软件设计概念

软件设计概念
- 设计过程的任务集
- 软件设计的指导原则
  - 设计基本理念
  - 模块化设计原则
  - 信息隐藏原则
  - 步进式的细化原则
  - 功能独立原则
  - 重构原则
- Aspects
- 设计元素
  - 数据元素
  - 架构元素
  - 接口元素
  - 构件元素
  - 部署元素

思考

为什么需要进行软件设计？
在进行软件设计之前，我们应该确定哪些信息？

数据、界面、算法、加工逻辑 ……

在解决问题的时候，确定哪些关键元素需要通过设计来解决，如何制定软件设计的蓝图。

设计的两个层次

高层次抽象

类似于概要设计。
类似于建筑设计的框架设计。

对框架进行细化

对具体的门、框的设计

设计以需求为先导
设计类以分析类为基础，数据设计与分析设计紧密相关。

软件设计的目标

实现所有的显式的需求，为后面的软件实现打下基础。
提高可读可理解的指南，提供给后续的工作人员。
提供完整的系统蓝图 解决一系列实现过程中需要面对的问题。

排课系统为例
设计解决数据存储的问题（排课信息保存）、界面显示问题（排课及结果显示）、算法逻辑问题（排课算法）等。这三个问题对应着数据设计、接口设计、算法设计三个问题。

设计过程的任务集

分析过程中涉及了7个任务
设计过程中涉及了以下6个任务

数据设计
软件的体系结构设计（定义框架，缺乏对构件的定义和描述）
类设计（针对面向对象应用系统）

分析类和设计类的区别
设计类比分析类更接近于实现。设计类的定义更加具体。

接口设计（外部接口&人机交互）
组件设计（构件的定义和描述）
部署设计（软件元素分布到物理元素上）

软件设计的指导原则

设计原则
设计优化原则

设计基本理念

设计基本理念——抽象

概要设计的核心：确定应用系统的结构

架构的关键内容：

模块、组件

面向对象基本的组件——类

联系

模块和模块的调用，类和类的协作

数据

软件架构即是便是构件并确定构件的通信和联系

模块化设计原则

通过模块化把庞大的应用系统进行功能的划分，降低开发实现的难度，控制成本。
简单说就是：降低复杂度
模块化是实现软件体系结构的一张方法

信息隐藏原则

每个模块对其他模块隐藏自己的设计决策，已到达内容细节发生变化的时候，外部受到的影响最小。

有助于提供系统内部的独立性。

全局变量共用，导致错误的扩展。

步进式的细化原则

每一步都是对前一步的逐渐细化。

功能独立原则

应对特征：

功能独立
避免和其他模块的过量的交互

具体的衡量指标：

内聚性

模块、组件内部的联系紧密度
只完成一件事儿的时候，内聚性最高。

耦合性

模块和模块之前联系的紧密程度。
耦合性越低越好。

重构原则

不改变外部结构的情况下对内部进行优化，成为重构。
从使用者的角度看，前后没有变化。

Aspects

面向方面的编程AOP

关键：找到横切关注点

横切关注点：业务处理的主要流程是核心关注点，而将封装的类剖开，找出类中公共的行为，并抽取出来进行封装。封装的这部分就称为横切关注点。

AOP的核心思想

将应用程序中的商业逻辑同对其提供支持的通用服务进行分离。

设计元素

数据元素
架构元素
接口元素
构件元素
部署元素

元素由设计任务产生，可以明显的看出其对应关系。

数据元素

数据结构
数据库架构

设计一种数据结构，便于根据用户提供的搜索词快速检索出含有该词的文档。

倒排索引

将每个单词关联到包含该单词的所有文档列表。

架构元素

面向对象确定的架构VS 结构化方法确定的架构

面向对象：架构基础为类（协作关系）
结构化：架构基础为模块（调用关系）

接口元素

接口存在于构件、模块、子系统等元素外部可见的操作说明

分类：

人机接口（界面）
外部接口（与外部应用系统的交互）

作用：
连接两个系统，对传递的数据进行安全控制、信息转换、检查。
接口像缓冲器，使得两个系统足够兼容
内部接口（协作和调用）

构件元素

什么是构件？

构件是具备特定功能，可配置、可替换的程序部件，该部件封装了实现并暴露一系统接口。

构件VS架构元素 ：构件和架构元素的关系？

多个架构元素可能组成一个构件。构件的力度可大可小。

构件级设计

破开构件，看构件里面的数据结构、算法等内容。

程序流程图（构件级设计中会涉及到）

描述构件内容的算法逻辑，表达程序“怎么做”的问题。

算法的本质：解决问题的一种方法。

部署元素

目的：表示软件的功能和系统是如何分布到物理环境中的。

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