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摘要： 本文是在概要設(shè)計實踐和學(xué)習(xí)中的一些心得與學(xué)習(xí)筆記，希望與大家分享，如有不妥之處歡迎指正。 關(guān)鍵字： 概要設(shè)計，結(jié)構(gòu)化，OOD 正文： 在需求明確、準備開始編碼之前，要做概要設(shè)計，而詳細設(shè)計可能大部分公司沒有做，有做的也大部分是和編碼同步進行，或者在編碼之后。因此，對大部分的公司來說，概要設(shè)計文檔是唯一的設(shè)計文檔，對后面的開發(fā)、測試、實施、維護工作起到關(guān)鍵性的影響。 一、問題的提出 概要設(shè)計寫什么？概要設(shè)計怎么做？ 如何判斷設(shè)計的模塊是完整的？ 為什么說設(shè)計階段過于重視業(yè)務(wù)流程是個誤區(qū)？ 以需求分析文檔還是以概要設(shè)計文檔來評估開發(fā)工作量、指導(dǎo)開發(fā)計劃準確？ 結(jié)構(gòu)化好還是面向?qū)ο蠛茫?BR> 以上問題的答案請在文章中找。 二、概要設(shè)計的目的 將軟件系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)換為未來系統(tǒng)的設(shè)計； 逐步開發(fā)強壯的系統(tǒng)構(gòu)架； 使設(shè)計適合于實施環(huán)境，為提高性能而進行設(shè)計； 結(jié)構(gòu)應(yīng)該被分解為模塊和庫。 三、概要設(shè)計的任務(wù) 制定規(guī)范：代碼體系、接口規(guī)約、命名規(guī)則。這是項目小組今后共同作戰(zhàn)的基礎(chǔ)，有了開發(fā)規(guī)范和程序模塊之間和項目成員彼此之間的接口規(guī)則、方式方法，大家就有了共同的工作語言、共同的工作平臺，使整個軟件開發(fā)工作可以協(xié)調(diào)有序地進行。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計： 功能（加工）－>模塊：每個功能用那些模塊實現(xiàn)，保證每個功能都有相應(yīng)的模塊來實現(xiàn)； 模塊層次結(jié)構(gòu)：某個角度的軟件框架視圖； 模塊間的調(diào)用關(guān)系：模塊間的接口的總體描述； 模塊間的接口：傳遞的信息及其結(jié)構(gòu)； 處理方式設(shè)計：滿足功能和性能的算法 用戶界面設(shè)計； 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計： 詳細的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表、索引、文件； 算法相關(guān)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作； 上述操作的程序模塊說明（在前臺？在后臺？用視圖？用過程？······） 接口控制表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和使用規(guī)則 其他性能設(shè)計。 四、概要設(shè)計寫什么 結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)（因篇幅有限和過時嫌疑，在此不作過多解釋） 任務(wù)：目標、環(huán)境、需求、局限； 總體設(shè)計：處理流程、總體結(jié)構(gòu)與模塊、功能與模塊的關(guān)系； 接口設(shè)計：總體說明外部用戶、軟、硬件接口；內(nèi)部模塊間接口（注：接口≈系統(tǒng)界面） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)，與程序結(jié)構(gòu)的關(guān)系； 模塊設(shè)計：每個模塊“做什么”、簡要說明“怎么做”（輸入、輸出、處理邏輯、與其它模塊的接口，與其它系統(tǒng)或硬件的接口），處在什么邏輯位置、物理位置； 運行設(shè)計：運行模塊組合、控制、時間； 出錯設(shè)計：出錯信息、處錯處理； 其他設(shè)計：保密、維護； OO軟件設(shè)計說明書結(jié)構(gòu) 1 概述 系統(tǒng)簡述、軟件設(shè)計目標、參考資料、修訂版本記錄 這部分論述整個系統(tǒng)的設(shè)計目標，明確地說明哪些功能是系統(tǒng)決定實現(xiàn)而哪些時不準備實現(xiàn)的。同時，對于非功能性的需求例如性能、可用性等，亦需提及。需求規(guī)格說明書對于這部分的內(nèi)容來說是很重要的參考，看看其中明確了的功能性以及非功能性的需求。 這部分必須說清楚設(shè)計的全貌如何，務(wù)必使讀者看后知道將實現(xiàn)的系統(tǒng)有什么特點和功能。