軟件設(shè)計(jì)基本概念

第2章軟件設(shè)計(jì)基本概念2.1設(shè)計(jì)過程2.2設(shè)計(jì)原理2.3啟發(fā)(qǐfā)規(guī)則共七十三頁軟件設(shè)計(jì)宣言：MitchKapor“什么是設(shè)計(jì)？設(shè)計(jì)是你站在兩個(gè)世界——技術(shù)世界和人類的目標(biāo)世界——而你嘗試將這兩個(gè)世界結(jié)合(jiéhé)在一起……”。羅馬建筑批評(píng)家Vitruvius提出的觀念：“設(shè)計(jì)良好的建筑應(yīng)該展示出堅(jiān)固、適用和令人賞心悅目”。共七十三頁設(shè)計(jì)階段：從工程管理的角度，可以將軟件設(shè)計(jì)分為概要設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。從技術(shù)的角度，傳統(tǒng)(chuántǒng)的結(jié)構(gòu)化方法將軟件設(shè)計(jì)劃分為體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)4部分。面向?qū)ο蠓椒▌t將軟件設(shè)計(jì)劃分為體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、類設(shè)計(jì)/數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)和構(gòu)件級(jí)設(shè)計(jì)4部分。共七十三頁共七十三頁結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)(shèjì)和結(jié)構(gòu)化分析的關(guān)系：共七十三頁總體設(shè)計(jì)過程：首先尋找實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的各種不同的方案；然后分析員從這些供選擇的方案中選取若干個(gè)合理的方案，從中選出一個(gè)最佳(zuìjiā)方案向用戶和使用部門負(fù)責(zé)人推薦；分析員應(yīng)該進(jìn)一步為這個(gè)最佳(zuìjiā)方案設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，確定測(cè)試要求并且制定測(cè)試計(jì)劃。必要性：總體設(shè)計(jì)可以站在全局高度上，花較少成本，從較抽象的層次上分析對(duì)比多種可能的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案和軟件結(jié)構(gòu)，從中選出最佳方案和最合理的軟件結(jié)構(gòu)，從而用較低成本開發(fā)出較高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。共七十三頁5.1設(shè)計(jì)(shèjì)過程由兩個(gè)主要階段組成：系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，確定系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案設(shè)想供選擇的方案選取合理的方案推薦最佳方案結(jié)構(gòu)(jiégòu)設(shè)計(jì)階段，確定軟件結(jié)構(gòu)(jiégòu)功能分解設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫制定測(cè)試計(jì)劃書寫文檔審查和復(fù)審共七十三頁典型的總體設(shè)計(jì)過程包括下述9個(gè)步驟：1.設(shè)想供選擇的方案根據(jù)需求分析階段得出的數(shù)據(jù)流圖考慮各種可能的實(shí)現(xiàn)方案，力求從中選出最佳方案。2.選取合理的方案從前一步得到的一系列供選擇的方案中選取若干個(gè)合理的方案。對(duì)每個(gè)合理的方案分析員都應(yīng)該準(zhǔn)備下列4份資料：系統(tǒng)(xìtǒng)流程圖；組成系統(tǒng)的物理元素清單；成本/效益分析；實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃。共七十三頁3.推薦最佳方案(fāngàn)分析員應(yīng)該綜合分析對(duì)比各種合理方案的利弊，推薦一個(gè)最佳的方案，并且為推薦的方案制定詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃。4.功能分解首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行過程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定程序由哪些模塊組成，以及這些模塊之間的關(guān)系；過程設(shè)計(jì)確定每個(gè)模塊的處理過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是總體設(shè)計(jì)階段的任務(wù)，過程設(shè)計(jì)是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)。共七十三頁5.設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)通常程序中的一個(gè)模塊完成一個(gè)適當(dāng)?shù)淖庸δ?。?yīng)該把模塊組織成良好的層次系統(tǒng)。軟件結(jié)構(gòu)可以用層次圖或結(jié)構(gòu)圖來描繪。如果數(shù)據(jù)流圖已經(jīng)細(xì)化到適當(dāng)?shù)膶哟?，則可以直接從數(shù)據(jù)流圖映射出軟件結(jié)構(gòu)，這就是面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法。6.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫對(duì)于需要使用數(shù)據(jù)庫的那些(nàxiē)應(yīng)用系統(tǒng)，軟件工程師應(yīng)該在需求分析階段所確定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。共七十三頁7.制定測(cè)試計(jì)劃在軟件開發(fā)的早期階段考慮測(cè)試問題，能促使軟件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)注意提高軟件的可測(cè)試性。8.書寫文檔應(yīng)該用正式的文檔記錄總體設(shè)計(jì)的結(jié)果，在這個(gè)階段應(yīng)該完成的文檔通常有下述幾種：

