第4章 軟件概要設(shè)計
學(xué)習(xí)本章，我們要考慮以下幾個問題：
軟件概要設(shè)計指的是什么？
軟件概要設(shè)計要做的事情是什么？
用什么來評價軟件設(shè)計的技術(shù)質(zhì)量？
軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化的準(zhǔn)則是什么？
如何進行軟件概要設(shè)計？
以上問題就是本章所要討論的內(nèi)容。
一、軟件概要設(shè)計指的是什么？
我們知道，軟件設(shè)計是把一個軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過程，而概要設(shè)計（又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計）就是軟件設(shè)計初形成的一個表示（這里的表示是一個名詞），它描述了軟件的總的體系結(jié)構(gòu)。簡單地說軟件概要設(shè)計就是設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)框架。而后對結(jié)構(gòu)的進一步細(xì)化的設(shè)計就是軟件的詳細(xì)設(shè)計或過程設(shè)計。本章所學(xué)內(nèi)容主要就是軟件的概要設(shè)計內(nèi)容。
二、軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)
軟件概要設(shè)計階段要做的事情是什么呢？總的來看有四個方面：它們是
1、設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（軟件結(jié)構(gòu)）？
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計？
3、編寫概要設(shè)計文檔？
4、評審？
在需求分析階段，已經(jīng)把系統(tǒng)分解成層次結(jié)構(gòu)，而在概要設(shè)計階段，需要進一步分解，劃分為模塊以及模塊的層次結(jié)構(gòu)。劃分的具體過程是：
（1）采用某種設(shè)計方法，將一個復(fù)雜的系統(tǒng)按功能劃分成模塊。
（2）確定每個模塊的功能。
（3）確定模塊之間的調(diào)用關(guān)系。
（4）確定模塊之間的接口，即模塊之間傳遞的信息。
（5）評價模塊結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
對于大型數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，還要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。
在概要設(shè)計階段，還要編寫概要設(shè)計文檔，我們初學(xué)者有一個不是很好的做法，就是在編程序時，往往不注意文檔的編寫，導(dǎo)致以后軟件修改和升級很不方便，用戶使用時也得不到幫助。所以應(yīng)該在軟件設(shè)計的每個階段編寫相應(yīng)文檔，在概要設(shè)計階段，主要有以下文檔需要編寫：
（1）概要設(shè)計說明書。
（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書。
（3）用戶手冊。
（4）修訂測試計劃。
后一個任務(wù)就是評審，在概要設(shè)計中，對設(shè)計部分是否完整地實現(xiàn)了需求中規(guī)定的功能、性能等要求，設(shè)計方案的可行性，關(guān)鍵的處理及內(nèi)外部接口定義正確性、有效性，各部分之間的一致性等都要進行評審，以免在以后的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)大的問題而返工。
以上就是軟件概要設(shè)計的四個基本任務(wù)，總結(jié)一下用八個字表示：兩類結(jié)構(gòu)文檔評審。（兩類結(jié)構(gòu)就是指軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計）
在了解了軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)之后，我們來看看軟件設(shè)計的基本原理，也就是用于衡量軟件設(shè)計的技術(shù)質(zhì)量的一些標(biāo)準(zhǔn)。
三、軟件設(shè)計的基本原理
1、模塊化
模塊就是指在程序中的數(shù)據(jù)說明、可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募希蛘呤菃为毭途幹返脑?。如高級語言中的過程，函數(shù)、子程序等。每個模塊可以完成一個特定的子功能，各個模塊可以按一定方法組裝起來成為一個整體。從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。