在隨后的文檔部分，將解釋設(shè)計是怎么來實現(xiàn)這些的。 2 術(shù)語表 對本文檔中所使用的各種術(shù)語進行說明。如果一些術(shù)語在需求規(guī)格說明書中已經(jīng)說明過了，此處不用再重復(fù)，可以指引讀者參考需求說明。 3 用例 此處要求系統(tǒng)用用例圖表述（UML），對每個用例（正常處理的情況）要有中文敘述。 4 設(shè)計概述 4.1 簡述 這部分要求突出整個設(shè)計所采用的方法（是面向?qū)ο笤O(shè)計還是結(jié)構(gòu)化設(shè)計）、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（例如客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)）以及使用到的相應(yīng)技術(shù)和工具（例如OMT、Rose） 4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 這部分要求提供高層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（頂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）的描述，使用方框圖來顯示主要的組件及組件間的交互。最好是把邏輯結(jié)構(gòu)同物理結(jié)構(gòu)分離，對前者進行描述。別忘了說明圖中用到的俗語和符號。 4.3 系統(tǒng)界面 各種提供給用戶的界面以及外部系統(tǒng)在此處要予以說明。如果在需求規(guī)格說明書中已經(jīng)對用戶界面有了敘述，此處不用再重復(fù)，可以指引讀者參考需求說明。如果系統(tǒng)提供了對其它系統(tǒng)的接口，比如說從其它軟件系統(tǒng)導(dǎo)入/導(dǎo)出數(shù)據(jù)，必須在此說明。 4.4 約束和假定 描述系統(tǒng)設(shè)計中最主要的約束，這些是由客戶強制要求并在需求說明書寫明的。說明系統(tǒng)是如何來適應(yīng)這些約束的。 另外如果本系統(tǒng)跟其它外部系統(tǒng)交互或者依賴其它外部系統(tǒng)提供一些功能輔助，那么系統(tǒng)可能還受到其它的約束。這種情況下，要求清楚地描述與本系統(tǒng)有交互的軟件類型以及這樣導(dǎo)致的約束。 實現(xiàn)的語言和平臺也會對系統(tǒng)有約束，同樣在此予以說明。 對于因選擇具體的設(shè)計實現(xiàn)而導(dǎo)致對系統(tǒng)的約束，簡要地描述你的想法思路，經(jīng)過怎么樣的權(quán)衡，為什么要采取這樣的設(shè)計等等。 5 對象模型 提供整個系統(tǒng)的對象模型，如果模型過大，按照可行的標準把它劃分成小塊，例如可以把客戶端和服務(wù)器端的對象模型分開成兩個圖表述。在其中應(yīng)該包含所有的系統(tǒng)對象。這些對象都是從理解需求后得到的。要明確哪些應(yīng)該、哪些不應(yīng)該被放進圖中。所有對象之間的關(guān)聯(lián)必須被確定并且必須指明聯(lián)系的基數(shù)。聚合和繼承關(guān)系必須清楚地確定下來。每個圖必須附有簡單的說明。 6 對象描述 在這個部分敘述每個對象的細節(jié)，它的屬性、它的方法。在這之前必須從邏輯上對對象進行組織。你可能需要用結(jié)構(gòu)圖把對象按子系統(tǒng)劃分好。 為每個對象做一個條目。在系統(tǒng)對象模型中簡要的描述它的用途、約束（如只能有一個實例），列出它的屬性和方法。如果對象是存儲在持久的數(shù)據(jù)容器中，標明它是持久對象，否則說明它是個臨時對象（transient object）。 對每個對象的每個屬性詳細說明：名字、類型，如果屬性不是很直觀或者有約束（例如，每個對象的該屬性必須有一個唯一的值或者值域是有限正整數(shù)等）。 對每個對象的每個方法詳細說明：方法名，返回類型，返回值，參數(shù)，用途以及使用的算法的簡要說明（如果不是特別簡單的話）。如果對變量或者返回值由什么假定的話，Pre-conditions和Post-conditions必須在此說明。列出它或者被它調(diào)用的方法需要訪問或者修改的屬性。最后，提供可以驗證實現(xiàn)方法的測試案例。 7 動態(tài)模型 這部分的作用是描述系統(tǒng)如何響應(yīng)各種事件。一般使用順序圖和狀態(tài)圖。 確定不同的場景（Scenario）是第一步，不需要確定所有可能的場景，但是必須至少要覆蓋典型的系統(tǒng)用例。不要自己去想當然地創(chuàng)造場景，通常的策略是描述那些客戶可以感受得到的場景。 7.1 場景（Scenarios） 對每個場景做一則條目，包括以下內(nèi)容： 場景名：給它一個可以望文生義的名字 場景描述：簡要敘述場景是干什么的以及發(fā)生的動作的順序。 