(1)系統(tǒng)說明；(2)用戶手冊(cè)；(3)測(cè)試計(jì)劃；

(4)詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃；(5)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)結(jié)果。9.審查和復(fù)審(fùshěn)最后應(yīng)該對(duì)總體設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)審查和管理復(fù)審。共七十三頁5.2設(shè)計(jì)(shèjì)原理

5.2.1模塊化模塊：是由邊界元素限定的相鄰程序元素的序列，而且有一個(gè)總體標(biāo)識(shí)符代表它。模塊化：就是把程序劃分成獨(dú)立(dúlì)命名且可獨(dú)立(dúlì)訪問的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊集成起來構(gòu)成一個(gè)整體，可以完成指定的功能滿足用戶的需求。共七十三頁為什么要模塊化？模塊化是為了使一個(gè)(yīɡè)復(fù)雜的大型程序能被人的智力所管理，軟件應(yīng)該具備的惟一屬性。如果一個(gè)大型程序僅由一個(gè)模塊組成，它將很難被人所理解。

共七十三頁模塊化的根據(jù)：

如果C(P1)>C(P2)，顯然E(P1)>E(P2)根據(jù)人類解決一般問題的經(jīng)驗(yàn)(jīngyàn)，C(P1+P2)>C(P1)+C(P2)綜上所述，得到下面的不等式E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)共七十三頁每個(gè)程序(chéngxù)都相應(yīng)地有一個(gè)最適當(dāng)?shù)哪K數(shù)目M，使得系統(tǒng)的開發(fā)成本最小。

模塊化和軟件(ruǎnjiàn)成本共七十三頁模塊化的作用：采用模塊化原理可以使軟件結(jié)構(gòu)清晰，不僅容易設(shè)計(jì)也容易閱讀和理解(lǐjiě)。模塊化使軟件容易測(cè)試和調(diào)試，因而有助于提高軟件的可靠性。模塊化能夠提高軟件的可修改性。模塊化也有助于軟件開發(fā)工程的組織管理。共七十三頁5.2.2抽象(chōuxiàng)抽象：現(xiàn)實(shí)世界中一定事物、狀態(tài)或過程(guòchéng)之間總存在著某些相似的方面(共性)。把這些相似的方面集中和概括起來，暫時(shí)忽略它們之間的差異，這就是抽象。抽象就是抽出事物本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮細(xì)節(jié)。“抽象是人類處理復(fù)雜問題的基本方法之一?！薄狦radyBoach共七十三頁一般抽象過程：處理復(fù)雜系統(tǒng)的惟一有效的方法是用層次的方式構(gòu)造和分析它。一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)首先可以用一些高級(jí)的抽象概念構(gòu)造和理解，這些高級(jí)概念又可以用一些較低級(jí)(dījí)的概念構(gòu)造和理解，如此進(jìn)行下去，直至最低層次的具體元素。