模塊化就是指解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐層把軟件系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程。
為了解決復(fù)雜的問題，在軟件設(shè)計中就必須把整個問題進行分解來降低復(fù)雜性，這樣就可以減少開發(fā)工作量并降低開發(fā)成本和提高軟件生產(chǎn)率。但是劃分模塊并不是越多越好，因為這會增加模塊之間接口的工作量。所以劃分模塊的層次和數(shù)量應(yīng)該避免過多或過少。
2、抽象
抽象這個詞本身也比較抽象，（老師要小明用抽象和具體造一個句子，可是他不懂，就問媽媽，什么是抽象，什么是具體？ 媽媽告訴他：抽象就是看不見摸不著的，具體就是看得見摸得著的。小明懂了，很快造好了一個句子，是這樣的：今天我很早起床，看見具體的媽媽在炒具體的菜，我打開窗戶，抽象的新鮮空氣呼地一下跑進來，真舒服啊。）呵呵，事實上，抽象并不是這么簡單的意思，它是一種思維工具，就是把事物本質(zhì)的共同特性抽出來而不考慮其他細(xì)節(jié)，比如說我們可以把把男人女人老人小孩的共同本質(zhì)特性抽出來之后形成一個概念"人"，這個概念就是抽象的結(jié)果。在軟件工程中就是這樣，在每個階段中，抽象的層次逐步降低，在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模塊分層也是由抽象到具體的分析和構(gòu)造出來的。比如上一層的模塊所進行的加工是一個抽象的操作"銷售統(tǒng)計"，分解到后一層，就可能是具體"打印報表"的操作了。
3、信息隱蔽
信息隱蔽的意思就是指，在設(shè)計和確定模塊時，使得一個模塊內(nèi)包含的信息（過程或數(shù)據(jù)），對于不需要這些信息的其他模塊來說是不能訪問的。舉個例子吧，假設(shè)我是程序中的一個模塊，電話機是另一個模塊，我在使用電話機時，對電話機的控制是通過幾個按鍵來確定的，輸入的數(shù)據(jù)是我的語音，輸出的數(shù)據(jù)是對方的語音，而這些輸入、輸出的數(shù)據(jù)變換以及控制在電話機內(nèi)部是怎么實現(xiàn)的我不需要知道，同時也不能加以直接控制，這樣，如果電話機壞了，修復(fù)或更換后對我的使用是沒有任何影響的。所以說，電話機這個模塊的信息隱蔽是十分完善的。在軟件設(shè)計中，模塊的劃分也要采取措施使它實現(xiàn)信息隱蔽。
4、模塊獨立性
模塊獨立性是指每個模塊只完成系統(tǒng)要求的獨立的子功能，并且與其他模塊的聯(lián)系少且接口簡單。這個概念就是上面說的三個基本原理的直接產(chǎn)物，在概要設(shè)計過程中，就是要求設(shè)計出具有良好模塊獨立性的軟件結(jié)構(gòu)。
那么如何來衡量軟件的模塊獨立性呢？這里有兩個定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。
（1）耦合性：就是指模塊之間的聯(lián)系緊密程度。模塊之間聯(lián)系越緊密，其耦合性越強，獨立性就越差。
模塊的耦合性從低到高可分為以下幾種類型：（假設(shè)某人為一模塊）
無直接耦合 （比如陌生人之間的聯(lián)系）
數(shù)據(jù)耦合 （比如去售貨員與顧客之間的聯(lián)系）
標(biāo)記耦合 （比如兩個人下棋）
控制耦合 （領(lǐng)導(dǎo)和下屬之間的聯(lián)系）
公共耦合 （比如圖書館的所有借書者之間的聯(lián)系）
內(nèi)容耦合 （比如小兩口之間的聯(lián)系）
在軟件設(shè)計中，提高模塊的獨立性，建立模塊間盡可能松散的系統(tǒng)，是模塊化設(shè)計的目標(biāo)。為了降低模塊間的耦合度，可以采取以下措施：
（1）在耦合方式上降低模塊間接口的復(fù)雜性。
（2）在傳遞信息類型上盡量采用數(shù)據(jù)耦合，避免使用控制耦合，慎用或有控制地使用公共耦合。在實踐中要根據(jù)實際情況綜合考慮。
2、內(nèi)聚性
內(nèi)聚性是指模塊內(nèi)部各個元素彼此結(jié)合的緊密程度。根據(jù)內(nèi)聚性的從低到高可分為以下六種類型：
偶然內(nèi)聚：指一個模塊內(nèi)的各處理元素之間沒有任何聯(lián)系。（公共汽車內(nèi)的人群）
邏輯內(nèi)聚：指模塊內(nèi)執(zhí)行幾個邏輯上相似的功能，通過參數(shù)確定該模塊完成哪一個功能。（警察局里的警察）
時間內(nèi)聚：把需要同時執(zhí)行的動作組合在一起形成的模塊為時間內(nèi)聚模塊。（交響樂團的演奏員）