順序圖：描述各種事件及事件發(fā)生的相對時間順序。 7.2 狀態(tài)圖 這部分的內(nèi)容包括系統(tǒng)動態(tài)模型重要的部分的狀態(tài)圖?？赡苣阆霝槊總€對象畫一個狀態(tài)圖，但事實上會導(dǎo)致太多不期望的細節(jié)信息，只需要確定系統(tǒng)中一些重要的對象并為之提供狀態(tài)圖即可。 8 非功能性需求 五、概要設(shè)計怎么做 結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計方法： 詳細閱讀需求規(guī)格說明書，理解系統(tǒng)建設(shè)目標、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀、現(xiàn)有系統(tǒng)、客戶需求的各功能說明； 分析數(shù)據(jù)流圖，弄清數(shù)據(jù)流加工的過程； 根據(jù)數(shù)據(jù)流圖決定數(shù)據(jù)處理問題的類型（變換型、事務(wù)型、其他型）； 通過以上分析，推導(dǎo)出系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)圖； 對初始結(jié)構(gòu)圖進行改進完善：所有的加工都要能對應(yīng)到相應(yīng)模塊（模塊的完整性在于他們完成了需求中的所有加工），消除完全相似或局部相似的重復(fù)功能（智者察同），理清模塊間的層次、控制關(guān)系，減少高扇出結(jié)構(gòu)，隨著深度增大扇入，平衡模塊大小。 由對數(shù)據(jù)字典的修改補充完善，導(dǎo)出邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)出每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作，這些操作應(yīng)當屬于某個模塊。 確定系統(tǒng)包含哪些應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)、客戶端、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)； 確定每個模塊放在哪個應(yīng)用服務(wù)器或客戶端的哪個目錄、哪個文件（庫），或是在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部建立的對象。 對每個篩選后的模塊進行列表說明。 對邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行列表說明。 根據(jù)結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)對其他需要說明的問題進行補充說明，形成概要設(shè)計說明書。 OO軟件設(shè)計方法： 在OOA基礎(chǔ)上設(shè)計對象與類：在問題領(lǐng)域分析（業(yè)務(wù)建模和需求分析）之后，開始建立系統(tǒng)構(gòu)架。 第一步是抽取建立領(lǐng)域的概念模型，在UML中表現(xiàn)為建立對象類圖、活動圖和交互圖。對象類就是從對象中經(jīng)過“察同”找出某組對象之間的共同特征而形成類： 對象與類的屬性：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 對象與類的服務(wù)操作：操作的實現(xiàn)算法； 對象與類的各外部聯(lián)系的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)； 設(shè)計策略：充分利用現(xiàn)有的類； 方法：繼承、復(fù)用、演化； 活動圖用于定義工作流，主要說明工作流的5W（Do What、Who Do、When Do、Where Do、Why Do）等問題，交互圖把人員和業(yè)務(wù)聯(lián)系在一起是為了理解交互過程，發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)工作流中相互交互的各種角色。 第二步是構(gòu)建完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：對系統(tǒng)進行分解，將大系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，子系統(tǒng)分解為若干軟件組件，并說明子系統(tǒng)之間的靜態(tài)和動態(tài)接口，每個子系統(tǒng)可以由用例模型、分析模型、設(shè)計模型、測試模型表示。