第三階段系統設計

系統設計CollegeofComputerScienceandTechnologyZhejiangUniversity概述系統設計是軟件開發SDLC第三個階段的工作系統設計階段的工作是在系統分析階段建立了目標系統邏輯模型，輸出相關分析文檔，并確定了系統開發策略的基礎上，開展的系統物理設計工作系統設計的任務主要包括數據設計、輸入/輸出設計、人機交互設計和系統架構設計等系統設計的前提是理解設計要素，然后運用適當的方法和工具，完成系統物理模型的設計理解設計要素系統設計是一個描述、組織、構造系統部件及系統的過程這個過程分為2個層次：結構設計——總體設計細節設計——詳細設計要了解設計的部件，必須先回答3個問題：設計中用什么作為輸入？如何進行設計？最終設計文檔是什么？輸入：從分析到設計通常情況下，設計階段的輸入應該是分析階段建立的一系列文檔和模型基本上來說，分析階段首先是分解——把一個復雜信息需求的綜合問題分解成容易理解和解決的多個小問題，然后通過建立需求模型來對問題域進行組織、構造并編檔分析建模需要用戶參與，他們需要解釋需求，并驗證模型的有效性而設計也是一個建模的過程，與分析建模不同的是，設計建模是從需求模型出發，將其轉換成稱為解決方案的模型，如圖分析階段：目標：需要理解

1.商業事件和過程

2.系統活動和處理需求

3.信息存儲需求設計階段：目標：定義、組織和構造將作為結構藍圖的最終解決方案系統的各個組成部分分析模型和文檔設計階段主要組成部分和層次要進行系統設計，首先需要把整個系統分解成幾個主要的部分，以降低系統復雜度設計階段主要的設計活動有：設計和集成網絡設計應用程序體系結構設計和集成數據庫設計用戶界面設計系統接口設計和集成系統控制建立設計細節的原型每一項設計活動最后都需要有詳細的最終設計文檔設計階段主要組成部分和層次設計的另一個重要概念是設計層次設計通常是以自頂向下的方式開始然后分兩個層次——總體設計和詳細設計總體設計，也稱構架設計或概念設計，是對系統的高層設計詳細設計，包括系統內部實現邏輯的細節設計，是對系統的低層設計分析員需要對整個系統確立完整的目標處理環境，確認完整的體系結構需求和網絡結構等設計階段主要組成部分和層次對于應用系統而言，分析員首先要確立系統及其各子系統與網絡、數據庫、用戶界面的關系早期設計的一個重要工作是確定自動化系統的邊界，確認系統的哪些內容屬于自動化部分，哪些是需要人工完成的對于數據庫部分，則首先要確定所使用的數據庫類型和數據庫管理系統一些關于記錄和字段的細節可以先確定，但最終的設計決定還需要依據系統的體系結構對于用戶界面，分析員首先需要設計用于用戶對話的通用表格和結構，及其輸入和輸出在仔細描述了用戶界面元素與應用軟件、硬件設備的關系，以及用戶對用戶界面的具體要求后，就可以著手開發詳細的表單和報表格式設計階段主要組成部分和層次設計的方法還由另一個重要的因素決定——開發隊伍所使用的方法和技術目前常用的應用系統設計方法主要有：結構化方法和模型面向對象方法和模型項目小組選擇采用何種設計方法和模型不僅與小組的經歷、習慣以及對技術的認知有關，許多時候實際上與系統的類型以及決定使用的開發平臺、系統運行環境等關系更密切結構化模型和面向對象模型設計的原始定義表明，設計應該包含描述、組織和構造設計活動的輸出，就是一系列滿足目標要求的圖和文檔這些圖就是系統解決方案的各個方面的模型及其相應文檔結構化設計方法和面向對象設計方法的分析模型在有些部分是相似的，但也有部分是很不相似的下圖表示的是結構化設計和面向對象設計的模型結構化設計和面向對象設計的模型系統流程圖結構圖

關系數據庫模式設計類圖圖形包

對象數據庫模式混合關系數據庫模式用戶界面對話框、表格和報表系統控制偽碼節點和定位圖事件和事件表事物類圖實體－聯系圖用例圖關聯圖0層圖交互圖其它面向對象模型DFD片段其它定義狀態圖面向對象方法結構化方法分析設計結構化模型和面向對象模型從圖中可以看到，有部分技術在結構化方法和面向對象方法中都可以很好地使用那么現在的問題是，結構化技術和面向對象技術可以混合使用嗎？換言之，能夠在分析階段使用結構化技術，而在設計階段使用面向對象技術嗎？反之是否也成立？答案是：在某些時候，確實可以混合使用，且能很好完成工作。如在進行完傳統結構化分析后，可以用面向對象方法完成用戶界面設計但一般來說，由于兩種方法的基本原則和技巧有很大不同，所以不提倡如此使用結構化方法提供的是基于系統功能的體系結構面向對象方法建立的是基于一系列交互對象的體系結構結構設計——結構化方法