通信內(nèi)聚：指模塊內(nèi)所有處理元素都在同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作?；蛘咧父魈幚硎褂孟嗤妮斎霐?shù)據(jù)或者產(chǎn)生相同的輸出數(shù)據(jù)。（建筑工地上的工人）
順序內(nèi)聚：指一個模塊中各個處理元素都密切相關(guān)于同一功能且必須順序執(zhí)行，前一功能的元素的輸出就是下一功能元素的輸入。（我們可以想像紡織廠中從紡紗到織布的各個操作形成的一個模塊，就是一種順序內(nèi)聚）
功能內(nèi)聚：這是強的內(nèi)聚，指模塊內(nèi)所有元素共同完成一個功能，缺一不可，模塊已不可再分。（就如兩個人演獅子舞，要完成獅子形象的再現(xiàn)，兩個人缺一不可。）
耦合性與內(nèi)聚性是模塊獨立性的兩個定性標(biāo)準(zhǔn)，將軟件系統(tǒng)劃分模塊時，盡量做到高內(nèi)聚，低耦合，提高模塊的獨立性。在內(nèi)聚性與耦合性發(fā)生矛盾的時候，好優(yōu)先考慮耦合性，也就是先保證耦合性低一些。
四、軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化準(zhǔn)則
首先應(yīng)學(xué)會用圖形表示軟件結(jié)構(gòu)，軟件結(jié)構(gòu)圖反映了整個系統(tǒng)的功能實現(xiàn)，即將來編好程序中的控制層次體系。軟件結(jié)構(gòu)往往用樹狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圖形來表示。
請大家對照課本的解釋來看軟件結(jié)構(gòu)圖包括哪些內(nèi)容。
我們已經(jīng)知道了軟件概要設(shè)計的主要任務(wù)就是軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，為了提高設(shè)計的質(zhì)量，可以根據(jù)下面的設(shè)計優(yōu)化準(zhǔn)則進行優(yōu)化：在這些準(zhǔn)則中，都是針對模塊及模塊間關(guān)系來提出的。
1、模塊的劃分：要做到高內(nèi)聚，低耦合，保持相對獨立性。
2、模塊的控制：模塊的作用范圍要在他的控制范圍內(nèi)，判定所在的模塊應(yīng)與受其影響的模塊在層次上盡量靠近）
3、形成的結(jié)構(gòu)；軟件結(jié)構(gòu)的深度、寬度、扇出、扇入要適當(dāng)
4、模塊的大?。?要適中。
5、模塊的接口：模塊的接口要簡單、清晰、含義明確，便于理解、易于實現(xiàn)、測試與維護）。
五、概要設(shè)計的設(shè)計方法。
（一）面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法（這是需要我們熟練掌握的方法）
面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法是以需求階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，按一定的步驟映射成軟件結(jié)構(gòu)，因此又稱為結(jié)構(gòu)化設(shè)計（Structured Design SD）。這是目前使用廣泛的軟件設(shè)計方法之一，應(yīng)該熟練掌握它。
1、首先要研究數(shù)據(jù)流圖（DFD）的類型，無論何種軟件系統(tǒng)，DFD一般都可分為變換型和事務(wù)型兩類。（課本第51頁）
先來看變換型數(shù)據(jù)流圖，顧名思義，變換就是把輸入的數(shù)據(jù)處理后變成另外的數(shù)據(jù)輸出，所以變換型數(shù)據(jù)的工作過程就是三步：取得數(shù)據(jù)、變換數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。在圖4-6中，可以看到兩股數(shù)據(jù)流經(jīng)過交換中心變成一股數(shù)據(jù)流進行輸出。虛線為標(biāo)出的流界。
再來看事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖，所謂事務(wù)也是一個處理，但不是數(shù)據(jù)變換，而是將輸入數(shù)據(jù)流分離成許多發(fā)散的數(shù)據(jù)流，形成許多加工路徑，并根據(jù)值選擇其中一個路徑來執(zhí)行。舉個例子，好比有一個郵件分發(fā)中心，把收進的郵件根據(jù)其發(fā)送地址進行分流，有的用飛機郵送，有的用汽車來運輸?shù)鹊取?BR> 在大型軟件系統(tǒng)中的DFD數(shù)據(jù)流圖中，這兩種類型特征都有可能存在。
2、SD方法設(shè)計過程
1）精化DFD.
