「三分钟学习软件工程」软件设计概述

发布时间:2021-09-22 00:21 阅读次数:
本文摘要:软件设计是一个历程,通过这个历程,一个署理建立一个软件工件的规范,目的是实现目的,使用一组原始组件并受到约束。[1]软件设计可以指“所有涉及观点化、框架化、实现、调试的运动,最终修改庞大系统“或”遵循需求规范和编程之前的运动,如。 一个程式化的软件工程历程软件设计通常涉及解决问题和计划软件解决方案。这包罗底层组件和算法设计以及高层架构设计。概述软件设计是为一组或多组问题设想和界说软件解决方案的历程。软件设计的主要组成部门之一是软件需求分析(SRA)。

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软件设计是一个历程,通过这个历程,一个署理建立一个软件工件的规范,目的是实现目的,使用一组原始组件并受到约束。[1]软件设计可以指“所有涉及观点化、框架化、实现、调试的运动,最终修改庞大系统“或”遵循需求规范和编程之前的运动,如。

一个程式化的软件工程历程软件设计通常涉及解决问题和计划软件解决方案。这包罗底层组件和算法设计以及高层架构设计。概述软件设计是为一组或多组问题设想和界说软件解决方案的历程。软件设计的主要组成部门之一是软件需求分析(SRA)。

SRA是软件开发历程的一部门,它列出了软件工程中使用的规范。如果软件是“半自动化”或以用户为中心的,软件设计可能会涉及到用户体验设计,从而发生一个故事板来资助确定这些规范。

如果软件是完全自动化的(意味着没有用户或用户界面),那么软件设计可以像形貌计划的事件序列的流程图或文本一样简朴。另有一些半尺度的方法,如统一建模语言和基本建模观点。在这两种情况下,计划的某些文档通常是设计的产物。

此外,软件设计可以独立于平台或特定于平台,这取决于用于设计的技术的可用性。软件分析和设计的主要区别在于,软件分析的输出包罗要解决的较小问题。

此外,在差别的团队成员或小组中,分析的设计不应该有很大的差别。相比之下,设计的重点是能力,因此同一问题的多个设计可以也将存在。凭据情况的差别,设计通常会有所差别,无论是从可靠的框架建立的,还是使用合适的设计模式实现的。

设计实例包罗操作系统、网页、移动设备甚至新的云盘算模式。软件设计既是一个历程又是一个模型。

设计历程是一系列的步骤,使设计者能够形貌软件的各个方面。缔造性的技术,已往的履历,对“好”软件的明白,以及对质量的全面答应,都是乐成设计的关键因素。然而,需要注意的是,设计历程并不总是一个简朴的历程;设计模型可以与修建师的衡宇计划相比力。

它首先体现出要制作的工具的整体性(例如,屋子的三维效果图);逐步地,这个工具被提炼出来,为制作每个细节(例如,管道铺设)提供指导。同样,为软件建立的设计模型提供了盘算机软件的种种差别视图。

基本设计原则使软件工程师能够在设计历程中导航。Davis[3]提出了一套软件设计原则,这些原则在下面的列表中举行了修改和扩展:设计历程不应该受到“隧道视觉”的影响。

一个好的设计师应该思量其他的方法,凭据问题的需求、可用的资源来判断每一种方法。设计应可追溯到分析模型。由于设计模型的单个元素通常可以追溯到多个需求,因此有须要有一种方法来跟踪设计模型如何满足需求。这个设计不应该重新发现轮子。

系统是使用一组设计模式构建的,其中许多模式以前可能遇到过。应始终选择这些模式作为重新革新的替代方案。

时间很短,资源有限;设计时间应该投资于通过集成已经存在的模式(如果适用)来表现(真正的新)思想。设计应该“最小化软件和现实世界中存在的问题之间的智能距离”。也就是说,软件设计的结构应该尽可能地模拟问题域的结构。

设计应体现出一致性和集成性。如果设计看起来完全一致,那么它就是一致的。为了到达这个效果,在设计事情开始之前,应该为设计团队界说样式和花样规则。

如果在界说设计组件之间的接口时小心,则设计是集成的。设计的结构应适应变化。下一节讨论的设计观点使设计能够实现这一原则。

纵然遇到异常的数据、事件或操作条件,设计也应该被结构成温和的降级。经心设计的软件不应该“爆炸”;它应该被设计成适应不寻常的情况,如果它必须终止处置惩罚,它应该以一种优雅的方式这样做。设计不是编码,编码不是设计。

纵然为法式组件建立了详细的历程设计,设计模型的抽象级别也高于源代码。在编码级别做出的唯一设计决议应该处置惩罚使历程设计能够被编码的小的实现细节。设计应该在被建立时举行质量评估,而不是事后评估。

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在整个开发历程中,可以使用种种设计观点和设计措施来资助设计师评估质量。应审查设计,以只管淘汰观点(语义)错误。

在审查设计时,有时会倾向于注重细节,而忽略了森林中的树木。设计团队应确保在担忧设计模型的语法之前,已经解决了设计的主要观点元素(遗漏、歧义、纷歧致)。设计观点设计观点为软件设计者提供了一个可以应用更庞大方法的基础。

一套基本的设计观点已经形成。详细如下:抽象-抽象是通过淘汰观点或可视察现象的信息内容来归纳综合的历程或效果,通常是为了只保留与特定目的相关的信息。

它是一种表现基本特征的行为,不包罗配景细节或解释。精化——这是精化的历程。

条理结构是通过逐步剖析函数的宏观语句来开发的,直到到达编程语言语句为止。在每个步骤中,给定法式的一个或多个指令被剖析为更详细的指令。抽象和精化是相辅相成的观点。

模块化-软件架构被划分为称为模块的组件。软件架构-它指的是软件的总体结构,以及该结构为系统提供观点完整性的方式。良好的软件架构将在项目的预期效果方面发生良好的投资回报,例如在性能、质量、进度和成本方面。控制条理结构-表现法式组件的组织结构并表现控制条理结构的法式结构。

