结构化总体设计

➢ 公共耦合。在软件系统中，可能有独立于模块而存在的数 据文件、公共变量和公共数据环境。模块之间通过访问公 共数据环境从而实现通信。
➢ 内容耦合。内容耦合是一种耦合性很强的耦合，这种耦合 严重影响了模块的独立性。它的表现形式主要有以下几种： i. 模块直接访问另一模块的内部数据；
ii. 模块不通过正常的入口转到另一模块内部；
第3篇 软件开发及维护
第7章 结构化总体设计
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第7章 结构化总体设计
本章的主要目标是运用结构化方法，介绍软 件总体设计的相关工作。读完本章，你将了解以 下基本内容：
软件设计的基本原理。 软件设计的启发式规则。 软件结构的描述工具。 面向数据流的结构化设计过程。
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Contents
7.1 软件设计的基本概念和原理 7.2 软件结构的描绘工具 7.3 面向数据流的设计过程 7.4 启发式设计 7.5 设计优化原则
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7.1 软件设计的基本概念和原理
在完成了需求分析之后，项目开发人员对 系统的需求有了完整准确的理解，即知道 了“做什么”，接下来就是回答“怎么 做”。
7.1.2 信息隐蔽
信息隐蔽是指每个模块的内部实现细节对外 部来说是看不见的，即模块内部的数据、代码等 信息不允许其他不需要这些信息的模块使用。这 样主要有两个好处，一是利于模块之间相互有效 隔离，使每个模块更加具有独立性，二是可以使 系统具有更好的健壮性，以及更好的可维护性 。
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如果可以把一个模块作为一种独立单元(无段参考其他模块) 来理解，那么，这样的模块是易于构造和易于修改的。
如果对系统需求的微小修改只会针对个别模块，而不是对 整个系统的修改，则修改所引起的副作用将最小。
如果在一个模块内出现异常情况时，它的影响仅局限在该 模块内部，则由错误引起的副作用最小。
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➢ 数据耦合。模块与模块之间发生联系，彼此之 间通过接口参数实现通信，传递的接口参数是 用于计算的，它们不会影响内部程序执行的路 径。我们提倡用数据耦合，它是一种较弱的耦 合方式。
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➢ 控制耦合。如果在数据耦合的基础上，模块间接口参数不 仅传递数据，同时还传递标志、名字、开关等控制信息， 从而影响模块的内部程序执行路径。显而易见，控制耦合 比数据耦合的耦合性要强一些，它属于中等程度的耦合。 如果需要通过接口传递模块内多项功能的选择时，就需要 用到控制耦合。
耦合度量了各模块之间相互关联的程度，各 个模块之间接口的复杂程度、接口数据对模块内 部运算的影响程度、使用模块的方式都决定了耦 合的强弱。以下是耦合的几种主要形式：
➢ 非直接耦合。两个模块之间的联系，仅限于被 共同模块控制和调用，它们之间没有直接的联 系，那么这种耦合就成为非直接耦合，因为模 块和模块之间没有数据通信，所以它的耦合形 式是最弱的。
一般来说，采用耦合和内聚这两个定性的技 术指标来对这一模块的独立性进行衡量。内聚性 可以衡量各模块内部功能的结合强度，模块内部 各元素之间结合得越紧密，则它的内聚性就越高； 耦合性显示了模块与模块之间相互的依赖关系， 模块与模块之间联系越紧密，耦合性就越高。
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7.1.5 耦合
第一个阶段为总体设计阶段，期间项目开 发人员确定软件系统的基本框架；第二阶 段为详细设计阶段，期间确定软件系统的 内部实现细节。
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7.1.1 抽象
抽象是人类在认识复杂世界时所使用的最有 力的工具。抽象是从众多的事物中抽取出共同的、 本质性的特征，而舍弃其非本质的特征。例如苹 果、香蕉、梨、葡萄、桃子等，它们共同的特征 就是水果。
把模块内聚分为以下几种主要类型：
功能内聚、信息内聚、通信内聚、过程内聚、 时间内聚、逻辑内聚和偶然内聚。
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7.1.4 模块独立
模块独立是模块化、抽象、信息隐蔽的直接 结果，是指系统中的模块尽可能地只涉及自己特 定的子功能，并且模块接口简单，与其他模块没 有过多的通信。如果系统中每个模块都具有很好 的独立性，系统实现起来就更加容易。因此，模 块独立性是衡量软件中模块质量最重要的指标。
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那么如何确定一个软件系统的模块数目？
分别从模块可分解性、可组装性、可理解性、连 续性和保护性五个方面来理解：
如果一种设计方法提供了把问题分解为子问题的系统化机 制，它就能降低整个问题的复杂性，从而可以实现一种有 效的模块化解决方案。
如果一种设计方法能把现有的(可重用的)设计构件组装成 新系统，它就能提供一种并非一切从头开始的模块化解决 方案。
7.1.3 模块化设计
人们不断创新的目的在于更加高效。从软件 开发的角度来看，人们希望开发维护同样一个系 统所使用的时间最短，所耗费的成本最低。软件 系统模块化就是出于这样的目的，提出了一种提 高开发效率的思想。
在结构化分析方法中，模块的规模可大可小， 是一个功能单位。模块可以是软件系统中的一个 子系统，也可以是子系统内一个功能程序块(由边 界元素限定的数据说明、可执行的语句等的序列， 而且有一个总体标识符来代表它。
iii. 模块之间存在一部分代码重叠；
iv. 某个模块有多个入口。
内容耦合致使模块的变动变得非常困难，程序维护和 升级也极其困难，这要求在设计软件结构时，不允许出现 内容耦合。
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©曲阜师范大学计算蔽概念的自然扩展，它度量 了模块内部各个元素彼此结合的紧密程度，元素 之间联系越紧密，其内聚性越强。
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模块化可以简化软件问题，一个系统模块越多，模块 与模块之间的通信或接口就越多，希望依靠模块化将系统 不断被分解而使软件成本不断降低的愿望可能是不切实际 的。随着系统的分解，系统中模块数目将会增加，模块接 口也会增加，软件构造会由此变得复杂起来，模块连接的
难度也会由此加大。