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩種方式：層次、塊狀 層次結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)、子系統(tǒng)、模塊、組件（同一層之間具有獨立性）； 塊狀結(jié)構(gòu)：相互之間弱耦合 系統(tǒng)的組成部分： 問題論域：業(yè)務(wù)相關(guān)類和對象(OOA的重點)； 人機界面：窗口、菜單、按鈕、命令等等； 數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)管理方法、邏輯物理結(jié)構(gòu)、操作對象類； 任務(wù)管理：任務(wù)協(xié)調(diào)和管理進程； 第三步是利用“4＋1”視圖描述系統(tǒng)架構(gòu)：用例視圖及劇本；說明體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計視圖；以模塊形式組成包和層包含概要實現(xiàn)模型的實現(xiàn)視圖；說明進程與線程及其架構(gòu)、分配和相互交互關(guān)系的過程視圖；說明系統(tǒng)在操作平臺上的物理節(jié)點和其上的任務(wù)分配的配置視圖。在RUP中還有可選的數(shù)據(jù)視圖。 第四步是性能優(yōu)化（速度、資源、內(nèi)存）、模型清晰化、簡單化（簡單就是享受）。 六、概要設(shè)計的原則 總體原則和方法：由粗到細的原則，互相結(jié)合的原則，定性分析和定量分析相結(jié)合的方法，分解和協(xié)調(diào)的方法和模型化方法。 要系統(tǒng)考慮系統(tǒng)的一般性、關(guān)聯(lián)性、整體性和層次性。 分解協(xié)調(diào)：目的是為了創(chuàng)造更好的系統(tǒng)。系統(tǒng)分解是指將一個復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，系統(tǒng)協(xié)調(diào)一是系統(tǒng)內(nèi)協(xié)調(diào)，即根據(jù)系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)、總功能、總?cè)蝿?wù)和總目標的要求，使各個子系統(tǒng)之間互相協(xié)調(diào)配合，在各個子系統(tǒng)局部優(yōu)化基礎(chǔ)上，通過內(nèi)部平衡的協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的整體優(yōu)化； 屏蔽抽象：從簡單的框架開始，隱含細節(jié)； 一致性：統(tǒng)一的規(guī)范、統(tǒng)一的標準、統(tǒng)一的文件模式； 每個模塊應(yīng)當有一個統(tǒng)一命名的容易理解的名字； 編碼：由外向內(nèi)（界面－>核心）； 面向用戶：概要設(shè)計是對于按鈕按下后系統(tǒng)“怎么做”的簡要說明； 模塊、組件的充分獨立性、封閉性； 同時考慮靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)運行； 每個邏輯對象都應(yīng)當說明其所處物理對象（非一一對應(yīng)）； 每個物理對象都有合適的開發(fā)人員，并且利于分工與組裝。（詳細說明見本人另一篇文章：系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計應(yīng)考慮的因素）； 確立每個構(gòu)架視圖的整體結(jié)構(gòu)：視圖的詳細組織結(jié)構(gòu)、元素的分組以及這些主要分組之間的接口； 軟件構(gòu)架與使用的技術(shù)平臺密切相關(guān)，目前常用的平臺有J2EE、.NET、CORBA等等，因此具體的軟件構(gòu)架人員應(yīng)當具備使用這些平臺的軟件開發(fā)經(jīng)驗； 通過需求功能與設(shè)計模塊之間的列表對應(yīng)，檢查每個需求功能是否都有相應(yīng)的模塊來實現(xiàn)，保證需求功能的可追溯性和需求實現(xiàn)（模塊）的完整性，同時可以檢查重復(fù)和不必要的模塊。 在需求調(diào)研分析過程中對業(yè)務(wù)處理過程了解的完整性和準確性非常重要。調(diào)查了解清楚所有的業(yè)務(wù)流程才能設(shè)計出適合各流程業(yè)務(wù)節(jié)點用戶業(yè)務(wù)特點和習(xí)慣的軟件，使開發(fā)出來的軟件更受歡迎。當然在進行軟件概要設(shè)計時，要盡量排除業(yè)務(wù)流程的制約，即把流程中的各項業(yè)務(wù)結(jié)點工作作為獨立的對象，設(shè)計成獨立的模塊，充分考慮他們與其他各種業(yè)務(wù)對象模塊的接口，在流程之間通過業(yè)務(wù)對象模塊的相互調(diào)用實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)，這樣，在業(yè)務(wù)流程發(fā)生有限的變化時（每個業(yè)務(wù)模塊本身的業(yè)務(wù)邏輯沒有變的情況下），就能夠比較方便地修改系統(tǒng)程序模塊間的調(diào)用關(guān)系而實現(xiàn)新的需求。