2）確定DFD類型并進行相應(yīng)的映射。
3）分解上層模塊，設(shè)計中下層模塊結(jié)構(gòu)
4）根據(jù)優(yōu)化準(zhǔn)則對軟件結(jié)構(gòu)求精。
5）描述模塊功能、接口及全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
6）復(fù)查，如果有錯則轉(zhuǎn)向2）修改完善，否則進入詳細(xì)設(shè)計。
下面我們通過例子來說明變換分析設(shè)計和事務(wù)分析設(shè)計方法。
3、變換分析設(shè)計
以課本53頁圖4-8為例說明變換分析設(shè)計。
根據(jù)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法，第一步是精化DFD，也就是研究分析這個數(shù)據(jù)流圖，我們可以看到圖中從A到H的數(shù)據(jù)流向和加工，圖形比較簡單。
第二步是確定DFD類型并確定加工中心，在這里已經(jīng)說明為本圖為變換型，在實際分析中應(yīng)該根據(jù)每個相關(guān)操作來確定其類型。在圖中，我們可以直觀地看到中間幾股數(shù)據(jù)流的匯合處是系統(tǒng)的變換中心。也可以通過雙向?qū)ふ曳▉泶_定，左邊是物理輸入端，從f1沿著單向路徑一直到f3，后面的f4是從C流出的，同時C還有f5流出，則可見f4，f5不能再看作是系統(tǒng)的輸入，因此可確定f4，f5前一個數(shù)據(jù)流f3就是系統(tǒng)的邏輯輸入，同樣，我們從右邊的物理輸出端往左邊沿數(shù)據(jù)流的反向?qū)ふ遥梢园l(fā)現(xiàn)f4，f6不能看作是整個系統(tǒng)的輸出，因此可以確定f7，f8是邏輯輸出端，然后在這兩個分界處添上虛線，這樣，DFD的三部份就確定了。
第三步 設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的頂層和第一層，根據(jù)變換中心可以對應(yīng)得到主模塊的位置，就可以畫出頂層模塊（即主模塊，在實際應(yīng)用中，這個模塊的名字就是系統(tǒng)的名字，如銷售管理系統(tǒng)等）。然后在這個模塊下方根據(jù)劃分好的三個部分畫出三個功能模塊，即輸入、變換和輸出模塊，就是圖中的get f3，將f3變換成f7和f8模塊，put f7及put f8模塊，注意，這里應(yīng)當(dāng)為每個輸入和輸出設(shè)計一個模塊。然后將這些模塊與頂層模塊用連線連上表示所屬控制。畫上相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送箭頭。
第四步 分解上層模塊，設(shè)計中下層模塊。 根據(jù)上面的方法，分解輸入模塊，圖中的get f3模塊的功能是向主模塊提供數(shù)據(jù)，而在DFD中可以看到f3是數(shù)據(jù)流f2經(jīng)過B操作后流出的，因此這里有兩個部分，就是接收f2數(shù)據(jù)，再通過B轉(zhuǎn)換流出。所以在get f3模塊下畫出兩個子模塊 get f2 和B操作模塊。
就這樣一一分解，可以畫出所有的輸入和輸出子模塊，直到物理輸入和輸出為止。
對于變換中心的下屬模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)流和變換操作，以每個基本加工建立一個功能模塊，可以畫出CDE三個子模塊。
整個過程并不復(fù)雜，畫好后根據(jù)實際情況對軟件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，也就是進行必要的合并或分解。以求設(shè)計出高內(nèi)聚低耦合的模塊組成的、具有良好特性的軟件結(jié)構(gòu)。
4、事務(wù)分析設(shè)計，可以參見圖4-9為例。其設(shè)計方法大同小異，首先確定DFD類型，這里已指明是事務(wù)型，然后找出DFD中的事務(wù)中心和加式路徑。當(dāng)DFD中時不要弄錯，然后在分解子模塊時在調(diào)度模塊上加一個菱形符號表示判斷處理。
5、綜合型數(shù)據(jù)流圖與分層數(shù)據(jù)流圖映射成軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計
有了上面的基礎(chǔ)，對綜合型的數(shù)據(jù)流圖也可以一一分開來進行設(shè)計了。
6、設(shè)計后的處理，在軟件結(jié)構(gòu)形成之后，我們知道，概要設(shè)計的基本任務(wù)還有文檔的編寫，在這個階段就是要編寫一些文檔，包括：
（1）為每個模塊寫一份處理說明
（2）為每個模塊提供一份接口說明
（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明
（4）給出設(shè)計約束或限制
（5）進行概要評審
（6）設(shè)計優(yōu)化。
本節(jié)介紹的設(shè)計方法是本章的重點，要求熟練掌握。
（二）基于IDEF0圖的設(shè)計方法