在結構化設計方法中，應用程序是由有層次結構的功能模塊按照完成特定功能的規定邏輯組織起來的程序頂端的模塊稱為主模塊、中層模塊稱為控制模塊、葉子模塊是詳細模塊在系統設計階段，可以用系統流程圖表達系統和各個子系統的結構

系統流程圖描述了一個系統內計算機程序及其內部模塊之間的所有控制流結構化數據流程圖定義具有自動邊界的數據流圖系統流程圖結構圖偽碼IfAthencalculateTaxcalculate總價Endif結構化設計模型系統流程圖描述了系統中的數據流和控制流，是對計算機程序、文件、數據庫及相關手工過程的計算機系統的表達系統流程圖用圖形的方式描述了哪些子系統是系統自動完成的，哪些需要人工參與系統流程圖采用和數據流圖類似的符號系統系統流程圖過程或程序文件或數據庫文檔或報表磁帶上的文件人工操作文件或數據庫各個部分間的有向連接屏幕顯示輸入/輸出系統流程圖的例子確定開課計劃課程教學質量評估錄取新生學籍管理安排課表課表訂購、發放教材錄入成績成績單畢業審核在校學生學生成績統計分析符合授予條件畢業證書學位證書統計分析報表結構圖結構化設計的主要任務是自頂向下地分解功能，以使這些分解后的功能可由新系統的一個給定程序執行系統結構圖就是將程序功能有層次地組織起來，展示程序模塊間的關系結構圖的基本組成部分是模塊，模塊用來標識一個功能方框。表示一個模塊箭頭或直線。表示模塊之間的調用關系。由于結構化設計的圖形表達按約定是自上而下的順序描述，所以上方的方框代表的模塊，總是調用其下方的模塊，因此使用直線一般也不會產生歧義帶注釋的箭頭。表示模塊調用過程傳遞的信息。并且，以帶空心圈的箭頭表示傳遞的是數據信息，以帶實心圈的箭頭表示傳遞的是控制信息結構圖

結構圖還有一些附加的符號，用來表示模塊的選擇調用或循環調用如下左圖，表示當模塊M中某個判定為真時，調用模塊A；為假時，則調用模塊B

如下右圖，表示模塊M循環調用模塊A、B、C。MAB模塊M判定為真時調用模塊A，否則調用模塊BMACB模塊M循環調用模塊A、B、C結構圖的例子結構設計——面向對象設計面向對象設計是面向對象分析和面向對象程序之間的一座橋梁面向對象程序就是由一系列協同完成某一任務的一組程序對象組成面向對象設計有兩條重要的原則，它們使得系統健壯且易于維護：封裝信息隱蔽：與封裝相關聯，使得對象類中的數據域對于其它類來說不可見一般來說，在面向對象設計中，雖然屬性不為外界所見，但其方法卻是可見的，即可以通過一個外部消息來調用這些方法實際上，采用面向對象技術開放系統的一個主要特點就是：設計模型和分析模型是非常類似的，通常可以直接從分析模型建立起設計模型與此類似，最終程序與面向對象設計模型也是非常相似，往往可以根據設計模型，直接進行程序設計面向對象模型回顧剛才給出的圖：結構化設計和面向對象設計的模型

系統流程圖結構圖

關系數據庫模式設計類圖圖形包

對象數據庫模式混合關系數據庫模式用戶界面對話框、表格和報表系統控制偽碼節點和定位圖事件和事件表事物類圖實體－聯系圖用例圖關聯圖0層圖交互圖其它面向對象模型DFD片段其它定義狀態圖面向對象方法結構化方法分析設計面向對象模型在上面的模型中，可以看到如何從OO分析到OO設計，下圖進一步總結了這個過程，并給出了輸入(分析模型)和輸出(設計模型)包圖設計帶方法的類圖方法偽碼IfAthencalculateTaxcalculate總價Endif用例圖類圖交互圖狀態圖面向對象分析模型面向對象設計模型設計模型從包圖開始，自頂向下，直至出現更多細節設計類圖設計類圖是類圖的一個變體，它帶有某些符號，使得可以在類中描述設計部件下圖是一個簡化的定義設計類圖的內部符號，僅僅顯示了屬性和方法設計類類名：父類屬性列表可見名：類型表達式＝初值|性質|方法列表可見名：類型表達式(參數表)設計類圖下圖是一個擴展版的設計類圖，圖中顯示了包含各個方法邏輯結構的橢圓框設計類類名：父類屬性列表可見名：類型表達式＝初值|性質|方法列表可見名：類型表達式(參數表)方法1語句方法2語句方法n語句。。。方法過程方法名設計類圖圖中，最大的矩形框是一個設計類，類名已經標識中間部分包含屬性列表，屬性可以如下格式定義：可見性：+表示可見，－表示不可見屬性名稱類型表達式：如字符、字符串、整數、數字、貨幣、日期等初值第三部分方法列表中，添加了一些關于方法細節的消息，包括方法過程面向對象設計的集成是指面向對象應用程序設計與用戶界面設計、數據庫設計和網絡設計的集