软件工程19(结构化设计基本原则)

合程度，从而获得较高的模块独立性。
•
内聚和耦合是密切相关的，模块内的高内聚往往意
味着模块间的松耦合。内聚和耦合都是进行模块化设
计的有力工具，但是实践表明内聚更重要，应该把更
多注意力集中到提高模块的内聚程度上。
• 事实上，没有必要精确确定内聚的级别。重要的是 设计时力争做到高内聚，并且能够辨认出低内聚的模 块，有能力通过修改设计提高模块的内聚程度降低模 块间的耦合程度，从而获得较高的模块独立性。
2）内聚 内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程 度，它是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。简单 地说，理想内聚的模块只做一件事情。
•
设计时应该力求做到高内聚，通常中等程度的内
聚也是可以采用的，而且效果和高内聚相差不多；
但是，低内聚很坏，不要使用。
内聚与模块属性的关系
内部联系 清晰性 可复用 性 很差 很差 很差 差 可修改性 可理解性
4.1 软件设计的概念及原则
• 在设计中引入灵活性的方法有： 降低耦合并提高内聚（易于提高替换能力）； 建立抽象（创建有多态操作的接口和父类）； 不要将代码写死（消除代码中的常数）； 抛出异常（由操作的调用者处理异常）； 使用并创建可复用的代码。
小结
• 本次课主要讲述软件设计的概念与原则。重点 掌握模块化和模块独立性度量。
• 软件的体系结构设计、模块化设计都是分而治
之策略的具体表现。
4.1 软件设计的概念及原则
(1) 分而治之
• 尽管模块分解可以简化要解决的问题，但模块
分解并不是越小越好。
• 当模块数目增加时，每个模块的规模将减小， 开发单个模块的成本确实减少了；但是，随着 模块数目增加，模块之间关系的复杂程度也会 增加，设计模块间接口所需要的工作量也将增
下课了。。。
休息一会儿。。。
4.1 软件设计的概念及原则 • 软件设计的概念

设计是一项核心的工程活动。 在 20 世纪 90 年代早期， Lotus 1-2-3 的发明人 Mitch
Kapor 在 Dr. Dobbs 杂志上发表了“软件设计宣言
”，其中指出：
“什么是设计？设计是你站在两个世界——技术世
界和人类的目标世界——而你尝试将这两个世界 结合在一起……”。
耦合性与模块属性的关系
对修改的敏感性 可重用性 可修改性 可理解性
内容耦合 公共耦合 控制耦合 数据耦合
很强 强 一般 不一定
很差 很差 差 好
很差 中 差 好
很差 很差 差 好
耦合性
• 耦合性应采取下述设计原则：尽量使用数
据耦合，少用控制耦合，限制公共环境耦合的 范围，完全不用内容耦合。
• •
偶然内聚
逻辑内聚 时间内聚 过程内聚
很差
很差 差 中
差
很差 中 好
很差
很差 ຫໍສະໝຸດ Baidu 中
很差
差 中 中
通信内聚
顺序内聚 功能内聚
中
好 好
好
好 好
差
中 好
中
好 好
中
好 好
内聚性
内聚性设计内聚原则：设计时应力争做到高内聚， 并且能够辨认出低内聚的模块，并采取措施进行 修改，以提高模块的内聚程度、降低模块间的耦
加，如图所示。
图4.2 模块化和软件成本
4.1 软件设计的概念及原则
(2) 模块独立性
• 模块的独立性是指软件系统中每个模块只涉及软 件要求的具体的子功能，而和软件系统中其他的 模块的接口是简单的。例如，若一个模块只具有 单一的功能且与其他模块没有太多的联系，那么 ，我们则称此模块具有模块独立性。 • 一般采用两个准则度量模块独立性。即模块间的 耦合和模块的内聚。
4.1 软件设计的概念及原则 • 软件设计的概念

罗马建筑批评家Vitruvius提出了这样一个观念 ：
“设计良好的建筑应该展示出坚固、适用和令 人赏心悦目”。
4.1 软件设计的概念及原则 • 软件设计的原则
(1) 分而治之
• 分而治之是将大型复杂的问题分解为许多容易
解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。
软件工程
主讲：陈利平
计算机与信息科学学院 2015
概述：
• 一、主要内容 • 讲述软件设计的概念和原则。 • 二、目的与要求 • 了解软件设计的基本概念，理解软件设计 的基本原则。 • 三、重点与难点 • 软件设计的原则。
思考：
• 提问： • 1)什么是软件软件设计？ • 2)软件工程的基本原则是什么？
4.1 软件设计的概念及原则
(3) 提高抽象层次 • 抽象是指忽视一个主题中与当前目标无关的那 些方面，以便更充分地注意与当前目标有关的 方面。 • 当我们进行软件设计时，设计开始时应尽量提 高软件的抽象层次，按抽象级别从高到低进行 软件设计。
4.1 软件设计的概念及原则
(4) 复用性设计 • 复用是指同一事物不做修改或稍加修改就可以 多次重复使用。将复用的思想用于软件开发， 称为软件复用。 • 我们将软件的重用部分称为软构件。 • 也就是说，在构造新的软件系统时不必从零做 起，可以直接使用已有的软构件即可组装（或 加以合理修改）成新的系统。
• •
1） 耦合
耦合是对一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。耦 合强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一个模块
的点，以及通过接口的数据。 在软件设计中应该追求尽可
能松散耦合的系统。在这样的系统中可以研究、测试或维护 任何一个模块，而不需要对系统的其他模块有很多了解。此 外，由于模块间联系简单，发生在一处的错误传播到整个系 统的可能性就很小。因此，模块间的耦合程度强烈影响系统 的可理解性、可测试性、可靠性和可维护性。
4.1 软件设计的概念及原则
(5) 灵活性设计 • 保证软件灵活性设计的关键是抽象。 • 面向对象系统中的类结构类似一座金字塔，越 接近金字塔的顶端，抽象程度就越高。 • “抽象”的反义词是“具体”。理想情况下， 一个系统的任何代码、逻缉、概念在这个系统 中都应该是唯一的，也就是说不存在重复的代 码。