例：過程抽象、數(shù)據(jù)抽象開(行為(xíngwéi)抽象）+門(數(shù)據(jù)抽象)共七十三頁19

形體(xíngtǐ)衣著(yīzhuó)性格抽象抽象例子外表共七十三頁軟件工程抽象過程：軟件工程過程的每一步都是對(duì)軟件解法的抽象層次的一次精化。在可行性研究階段，軟件作為系統(tǒng)的一個(gè)完整部件；在需求分析期間，軟件解法是使用在問題環(huán)境內(nèi)熟悉的方式(fāngshì)描述的；當(dāng)由總體設(shè)計(jì)向詳細(xì)設(shè)計(jì)過渡時(shí)，抽象的程度也就隨之減少了；最后，當(dāng)源程序?qū)懗鰜硪院?，也就達(dá)到了抽象的最低層。

共七十三頁5.2.3逐步求精逐步求精：為了能集中精力解決主要問題而盡量推遲對(duì)問題細(xì)節(jié)的考慮。逐步求精是人類解決復(fù)雜問題時(shí)采用的基本方法(fāngfǎ)，也是許多軟件工程技術(shù)的基礎(chǔ)。Miller法則：一個(gè)人在任何時(shí)候都只能把注意力集中在（7±2）個(gè)知識(shí)塊上。共七十三頁22

逐步求精外表(wàibiǎo)形體(xíngtǐ)衣著性格頭發(fā)臉形領(lǐng)帶抽象逐步求精的例子共七十三頁例：用篩選法求100以內(nèi)的素?cái)?shù)。所謂的篩選法，就是從2到100中去掉2，3，5，7的倍數(shù)，剩下的就是100以內(nèi)的素?cái)?shù)。首先按程序功能寫出一個(gè)框架(kuànɡjià)main(){

建立2到100的數(shù)組A[]，其中A[i]＝i；..........................1

建立2到10的素?cái)?shù)表B[]，存放2到10以內(nèi)的素?cái)?shù)；......2

若A[i]＝i是B[]中任一數(shù)的倍數(shù)，則剔除A[i]；............3

輸出A[]中所有沒有被剔除的數(shù)；…..………………....4}共七十三頁上述框架中每一個(gè)加工語句都可進(jìn)一步細(xì)化main(){

/*建立(jiànlì)2到100的數(shù)組A[]，其中A[i]＝i*/………..………1for（i=2；i<=100；i++）A[i]=i；

/*建立2到10的素?cái)?shù)表B[]，存放2到10以內(nèi)的素?cái)?shù)*/….2B[1]=2；B[2]=3；B[3]=5；B[4]=7；

/*若A[i]＝i是B[]中任一數(shù)的倍數(shù)，則剔除A[i]*/.…..….3for（j=1；j<=4；j++）檢查A[]所有數(shù)能否被B[j]整除并將其從A[]剔除；.....3.1

/*輸出A[]中所有沒有被剔除的數(shù)*/…….4for（i=2；i<=100；i++）若A[i]沒有被剔除，則輸出之……..…..4.1}繼續(xù)對(duì)3.1和4.1細(xì)化，直到每個(gè)語句都能用程序設(shè)計(jì)語言來表示共七十三頁逐步求精的作用：它能幫助軟件工程師把精力(jīnglì)集中在與當(dāng)前開發(fā)階段最相關(guān)的那些方面上，而忽略那些對(duì)整體解決方案來說雖然是必要的，然而目前還不需要考慮的細(xì)節(jié)。逐步求精方法確保每個(gè)問題都將被解決，而且每個(gè)問題都將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候被解決，但是，在任何時(shí)候一個(gè)人都不需要同時(shí)處理7個(gè)以上知識(shí)塊。共七十三頁Wirth本人對(duì)逐步求精策略的概括說明：我們對(duì)付復(fù)雜問題的最重要的辦法是抽象，因此，對(duì)一個(gè)復(fù)雜的問題不應(yīng)該立刻用計(jì)算機(jī)指令、數(shù)字和邏輯符號(hào)來表示，而應(yīng)該用較自然(zìrán)的抽象語句來表示，從而得出抽象程序。抽象程序?qū)Τ橄蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行某些特定的運(yùn)算并用某些合適的記號(hào)（可能是自然語言）來表示。對(duì)抽象程序做進(jìn)一步的分解，并進(jìn)入下一個(gè)抽象層次，這樣的精細(xì)化過程一直進(jìn)行下去，直到程序能被計(jì)算機(jī)接受為止。這時(shí)的程序可能是用某種高級(jí)語言或機(jī)器指令書寫的。共七十三頁5.2.4信息隱藏(yǐncáng)和局部化

