要求的数据结构，侧重于数据结构的定义；系统结构设计定义软件系统 各主要部件、成分之间的关系，过程设计则是把结构成分转换成软件的过程性描述即完 成每一部件的过程化描述。在编码步骤，根据这种过程性描述，生成源程序代码，然后 通过测试最终得到完整有效的软件。在设计阶段所做的种种决策直接影响软件的质量， 没有好的设计，就没有稳定的系统，也不会有易维护的软件。
局部化 所谓局部化是指把一些关系密切的软件元素物理地放得彼此靠近。在模块中使用局 部数据元素就是局部化的一个例子。显然，局部化有助于实现信息隐藏。 模块独立 如果说，一个模块在不需要另一个模块的情况下，能够完整地执行其功能，我们就 称这两个模块是完全独立的。模块独立性的概念是模块化、抽象和信息隐藏概念的直接 产物，模块独立性是通过开发具有单一功能和与其他模块没有过多交互作用的模块来达 到的。完全独立的模块是无所谓构成系统的。 模块独立性可用两个定量准则来度量：耦合（coupling）和内聚（cohesion）。耦合 是模块之间相对独立性的量度，而内聚则是模块功能相对强度的量度。 模块化--功能独立性(模块独立) 功能独立性是抽象、模块化和信息隐蔽的直接产物。如果一个模块能够独立于其他 模块被编程、测试和修改，则该模块具有功能独立性。 1978年 Myers提出用两个准则来度量功能独立性，即模块间的耦合和模块的内聚。 内聚性：内聚是一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。 耦合性: 耦合是模块间互相连接的紧密程度的度量，它取决于各个模块之间接口 的复杂度、调用方式以及哪些信息通过接口。 模块化－－耦合
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软件设计过程 1) 制定规范 在进入软件开发阶段之初，首先应为软件开发组制定在设计时应该共同遵守的标准， 以便协调组内各成员的工作。包括:
l 阅读和理解软件需求说明书，确认用户要求能否实现，明确实现的条件，从 而确定设计的目标，以及它们的优先顺序
l 根据目标确定最合适的设计方法 l 规定设计文档的编制标准 l 规定编码的信息形式，与硬件，操作系统的接口规约，命名规则 2) 软件系统结构的总体设计 基于功能层次结构建立系统。 l 采用某种设计方法，将系统按功能划分成模块的层次结构 l 确定每个模块的功能 l 建立与已确定的软件需求的对应关系 l 确定模块间的调用关系 l 确定模块间的接口 l 评估模块划分的质量 3) 处理方式设计 l 确定为实现系统的功能需求所必需的算法，评估算法的性能 l 确定为满足系统的性能需求所必需的算法和模块间的控制方式
开发阶段的信息流 软件设计的意义 软件设计是后续开发步骤及软件维护工作的基础。如果没有设计，只能建立一个不 稳定的系统结构 从工程管理的角度来看，软件设计分两步完成。 l 概要设计，将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构。 l 详细设计，即过程设计。通过对结构表示进行细化，得到软件的详细的数据结
构和算法。
标记耦合 (StampCoupling) 一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子 结构，而不是简单变量。
控制耦合 (ControlCoupling) 如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制参数，明显地控制选择另一模块的 功能，就是控制耦合。