（三）表示軟件結(jié)構(gòu)圖的另一種圖形工具——HIPO圖。
HIPO圖清晰易讀，主要用于編寫概要設(shè)計文檔中的說明。
本章小結(jié)：根據(jù)上面的學(xué)習(xí)，我們可以知道，軟件概要設(shè)計的四個主要任務(wù)，知道評價軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的原理和兩個標(biāo)準(zhǔn)即軟件模塊的耦合性及內(nèi)聚性，根據(jù)這些原理提出了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化準(zhǔn)則，并且詳細(xì)學(xué)習(xí)了軟件結(jié)構(gòu)的面向數(shù)據(jù)流圖的設(shè)計方法。
學(xué)習(xí)本章，我們要考慮以下幾個問題：
軟件概要設(shè)計指的是什么？
軟件概要設(shè)計要做的事情是什么？
用什么來評價軟件設(shè)計的技術(shù)質(zhì)量？
軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化的準(zhǔn)則是什么？
如何進行軟件概要設(shè)計？
以上問題就是本章所要討論的內(nèi)容。
一、軟件概要設(shè)計指的是什么？
我們知道，軟件設(shè)計是把一個軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過程，而概要設(shè)計（又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計）就是軟件設(shè)計初形成的一個表示（這里的表示是一個名詞），它描述了軟件的總的體系結(jié)構(gòu)。簡單地說軟件概要設(shè)計就是設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)框架。而后對結(jié)構(gòu)的進一步細(xì)化的設(shè)計就是軟件的詳細(xì)設(shè)計或過程設(shè)計。本章所學(xué)內(nèi)容主要就是軟件的概要設(shè)計內(nèi)容。
二、軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)
軟件概要設(shè)計階段要做的事情是什么呢？總的來看有四個方面：它們是
1、設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（軟件結(jié)構(gòu)）？
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計？
3、編寫概要設(shè)計文檔？
4、評審？
在需求分析階段，已經(jīng)把系統(tǒng)分解成層次結(jié)構(gòu)，而在概要設(shè)計階段，需要進一步分解，劃分為模塊以及模塊的層次結(jié)構(gòu)。劃分的具體過程是：
（1）采用某種設(shè)計方法，將一個復(fù)雜的系統(tǒng)按功能劃分成模塊。
（2）確定每個模塊的功能。
（3）確定模塊之間的調(diào)用關(guān)系。
（4）確定模塊之間的接口，即模塊之間傳遞的信息。
（5）評價模塊結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
對于大型數(shù)據(jù)處理的軟件系統(tǒng)，還要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。
在概要設(shè)計階段，還要編寫概要設(shè)計文檔，我們初學(xué)者有一個不是很好的做法，就是在編程序時，往往不注意文檔的編寫，導(dǎo)致以后軟件修改和升級很不方便，用戶使用時也得不到幫助。所以應(yīng)該在軟件設(shè)計的每個階段編寫相應(yīng)文檔，在概要設(shè)計階段，主要有以下文檔需要編寫：
（1）概要設(shè)計說明書。
（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書。
（3）用戶手冊。
（4）修訂測試計劃。
后一個任務(wù)就是評審，在概要設(shè)計中，對設(shè)計部分是否完整地實現(xiàn)了需求中規(guī)定的功能、性能等要求，設(shè)計方案的可行性，關(guān)鍵的處理及內(nèi)外部接口定義正確性、有效性，各部分之間的一致性等都要進行評審，以免在以后的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)大的問題而返工。
以上就是軟件概要設(shè)計的四個基本任務(wù)，總結(jié)一下用八個字表示：兩類結(jié)構(gòu)文檔評審。（兩類結(jié)構(gòu)就是指軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計）