信息隱藏：應(yīng)該(yīnggāi)這樣設(shè)計(jì)和確定模塊，使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息(過程和數(shù)據(jù))對(duì)于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的。局部化：局部化的概念和信息隱藏概念是密切相關(guān)的。所謂局部化是指把一些關(guān)系密切的軟件元素物理地放得彼此靠近。顯然，局部化有助于實(shí)現(xiàn)信息隱藏。共七十三頁信息隱藏和局部化的作用：“隱藏”意味著有效的模塊化可以通過定義一組獨(dú)立的模塊而實(shí)現(xiàn)，這些獨(dú)立的模塊彼此間僅僅交換那些為了完成系統(tǒng)功能而必須交換的信息。使用信息隱藏原理作為模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)帶來極大好處。因?yàn)榻^大多數(shù)數(shù)據(jù)和過程對(duì)于軟件的其他部分(bùfen)而言是隱藏的，在修改期間由于疏忽而引入的錯(cuò)誤就很少可能傳播到軟件的其他部分(bùfen)。共七十三頁5.2.5模塊(mókuài)獨(dú)立模塊獨(dú)立：模塊獨(dú)立的概念是模塊化、抽象、信息隱藏和局部化概念的直接結(jié)果。希望這樣設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，使得每個(gè)模塊完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定(tèdìng)子功能，并且和其他模塊之間的關(guān)系很簡(jiǎn)單。共七十三頁模塊獨(dú)立的重要性：有效的模塊化(即具有獨(dú)立的模塊)的軟件比較容易(róngyì)開發(fā)出來。這是由于能夠分割功能而且接口可以簡(jiǎn)化，當(dāng)許多人分工合作開發(fā)同一個(gè)軟件時(shí)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤其重要。獨(dú)立的模塊比較容易測(cè)試和維護(hù)。這是因?yàn)橄鄬?duì)說來，修改設(shè)計(jì)和程序需要的工作量比較小，錯(cuò)誤傳播范圍小，需要擴(kuò)充功能時(shí)能夠“插入”模塊。共七十三頁模塊獨(dú)立程度的兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)度量：耦合衡量不同模塊彼此間互相依賴(連接(liánjiē))的緊密程度。耦合要低，即每個(gè)模塊和其他模塊之間的關(guān)系要簡(jiǎn)單；內(nèi)聚衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度。內(nèi)聚要高，每個(gè)模塊完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定子功能。共七十三頁1.耦合耦合：是對(duì)一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊之間互連程度的度量。要求：在軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)該追求盡可能松散耦合的系統(tǒng)。可以研究、測(cè)試或維護(hù)任何一個(gè)模塊，而不需要對(duì)系統(tǒng)的其他模塊有很多了解；模塊間聯(lián)系簡(jiǎn)單(jiǎndān)，發(fā)生在一處的錯(cuò)誤傳播到整個(gè)系統(tǒng)的可能性就很小；模塊間的耦合程度強(qiáng)烈影響系統(tǒng)的可理解性、可測(cè)試性、可靠性和可維護(hù)性。共七十三頁耦合程度的度量：(1)非直接耦合/完全獨(dú)立(nodirectcoupling)如果(rúguǒ)兩個(gè)模塊中的每一個(gè)都能獨(dú)立地工作而不需要另一個(gè)模塊的存在，那么它們完全獨(dú)立。在一個(gè)軟件系統(tǒng)中不可能所有模塊之間都沒有任何連接。共七十三頁(2)數(shù)據(jù)耦合(datacoupling)如果兩個(gè)模塊彼此間通過參數(shù)交換信息，而且(érqiě)交換的信息僅僅是數(shù)據(jù)，那么這種耦合稱為數(shù)據(jù)耦合。共七十三頁評(píng)價(jià)：系統(tǒng)中至少必須存在這種耦合。一般說來，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以只包含數(shù)據(jù)耦合。數(shù)據(jù)耦合是理想的目標(biāo)。維護(hù)更容易，對(duì)一個(gè)模塊的修改不會(huì)(bùhuì)是另一個(gè)模塊產(chǎn)生退化錯(cuò)誤。共七十三頁(3)控制耦合(controlcoupling)如果兩個(gè)模塊(mókuài)彼此間傳遞的信息中有控制信息，這種耦合稱為控制耦合。共七十三頁評(píng)價(jià)(píngjià)：控制耦合往往是多余的，把模塊適當(dāng)分解之后通?？梢杂脭?shù)據(jù)耦合代替它。被調(diào)用的模塊需知道調(diào)用模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和邏輯，降低了重用的可能性。共七十三頁(4)特征耦合(stampcoupling)當(dāng)把整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為參數(shù)傳遞而被調(diào)用的模塊只需要使用其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)元素時(shí)，就出現(xiàn)了特征耦合。評(píng)價(jià)：被調(diào)用的模塊可使用的數(shù)據(jù)多于它確實(shí)需要的數(shù)據(jù)，這將導(dǎo)致(dǎozhì)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問失去控制，從而給計(jì)算機(jī)犯罪提供了機(jī)會(huì)。無論何時(shí)把指針作為參數(shù)進(jìn)行傳遞，都應(yīng)該仔細(xì)檢查該耦合。共七十三頁(5)公共環(huán)境耦合(commoncoupling)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊通過一個(gè)公共數(shù)據(jù)環(huán)境相互作用時(shí)，它們之間的耦合稱為(chēnɡwéi)公共環(huán)境耦合。公共環(huán)境可以是全程變量、共享的通信區(qū)、內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)、任何存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件、物理設(shè)備等等。共七十三頁公共(gōnggòng)環(huán)境耦合的類型：