如果這種調(diào)用關(guān)系被設(shè)計成存儲在配置庫的數(shù)據(jù)字典里，則連程序代碼都不用修改，只需修改數(shù)據(jù)字典里的模塊調(diào)用規(guī)則即可。 七、概要設(shè)計的重要輸出 編碼規(guī)范：信息形式、接口規(guī)約、命名規(guī)則； 物理模型：組件圖、配置圖； 不同角度的構(gòu)架視圖：用例視圖、邏輯視圖、進程視圖、部署視圖、實施視圖、數(shù)據(jù)視圖（可選）； 系統(tǒng)總體布局：哪些部分組成、各部分在物理上、邏輯上的相互關(guān)系； 兩個不可忽視的輸出： 與需求功能的關(guān)系：對于需求中的每一個功能，用哪一層、哪個模塊、哪個類、哪個對象來實現(xiàn)（一對多關(guān)系）；反過來，應(yīng)當說明將要創(chuàng)建的系統(tǒng)每一層、每個模塊、每個對象、每一個類“做什么”，他們是為了幫助實現(xiàn)哪些功能（一對多關(guān)系）。（需求的顆粒度在一開始往往是比較粗的，因此根據(jù)功能點對于整體項目規(guī)模的估計或得到項目WBS其誤差范圍也是比較大的。更為重要的原因是，需求往往不是編碼工作分解的準確依據(jù)，因為一個需求的功能點可能對應(yīng)多個代碼模塊，而多個需求的功能點也可能只對應(yīng)一個或少數(shù)代碼模塊，同時還有軟件復(fù)用等因素要考慮，因此只有在概要設(shè)計完成以后才能準確地得到詳細設(shè)計或編碼階段的二次WBS，并估計較為準確的整體項目規(guī)模。） 邏輯與物理位置：每個對象在邏輯上分別落在哪一層、哪個模塊、哪個類；在物理上每個模塊、每個對象、每一個類放在哪個應(yīng)用服務(wù)器或客戶端的哪個目錄、哪個文件（庫），或者是建立在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的什么東東（過程、函數(shù)、視圖、觸發(fā)器等等）。 八、結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο蠓椒ㄌ攸c比較 1. 從概念方面看，結(jié)構(gòu)化軟件是功能的集合，通過模塊以及模塊和模塊之間的分層調(diào)用關(guān)系實現(xiàn)；面向?qū)ο筌浖鞘挛锏募?，通過對象以及對象和對象之間的通訊聯(lián)系實現(xiàn)； 2. 從構(gòu)成方面看，結(jié)構(gòu)化軟件＝過程＋數(shù)據(jù)，以過程為中心；面向?qū)ο筌浖剑〝?shù)據(jù)＋相應(yīng)操作）的封裝，以數(shù)據(jù)為中心； 3. 從運行控制方面看，結(jié)構(gòu)化軟件采用順序處理方式，由過程驅(qū)動控制；面向?qū)ο筌浖捎媒换ナ?、并行處理方式，由消息?qū)動控制； 4. 從開發(fā)方面看，結(jié)構(gòu)化方法的工作重點是設(shè)計；面向?qū)ο蠓椒ǖ墓ぷ髦攸c是分析；但是，在結(jié)構(gòu)化方法中，分析階段和設(shè)計階段采用了不相吻合的表達方式，需要把在分析階段采用的具有網(wǎng)絡(luò)特征的數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為設(shè)計階段采用的具有分層特征的結(jié)構(gòu)圖，在面向?qū)ο蠓椒ㄖ袆t不存在這一問題。 5. 從應(yīng)用方面看，相對而言，結(jié)構(gòu)化方法更加適合數(shù)據(jù)類型比較簡單的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理軟件的開發(fā)；面向?qū)ο蠓椒ǜ舆m合大型復(fù)雜的人機交互式軟件和數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理軟件的開發(fā)； 參考文獻： 《實用軟件工程》第二版，鄭人杰、殷人昆、陶永雷等著 《微軟項目：求生法則》Steve McConnell著，余孟學(xué)譯 《軟件工程：實踐者的研究方法》（第5版）Roger S.Pressman著 《軟件構(gòu)架實踐》SEI軟件工程譯叢，林·巴斯著 《RUP2000》電子版； 《UML與系統(tǒng)分析設(shè)計》張龍祥著； 《面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計》楊正甫著； 本文作者郵箱：luls@dragonsoft.com.cn或lulsnet@21cn.com 歡迎指正。 |
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