在了解了軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)之后，我們來看看軟件設(shè)計的基本原理，也就是用于衡量軟件設(shè)計的技術(shù)質(zhì)量的一些標(biāo)準(zhǔn)。
三、軟件設(shè)計的基本原理
1、模塊化
模塊就是指在程序中的數(shù)據(jù)說明、可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募希蛘呤菃为毭途幹返脑?。如高級語言中的過程，函數(shù)、子程序等。每個模塊可以完成一個特定的子功能，各個模塊可以按一定方法組裝起來成為一個整體。從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。
模塊化就是指解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐層把軟件系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程。
為了解決復(fù)雜的問題，在軟件設(shè)計中就必須把整個問題進行分解來降低復(fù)雜性，這樣就可以減少開發(fā)工作量并降低開發(fā)成本和提高軟件生產(chǎn)率。但是劃分模塊并不是越多越好，因為這會增加模塊之間接口的工作量。所以劃分模塊的層次和數(shù)量應(yīng)該避免過多或過少。
2、抽象
抽象這個詞本身也比較抽象，（老師要小明用抽象和具體造一個句子，可是他不懂，就問媽媽，什么是抽象，什么是具體？ 媽媽告訴他：抽象就是看不見摸不著的，具體就是看得見摸得著的。小明懂了，很快造好了一個句子，是這樣的：今天我很早起床，看見具體的媽媽在炒具體的菜，我打開窗戶，抽象的新鮮空氣呼地一下跑進來，真舒服啊。）呵呵，事實上，抽象并不是這么簡單的意思，它是一種思維工具，就是把事物本質(zhì)的共同特性抽出來而不考慮其他細(xì)節(jié)，比如說我們可以把把男人女人老人小孩的共同本質(zhì)特性抽出來之后形成一個概念"人"，這個概念就是抽象的結(jié)果。在軟件工程中就是這樣，在每個階段中，抽象的層次逐步降低，在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計中的模塊分層也是由抽象到具體的分析和構(gòu)造出來的。比如上一層的模塊所進行的加工是一個抽象的操作"銷售統(tǒng)計"，分解到后一層，就可能是具體"打印報表"的操作了。
3、信息隱蔽
信息隱蔽的意思就是指，在設(shè)計和確定模塊時，使得一個模塊內(nèi)包含的信息（過程或數(shù)據(jù)），對于不需要這些信息的其他模塊來說是不能訪問的。舉個例子吧，假設(shè)我是程序中的一個模塊，電話機是另一個模塊，我在使用電話機時，對電話機的控制是通過幾個按鍵來確定的，輸入的數(shù)據(jù)是我的語音，輸出的數(shù)據(jù)是對方的語音，而這些輸入、輸出的數(shù)據(jù)變換以及控制在電話機內(nèi)部是怎么實現(xiàn)的我不需要知道，同時也不能加以直接控制，這樣，如果電話機壞了，修復(fù)或更換后對我的使用是沒有任何影響的。所以說，電話機這個模塊的信息隱蔽是十分完善的。在軟件設(shè)計中，模塊的劃分也要采取措施使它實現(xiàn)信息隱蔽。
4、模塊獨立性
模塊獨立性是指每個模塊只完成系統(tǒng)要求的獨立的子功能，并且與其他模塊的聯(lián)系少且接口簡單。這個概念就是上面說的三個基本原理的直接產(chǎn)物，在概要設(shè)計過程中，就是要求設(shè)計出具有良好模塊獨立性的軟件結(jié)構(gòu)。
那么如何來衡量軟件的模塊獨立性呢？這里有兩個定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。
（1）耦合性：就是指模塊之間的聯(lián)系緊密程度。模塊之間聯(lián)系越緊密，其耦合性越強，獨立性就越差。
模塊的耦合性從低到高可分為以下幾種類型：（假設(shè)某人為一模塊）
無直接耦合 （比如陌生人之間的聯(lián)系）
數(shù)據(jù)耦合 （比如去售貨員與顧客之間的聯(lián)系）
標(biāo)記耦合 （比如兩個人下棋）
控制耦合 （領(lǐng)導(dǎo)和下屬之間的聯(lián)系）
公共耦合 （比如圖書館的所有借書者之間的聯(lián)系）
內(nèi)容耦合 （比如小兩口之間的聯(lián)系）
在軟件設(shè)計中，提高模塊的獨立性，建立模塊間盡可能松散的系統(tǒng)，是模塊化設(shè)計的目標(biāo)。為了降低模塊間的耦合度，可以采取以下措施：
（1）在耦合方式上降低模塊間接口的復(fù)雜性。
（2）在傳遞信息類型上盡量采用數(shù)據(jù)耦合，避免使用控制耦合，慎用或有控制地使用公共耦合。在實踐中要根據(jù)實際情況綜合考慮。
2、內(nèi)聚性
內(nèi)聚性是指模塊內(nèi)部各個元素彼此結(jié)合的緊密程度。根據(jù)內(nèi)聚性的從低到高可分為以下六種類型：
偶然內(nèi)聚：指一個模塊內(nèi)的各處理元素之間沒有任何聯(lián)系。（公共汽車內(nèi)的人群）