一個(gè)模塊往公共環(huán)境送數(shù)據(jù)，另一個(gè)模塊從公共環(huán)境取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)耦合的一種形式，是比較松散的耦合。兩個(gè)模塊都既往公共環(huán)境送數(shù)據(jù)又從里面取數(shù)據(jù)，這種耦合比較緊密，介于數(shù)據(jù)耦合和控制耦合之間。共七十三頁例：while(global_variable==0){if(argument_xyz>25)module_3();elsemodule_4();}共七十三頁評(píng)價(jià)：與結(jié)構(gòu)化編程矛盾，生成的代碼完全(wánquán)不可讀。如果在一個(gè)模塊中對(duì)一個(gè)全局變量的聲明進(jìn)行修改，必須修改能夠訪問該全局變量的每一個(gè)模塊。公共環(huán)境耦合的模塊難于重用，必須提供一個(gè)全局變量的清單。即使模塊本身不改變，它和產(chǎn)品中其他模塊之間公共環(huán)境耦合的實(shí)例數(shù)也會(huì)變化非常大。潛在危險(xiǎn)很大。模塊暴露出必需要更多的數(shù)據(jù)，難以控制數(shù)據(jù)存取，而且會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)犯罪。有些情況下公共環(huán)境耦合更好。共七十三頁函數(shù)(hánshù)可重入的概念可重入函數(shù)也可以這樣理解，重入即表示重復(fù)進(jìn)入，首先它意味著這個(gè)函數(shù)可以被中斷，其次意味著它除了使用自己棧上的變量以外不依賴于任何環(huán)境（包括static），這樣的函數(shù)就是purecode（純代碼）可重入，可以允許有該函數(shù)的多個(gè)副本在運(yùn)行，由于它們使用的是分離的棧，所以(suǒyǐ)不會(huì)互相干擾。如果確實(shí)需要訪問全局變量（包括static），一定要注意實(shí)施互斥手段。可重入函數(shù)在并行運(yùn)行環(huán)境中非常重要，但是一般要為訪問全局變量付出一些性能代價(jià)共七十三頁(6)內(nèi)容耦合(contentcoupling)最高程度的耦合是內(nèi)容耦合。如果出現(xiàn)下列情況之一，兩個(gè)模塊間就發(fā)生了內(nèi)容耦合：一個(gè)模塊訪問另一個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)(shùjù)；一個(gè)模塊不通過正常入口轉(zhuǎn)到另一個(gè)模塊的內(nèi)部；兩個(gè)模塊有一部分程序代碼重疊；一個(gè)模塊有多個(gè)入口。共七十三頁耦合是影響軟件復(fù)雜程度的一個(gè)重要因素。應(yīng)該采取下述設(shè)計(jì)原則：