结构划分-法式结构可以分为水平和垂直两种。水平分区为每个主要法式功效界说模块条理结构的独立分支。垂直分区建议控制和事情应该在法式结构中自上而下漫衍。数据结构-它是数据的各个元素之间逻辑关系的表现。

软件历程-它专注于每个模块的单独处置惩罚。信息隐藏-应指定和设计模块,以便模块中包罗的信息对不需要此类信息的其他模块不行会见。

在他的工具模型中,Grady Booch提到抽象、封装、模块化和条理结构是软件设计的基本原则。[4]缩写PHAME(条理结构、抽象、模块化和封装的原则)有时被用来指代这四个基本原则。[5]设计注意事项在一个软件的设计中有许多方面需要思量。

每一个思量因素的重要性都应该反映出软件所要到达的目的和期望。其中一些方面是:兼容性-该软件能够与其他产物一起运行,这些产物是为与其他产物的互操作性而设计的。例如,一个软件可能与它自己的旧版本向后兼容。可扩展性-新功效可以添加到软件中,而无需对底层架构举行重大更改。

模块化-生成的软件由界说良好的独立组件组成,从而提高了可维护性。然后,这些组件可以在集成成所需的软件系统之前单独实现和测试。

这允许在软件开发项目中举行分工。容错-软件能够反抗并从组件故障中恢复。

可维护性-一个权衡bug修复或功效修改的容易水平的指标。高可维护性是模块化和可扩展性的产物。可靠性(软件耐久性)-软件能够在划定的条件下在划定的时间内执行所需的功效。

可重用性-在其他项目中使用现有软件的某些或所有方面而不做任何修改的能力。稳健性-软件能够在压力下运行,或容忍不行预测或无效的输入。

例如,它可以被设计成具有对低内存条件的弹性。宁静性-该软件能够抵御和反抗敌对行为和影响。可用性-软件用户界面必须对其目的用户/受众可用。必须选择参数的默认值,以便大多数用户都能很好地选择这些值。

[6]性能-软件在用户可以接受的时间规模内执行任务,而且不需要太多内存。可移植性-软件应该可以在许多差别的条件和情况下使用。

可扩展性-软件很好地适应了不停增长的数据或用户数量。建模语言建模语言是一种人工语言,可以用来表达由一组一致的规则界说的结构中的信息、知识或系统。

这些规则用于解释结构中的组件。建模语言可以是图形语言或文本语言。

软件设计的图形建模语言示例如下:体系结构形貌语言(ADL)是形貌和表现软件系统体系结构的语言。业务流程建模符号(BPMN)是流程建模语言的一个例子。

EXPRESS和EXPRESS-G(ISO 10303-11)是一种国际尺度通用数据建模语言。扩展企业建模语言(EEML)通常用于跨多个层的业务流程建模。

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流程图是算法或其他逐步历程的示意图。基础建模观点(FMC)是软件麋集型系统的建模语言。IDEF是一个建模语言家族,其中最著名的包罗用于功效建模的IDEF0、用于信息建模的IDEF1X和用于本体建模的IDEF5。

Jackson结构化编程(JSP)是一种基于数据流结构和法式结构之间的对应关系的结构化编程方法。LeMP3是面向工具的可视化设计形貌语言,是一种形式化的规范语言,主要适用于大型面向工具(java,C++,C语言)法式和设计模式的建模。统一建模语言(UML)是一种从结构和行为上形貌软件的通用建模语言。它有一个图形符号,允许使用提要文件(UML)举行扩展。

Alloy(specification language)是一种通用的规范语言,用于表达软件系统中庞大的结构约束和行为。它提供了一种基于一阶关系逻辑的简明语言。

系统建模语言(SysML)是一种新的系统工程通用建模语言。面向服务的建模框架(SOMF)[7]设计模式软件设计师或架构师可能会发现一个设计问题,这个问题已往曾被其他人会见过,甚至可能被其他人解决过。

形貌常见问题解决方案的模板或模式称为设计模式。这种模式的重用有助于加速软件开发历程技术在软件中使用“设计”一词的难题在于,在某种意义上,法式的源代码就是它所生成的法式的设计。在一定水平上,这是真的,“软件设计”是指设计的设计。

Edsger W.Dijkstra将这种语义条理的分层称为盘算机编程的“基础新奇之处”[9],Donald Knuth用他编写TeX的履历来形貌在实现之前试图设计法式的徒劳:如果我仅仅指定了TEX,而没有完全到场它的初始实现,它将是一个彻底的失败。实施历程不停地让我发生意想不到的问题,并对如何革新原始规范有了新的看法用法软件设计文档可以在盘算机编程之前举行审查或出现,以允许对约束、规范甚至需求举行调整。重新设计可能发生在法式模拟或原型审查之后。可以在编程历程中设计软件,而无需举行计划或需求分析,[11],但对于更庞大的项目,这将被认为是不行行的。

编程前的独立设计允许多学科设计师和主题专家(SME)与高技术法式员协作,开发既有用又技术可靠的软件。相关话题Wikimedia Commons has media related to Software design.Aspect-oriented software developmentBachelor of Science in Information TechnologyDesign rationaleInteraction designIcon designSearch-based software engineeringSoftware Design Description (IEEE 1016)Software developmentUser experienceUser interface designZero One Infinity原文:https://en.wikipedia.org/wiki/Software_design本文:http://jiagoushi.pro/node/969讨论:请加入知识星球或者微信圈子【首席架构师圈】。


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