邏輯內(nèi)聚：指模塊內(nèi)執(zhí)行幾個邏輯上相似的功能，通過參數(shù)確定該模塊完成哪一個功能。（警察局里的警察）
時間內(nèi)聚：把需要同時執(zhí)行的動作組合在一起形成的模塊為時間內(nèi)聚模塊。（交響樂團的演奏員）
通信內(nèi)聚：指模塊內(nèi)所有處理元素都在同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作?；蛘咧父魈幚硎褂孟嗤妮斎霐?shù)據(jù)或者產(chǎn)生相同的輸出數(shù)據(jù)。（建筑工地上的工人）
順序內(nèi)聚：指一個模塊中各個處理元素都密切相關(guān)于同一功能且必須順序執(zhí)行，前一功能的元素的輸出就是下一功能元素的輸入。（我們可以想像紡織廠中從紡紗到織布的各個操作形成的一個模塊，就是一種順序內(nèi)聚）
功能內(nèi)聚：這是強的內(nèi)聚，指模塊內(nèi)所有元素共同完成一個功能，缺一不可，模塊已不可再分。（就如兩個人演獅子舞，要完成獅子形象的再現(xiàn)，兩個人缺一不可。）
耦合性與內(nèi)聚性是模塊獨立性的兩個定性標(biāo)準(zhǔn)，將軟件系統(tǒng)劃分模塊時，盡量做到高內(nèi)聚，低耦合，提高模塊的獨立性。在內(nèi)聚性與耦合性發(fā)生矛盾的時候，好優(yōu)先考慮耦合性，也就是先保證耦合性低一些。
四、軟件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化準(zhǔn)則
首先應(yīng)學(xué)會用圖形表示軟件結(jié)構(gòu)，軟件結(jié)構(gòu)圖反映了整個系統(tǒng)的功能實現(xiàn)，即將來編好程序中的控制層次體系。軟件結(jié)構(gòu)往往用樹狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圖形來表示。
請大家對照課本的解釋來看軟件結(jié)構(gòu)圖包括哪些內(nèi)容。
我們已經(jīng)知道了軟件概要設(shè)計的主要任務(wù)就是軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，為了提高設(shè)計的質(zhì)量，可以根據(jù)下面的設(shè)計優(yōu)化準(zhǔn)則進行優(yōu)化：在這些準(zhǔn)則中，都是針對模塊及模塊間關(guān)系來提出的。
1、模塊的劃分：要做到高內(nèi)聚，低耦合，保持相對獨立性。
2、模塊的控制：模塊的作用范圍要在他的控制范圍內(nèi)，判定所在的模塊應(yīng)與受其影響的模塊在層次上盡量靠近）
3、形成的結(jié)構(gòu)；軟件結(jié)構(gòu)的深度、寬度、扇出、扇入要適當(dāng)
4、模塊的大?。?要適中。
5、模塊的接口：模塊的接口要簡單、清晰、含義明確，便于理解、易于實現(xiàn)、測試與維護）。
五、概要設(shè)計的設(shè)計方法。
（一）面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法（這是需要我們熟練掌握的方法）
面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法是以需求階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，按一定的步驟映射成軟件結(jié)構(gòu)，因此又稱為結(jié)構(gòu)化設(shè)計（Structured Design SD）。這是目前使用廣泛的軟件設(shè)計方法之一，應(yīng)該熟練掌握它。
1、首先要研究數(shù)據(jù)流圖（DFD）的類型，無論何種軟件系統(tǒng)，DFD一般都可分為變換型和事務(wù)型兩類。（課本第51頁）
先來看變換型數(shù)據(jù)流圖，顧名思義，變換就是把輸入的數(shù)據(jù)處理后變成另外的數(shù)據(jù)輸出，所以變換型數(shù)據(jù)的工作過程就是三步：取得數(shù)據(jù)、變換數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。在圖4-6中，可以看到兩股數(shù)據(jù)流經(jīng)過交換中心變成一股數(shù)據(jù)流進行輸出。虛線為標(biāo)出的流界。
再來看事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖，所謂事務(wù)也是一個處理，但不是數(shù)據(jù)變換，而是將輸入數(shù)據(jù)流分離成許多發(fā)散的數(shù)據(jù)流，形成許多加工路徑，并根據(jù)值選擇其中一個路徑來執(zhí)行。舉個例子，好比有一個郵件分發(fā)中心，把收進的郵件根據(jù)其發(fā)送地址進行分流，有的用飛機郵送，有的用汽車來運輸?shù)鹊取?BR> 在大型軟件系統(tǒng)中的DFD數(shù)據(jù)流圖中，這兩種類型特征都有可能存在。
2、SD方法設(shè)計過程
1）精化DFD.