盡量使用數(shù)據(jù)耦合、非直接耦合少用控制耦合和特征耦合，限制公共環(huán)境耦合的范圍，

完全(wánquán)不用內(nèi)容耦合。

共七十三頁2.內(nèi)聚內(nèi)聚：標(biāo)志一個(gè)模塊內(nèi)各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度，它是信息(xìnxī)隱藏和局部化概念的自然擴(kuò)展。簡(jiǎn)單地說，理想內(nèi)聚的模塊只做一件事情。要求：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該力求做到高內(nèi)聚，通常中等程度的內(nèi)聚也是可以采用的，而且效果和高內(nèi)聚相差不多；但是，低內(nèi)聚不要使用。內(nèi)聚和耦合是密切相關(guān)的，模塊內(nèi)的高內(nèi)聚往往意味著模塊間的松耦合。實(shí)踐表明內(nèi)聚更重要，應(yīng)該把更多注意力集中到提高模塊的內(nèi)聚程度上。共七十三頁內(nèi)聚程度的度量(dùliàng)：(1)偶然內(nèi)聚(coincidentalcohesion)如果一個(gè)模塊完成一組任務(wù)，這些任務(wù)彼此間即使有關(guān)系，關(guān)系也是很松散的，就叫做偶然內(nèi)聚。MA=B+CGETCHERIFR=5THENS=1共七十三頁評(píng)價(jià)：模塊內(nèi)各元素之間沒有實(shí)質(zhì)性聯(lián)系，很可能在一種應(yīng)用場(chǎng)合需要(xūyào)修改這個(gè)模塊，在另一種應(yīng)用場(chǎng)合又不允許這種修改，從而陷入困境；可理解性差，可維護(hù)性產(chǎn)生退化；模塊是不可重用的。解決方案：將模塊分成更小的模塊，每個(gè)小模塊執(zhí)行一個(gè)操作。共七十三頁(2)邏輯內(nèi)聚(logicalcohesion)如果一個(gè)模塊完成的任務(wù)在邏輯上屬于相同(xiānɡtónɡ)或相似的一類，則稱為邏輯內(nèi)聚。共七十三頁評(píng)價(jià)：接口難以理解，造成整體上不易理解；完成多個(gè)操作的代碼互相糾纏在一起，即使局部功能的修改(xiūgǎi)有時(shí)也會(huì)影響全局，導(dǎo)致嚴(yán)重的維護(hù)問題；難以重用。解決方案：模塊分解。共七十三頁共七十三頁(3)時(shí)間內(nèi)聚(temporalcohesion)如果一個(gè)模塊包含的任務(wù)必須(bìxū)在同一段時(shí)間內(nèi)執(zhí)行，就叫時(shí)間內(nèi)聚。執(zhí)行初始化打開舊主文件、新主文件、事務(wù)文件和打印文件；初始化銷售地區(qū)表；讀第一條事務(wù)記錄和第一條舊主文件記錄；共七十三頁評(píng)價(jià)：時(shí)間關(guān)系在一定程度上反映了程序某些實(shí)質(zhì)，所以時(shí)間內(nèi)聚比邏輯內(nèi)聚好一些。模塊(mókuài)內(nèi)操作之間的關(guān)系很弱，與其他模塊(mókuài)的操作卻有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。時(shí)間內(nèi)聚的模塊不太可能重用。共七十三頁(4)過程內(nèi)聚(proceduralcohesion)如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素是相關(guān)的，而且必須以特定次序執(zhí)行，則稱為過程內(nèi)聚。使用程序流程圖作為工具設(shè)計(jì)軟件時(shí)，常常通過研究(yánjiū)流程圖確定模塊的劃分，這樣得到的往往是過程內(nèi)聚的模塊。