软件工程与计算总结（八）软件设计基础

一.设计思想的发展

• 1958：软件这个名词第一次在公开刊物上使用~
• 60年代中后期and70年代前中期：结构化编程、逐步求精、自顶向下理念是程序设计主要方法
• 70年代中后期and90年代：结构化设计方法、抽象数据类型、信息隐藏、封装、继承、多态等思想~
• 20世纪90年代之后：大规模软件设计年代、面向对象设计方法形成和发展~

二.设计的核心思想

软件开发的最大挑战：软件的复杂性，控制系统复杂度是软件设计方法的核心问题~

• 分解：是横向上将系统分割为几个相对简单的子系统
• 抽象：纵向上聚焦子系统的接口
• 接口：各子系统之间交流的契约

 

三.理解软件设计

1.设计与软件设计

设计的定义是一个对象的规格说明，亦或理解为一个环境中创建对象的规格说明。软件设计是关于对象的设计，是一种设计活动，自然具有设计的普遍特性，软件设计既指软件对象实现的规格说明，也指产生这个规格说明的过程~

2.工程设计与艺术设计

对于软件设计来说，工程设计和艺术设计都很重要：一方面软件设计要从工程师的视角出发，使用系统化方法构建软件的内部结构，进行这种的设计决策，生产队用户有用的产品；另一方面，软件设计也要从艺术人员的视角出发，注重效率与优雅，强调设计所带来的愉悦和所要传达的意境。

3.理性主义和经验主义

理性主义更看重设计的工程性，希望一科学化知识为基础，利用模型语言、建模方法、工具支持，将软件设计过程组织成系统、规律的模型建立过程；经验主义者则在重视工程性的同时，也强调艺术性，要求给软件设计过程框架添加一些灵活性以应对设计中人的因素~

4.软件设计的演化性

真实的设计过程是演化和迭代的，而不是一次完成的，需求分配和质量反思之间不断循环~

5.软件设计的决策性

软件设计是问题求解和决策的过程，问题空间是用户需求和项目约束，解空间是软件设计方案，从问题空间到解空间的转换是一个跳跃性的过程，需要发挥设计师的创造性，设计师跳跃性地建立解决方案的过程被称为决策~

6.软件设计的约束满足和多样性

设计问题往往具有多种解决方案，即能够实现某一功效的解决方案往往有很多种，这成为软件设计的多样性，而约束可以帮助设计师暂时验证解空间中多样设计方案的合理性

质量是主要的设计约束~

四.软件设计的分层

根据抽象程度的不同，软件设计可以分为高层设计、中层设计和低层设计~

• 高层设计：基于反映软件高层抽象的软件层次，描述关注点和设计决策
• 中层设计：关注与组成构建的模块的划分、导入
• 低层设计：深入模块和类的内部，关注具体的数据结构、算法等

五.软件设计的主要活动

在设计过程中，返工的现象很常见

六.软件设计的方法和模型

1.软件设计的方法

• 结构化设计：自下而上，逐步求精，按照功能对系统进行分解
• 面向对象设计：源于数据抽象和制作驱动
• 数据结构为中心设计：开始与系统操纵的数据结构而不是它所表现的功能
• 基于构件设计：基于构件的提供、开发和集成，以提高系统的可复用性
• 形式化方法设计：严格的数学模型来验证系统的相关属性

2.软件设计的模型

• 静态模型：通过快照的方式对系统进行描述，描述状态而不是行为
• 动态模型：通常描述的是系统行为和状态转移

七.软件设计描述

分享一些样例，大家自行研究~

1.设计视图和设计图

 

2.设计视角和设计关注

3.需求和涉众

4.设计理由

5.设计描述的模板

6.软件设计文档书写要点

• 充分利用标准的文档模板
• 可以利用体系结构风格示意图
• 利用完整的接口规格说明定义模块与模块之间的交互
• 要从多视角出发，让读者感受一个立体的软件系统
• 在设计文档中应体现对于变更的灵活性