2）確定DFD類型并進行相應(yīng)的映射。
3）分解上層模塊，設(shè)計中下層模塊結(jié)構(gòu)
4）根據(jù)優(yōu)化準(zhǔn)則對軟件結(jié)構(gòu)求精。
5）描述模塊功能、接口及全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
6）復(fù)查，如果有錯則轉(zhuǎn)向2）修改完善，否則進入詳細(xì)設(shè)計。
下面我們通過例子來說明變換分析設(shè)計和事務(wù)分析設(shè)計方法。
3、變換分析設(shè)計
以課本53頁圖4-8為例說明變換分析設(shè)計。
根據(jù)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法，第一步是精化DFD，也就是研究分析這個數(shù)據(jù)流圖，我們可以看到圖中從A到H的數(shù)據(jù)流向和加工，圖形比較簡單。
第二步是確定DFD類型并確定加工中心，在這里已經(jīng)說明為本圖為變換型，在實際分析中應(yīng)該根據(jù)每個相關(guān)操作來確定其類型。在圖中，我們可以直觀地看到中間幾股數(shù)據(jù)流的匯合處是系統(tǒng)的變換中心。也可以通過雙向?qū)ふ曳▉泶_定，左邊是物理輸入端，從f1沿著單向路徑一直到f3，后面的f4是從C流出的，同時C還有f5流出，則可見f4，f5不能再看作是系統(tǒng)的輸入，因此可確定f4，f5前一個數(shù)據(jù)流f3就是系統(tǒng)的邏輯輸入，同樣，我們從右邊的物理輸出端往左邊沿數(shù)據(jù)流的反向?qū)ふ遥梢园l(fā)現(xiàn)f4，f6不能看作是整個系統(tǒng)的輸出，因此可以確定f7，f8是邏輯輸出端，然后在這兩個分界處添上虛線，這樣，DFD的三部份就確定了。
第三步 設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的頂層和第一層，根據(jù)變換中心可以對應(yīng)得到主模塊的位置，就可以畫出頂層模塊（即主模塊，在實際應(yīng)用中，這個模塊的名字就是系統(tǒng)的名字，如銷售管理系統(tǒng)等）。然后在這個模塊下方根據(jù)劃分好的三個部分畫出三個功能模塊，即輸入、變換和輸出模塊，就是圖中的get f3，將f3變換成f7和f8模塊，put f7及put f8模塊，注意，這里應(yīng)當(dāng)為每個輸入和輸出設(shè)計一個模塊。然后將這些模塊與頂層模塊用連線連上表示所屬控制。畫上相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送箭頭。
第四步 分解上層模塊，設(shè)計中下層模塊。 根據(jù)上面的方法，分解輸入模塊，圖中的get f3模塊的功能是向主模塊提供數(shù)據(jù)，而在DFD中可以看到f3是數(shù)據(jù)流f2經(jīng)過B操作后流出的，因此這里有兩個部分，就是接收f2數(shù)據(jù)，再通過B轉(zhuǎn)換流出。所以在get f3模塊下畫出兩個子模塊 get f2 和B操作模塊。
就這樣一一分解，可以畫出所有的輸入和輸出子模塊，直到物理輸入和輸出為止。
對于變換中心的下屬模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)流和變換操作，以每個基本加工建立一個功能模塊，可以畫出CDE三個子模塊。
整個過程并不復(fù)雜，畫好后根據(jù)實際情況對軟件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，也就是進行必要的合并或分解。以求設(shè)計出高內(nèi)聚低耦合的模塊組成的、具有良好特性的軟件結(jié)構(gòu)。
4、事務(wù)分析設(shè)計，可以參見圖4-9為例。其設(shè)計方法大同小異，首先確定DFD類型，這里已指明是事務(wù)型，然后找出DFD中的事務(wù)中心和加式路徑。當(dāng)DFD中時不要弄錯，然后在分解子模塊時在調(diào)度模塊上加一個菱形符號表示判斷處理。
5、綜合型數(shù)據(jù)流圖與分層數(shù)據(jù)流圖映射成軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計
有了上面的基礎(chǔ)，對綜合型的數(shù)據(jù)流圖也可以一一分開來進行設(shè)計了。
6、設(shè)計后的處理，在軟件結(jié)構(gòu)形成之后，我們知道，概要設(shè)計的基本任務(wù)還有文檔的編寫，在這個階段就是要編寫一些文檔，包括：
（1）為每個模塊寫一份處理說明
（2）為每個模塊提供一份接口說明
（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明
（4）給出設(shè)計約束或限制
（5）進行概要評審
（6）設(shè)計優(yōu)化。
本節(jié)介紹的設(shè)計方法是本章的重點，要求熟練掌握。
（二）基于IDEF0圖的設(shè)計方法
（三）表示軟件結(jié)構(gòu)圖的另一種圖形工具——HIPO圖。
HIPO圖清晰易讀，主要用于編寫概要設(shè)計文檔中的說明。
本章小結(jié)：根據(jù)上面的學(xué)習(xí)，我們可以知道，軟件概要設(shè)計的四個主要任務(wù)，知道評價軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的原理和兩個標(biāo)準(zhǔn)即軟件模塊的耦合性及內(nèi)聚性，根據(jù)這些原理提出了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化準(zhǔn)則，并且詳細(xì)學(xué)習(xí)了軟件結(jié)構(gòu)的面向數(shù)據(jù)流圖的設(shè)計方法。