共七十三頁共七十三頁評(píng)價(jià)：比時(shí)間內(nèi)聚好，至少操作之間是過程關(guān)聯(lián)的。仍是弱連接(liánjiē)，不太可能重用模塊。解決方案：分割為單獨(dú)的模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行一個(gè)操作。共七十三頁(5)通信內(nèi)聚(communicationalcohesion)如果(rúguǒ)模塊中所有元素都使用同一個(gè)輸入數(shù)據(jù)和(或)產(chǎn)生同一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，則稱為通信內(nèi)聚。即在同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上操作。評(píng)價(jià)：模塊中各操作緊密相連，比過程內(nèi)聚更好。不能重用。解決方案：分成多個(gè)模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行一個(gè)操作。共七十三頁共七十三頁(6)順序內(nèi)聚(sequentialcohesion)如果一個(gè)模塊內(nèi)的處理元素和同一個(gè)功能密切相關(guān)，而且這些處理必須順序執(zhí)行，則稱為順序內(nèi)聚。評(píng)價(jià)：根據(jù)數(shù)據(jù)流圖劃分(huàfēn)模塊時(shí)，通常得到順序內(nèi)聚的模塊，這種模塊彼此間的連接往往比較簡(jiǎn)單。共七十三頁(7)功能內(nèi)聚(functionalcohesion)如果模塊內(nèi)所有處理元素屬于一個(gè)整體，完成一個(gè)單一的功能，則稱為功能內(nèi)聚。功能內(nèi)聚是最高程度的內(nèi)聚。評(píng)價(jià)：模塊可重用(zhòngyòng)，應(yīng)盡可能重用(zhòngyòng)；可隔離錯(cuò)誤，維護(hù)更容易；擴(kuò)充產(chǎn)品功能時(shí)更容易。共七十三頁七種內(nèi)聚的優(yōu)劣評(píng)分結(jié)果：高內(nèi)聚：功能內(nèi)聚10分順序內(nèi)聚 9分 中內(nèi)聚：通信(tōngxìn)內(nèi)聚 7分 過程內(nèi)聚 5分低內(nèi)聚：時(shí)間內(nèi)聚 3分邏輯內(nèi)聚 1分偶然內(nèi)聚 0分設(shè)計(jì)時(shí)力爭(zhēng)做到高內(nèi)聚，并且能夠辨認(rèn)出低內(nèi)聚的模塊。共七十三頁5.3啟發(fā)(qǐfā)規(guī)則1.改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性通過模塊分解或合并，降低耦合提高內(nèi)聚。兩個(gè)方面：

模塊功能完善化。一個(gè)完整(wánzhěng)的模塊包含：執(zhí)行規(guī)定的功能的部分出錯(cuò)處理的部分返回一個(gè)“結(jié)束標(biāo)志”消除重復(fù)功能，改善軟件結(jié)構(gòu)。完全相似局部相似共七十三頁共七十三頁2.模塊規(guī)模應(yīng)該適中經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)模塊的規(guī)模不應(yīng)過大，最好能寫在一頁紙內(nèi)。通常(tōngcháng)規(guī)定50~100行語句，最多不超過500行。數(shù)字只能作為參考，根本問題是要保證模塊的獨(dú)立性。過大的模塊往往是由于分解不充分，但是進(jìn)一步分解必須符合問題結(jié)構(gòu)，一般說來，分解后不應(yīng)該降低模塊獨(dú)立性。過小的模塊開銷大于有效操作，而且模塊數(shù)目過多將使系