《结构化软件设计》课件

结构化软件设计结构化软件设计是一种传统的软件设计方法，它强调模块化、层次化和逐步细化通过将大型软件系统分解为更小的模块，并定义模块之间的接口，结构化设计旨在提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性这种方法有助于减少开发时间和成本，并提升软件质量by课程介绍结构化软件设计软件开发基础代码规范与质量系统化、模块化设计方法构建高质量、可维护软件提升软件可读性与可维护性软件设计概述软件设计过程软件架构设计设计文档团队协作软件设计是软件开发过程中的软件架构是软件系统的顶层设设计文档记录了软件设计过程软件设计通常需要团队协作完重要阶段，它将用户需求转化计，定义了系统的结构和组件中的关键信息，为软件开发提成，良好的沟通和协作是成功为具体的软件实现方案之间的关系供指导的关键面向对象设计抽象封装

11.

22.抽象是将复杂事物简化为更易于理解和操作的模型它能够封装将数据和方法绑定在一起，隐藏内部实现细节，只暴露隐藏内部细节，仅暴露必要的功能公共接口，提高代码可维护性和安全性继承多态

33.

44.继承是允许创建新类（子类）继承父类（超类）的属性和方多态指同一个方法可以根据不同的对象类型进行不同的实现法，实现代码复用和扩展，提高代码灵活性和扩展性建模概述UML统一建模语言（）是一种用于可视化、指定、构建和文档化软件密集系统UML的标准化通用语言它是面向对象软件开发中的一个重要工具，用于建模和可视化软件系统的设计和实现使用图形化符号来表示软件系统的各个方面，包括类、对象、关系、交互UML和行为通过使用，软件开发人员可以更好地理解和沟通设计，并确保系UML统的清晰、一致性和可维护性用例图用例图是图中的一种，用于描述系统提供的功能及其与外部参与UML者（用户或其他系统）之间的交互关系用例图主要由用例、参与者和关系组成，以直观的方式展示系统的功能和行为类图类图用于描述软件系统中类的静态结构它显示了类之间的关系，包括关联、聚合、组合、依赖和泛化类图是面向对象设计中最重要的图之一，因为它提供了对系统结构的清晰视图类图中的每个类都表示为一个矩形，其中包含类的名称、属性和方法关系使用箭头和线条表示类图可以帮助开发人员理解系统如何工作，以及如何在系统中添加新功能时序图交互顺序复杂交互系统设计展示对象之间交互的时间顺序，方便理解系能够清晰地展现多个对象之间，相互调用和有助于设计人员理解系统逻辑，优化代码结统行为消息传递的复杂交互关系构，提高软件质量活动图活动图是一种用于描述工作流程和业务流程的图表UML活动图用于可视化和建模业务流程中不同的活动，以及这些活动之间的关系活动图显示了在系统中执行的一系列活动，以及这些活动之间的顺序和分支关系活动图可以帮助开发人员、设计师和分析师理解业务流程，并识别改进的机会状态图状态图用于描述一个对象在其生命周期中的状态变化包括状态、事件、转换、初始状态和最终状态每个状态表示对象的一种行为模式，事件触发状态转换组件图展示软件组件组件间依赖关系组件交互与协作组件图用于描述软件系统中的主要组件及其组件图可以显示组件之间的依赖关系，例如组件图有助于理解组件之间的交互方式，帮之间的关系接口、继承、组合等助开发者更好地设计和实现软件系统部署图部署图展示软件系统在物理环境中的部署情况它描述了节点、组件和连接方式部署图有助于理解系统架构的物理部署，并便于进行系统维护和故障排除设计原则单一职责原则开闭原则里氏替换原则接口隔离原则每个类或模块应只负责一个特软件实体（类、模块、函数等子类型必须能够替换其基类型客户端不应该依赖它不需要的定功能，避免将多个职责混合）应该对扩展开放，对修改关，而不影响程序的正确性接口，接口应该最小化在一起闭设计模式代码复用提高可读性设计模式是经过验证的可重复使设计模式使代码更易于理解和维用的解决方案，用于解决软件设护，因为它提供了通用的结构和计中常见的挑战命名约定增强可扩展性促进协作设计模式可以帮助您轻松地添加设计模式提供了一个共同语言，新功能或更改现有功能，而无需使开发人员能够更有效地进行沟对系统进行重大修改通和协作创建型模式抽象工厂模式建造者模式工厂方法模式

11.

22.

33.提供一个创建相关对象的接口，但让将一个复杂对象的构建与其表示分离定义一个用于创建对象的接口，让子子类决定要实例化的类是哪一个，使得同样的构建过程可以创建不同类决定实例化哪一个类的表示原型模式单例模式

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55.使用原型实例指定创建对象的种类，并且通过复制这些原型确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这来创建新的对象个实例结构型模式适配器模式桥接模式组合模式装饰模式将一个类的接口转换成客户希将抽象部分与它的实现部分分将对象组合成树形结构以表示动态地给一个对象添加一些额望的另一个接口适配器模式离，使它们可以独立变化桥部分整体的层次结构组外的职责装饰模式可以用来“-”使原本由于接口不兼容而不能接模式可以用来在开发时分离合模式使得用户对单个对象和在不改变原有对象的基础上，一起工作的类可以一起工作抽象和实现，提高代码的可扩组合对象的使用方式保持一致为对象添加新的功能展性和可维护性行为型模式职责链模式命令模式将请求沿着处理者链传递，直到将请求封装成一个对象，从而使某个处理者能够处理该请求您可以参数化客户端，将请求排队或记录请求，并且支持可撤销的操作解释器模式迭代器模式给定一个语言，定义其文法的一提供一种方法顺序访问聚合对象种表示，并提供一个解释器，该中的各个元素，而不暴露其内部解释器使用该表示来解释语言中表示的句子软件架构软件架构是软件系统的基础结构，它定义了系统各个组件之间的关系以及它们如何协同工作软件架构决定了系统的可扩展性、性能、安全性等关键属性一个好的软件架构应该易于理解、维护和扩展，并能够满足不断变化的需求常见的软件架构模式包括分层架构、微服务架构等软件架构模式架构模式概述分层模式微服务模式事件驱动模式提供解决软件架构问题的通用将软件系统划分为多个层次，将应用程序拆分成独立的小型通过事件机制实现系统间通信解决方案，帮助开发者高效设每个层次负责不同的功能服务，每个服务负责一个特定，提高系统灵活性和可扩展性计软件系统的功能分层架构分层架构概述分层架构将软件系统划分为不同的层级，每个层级负责特定的功能，并通过接口相互调用常见层级•表示层•业务逻辑层•数据访问层优点提高代码可读性和可维护性，降低开发复杂度，促进模块化和复用性示例典型的三层架构用户界面层、业务逻辑层和数据访问层，分别负责与用户交互、处理业务逻辑和访问数据库微服务架构独立部署1每个微服务可以独立部署，无需依赖其他服务松耦合2微服务之间通过轻量级协议进行通信，彼此之间相互独立自治3每个微服务拥有自己的数据和逻辑，独立管理和维护技术栈4每个微服务可以选择最合适的技术栈进行开发微服务架构是一种将应用程序拆分为独立、自治的服务的架构模式微服务架构提高了代码可维护性，提高开发效率，降低开发成本软件设计工艺需求分析概要设计详细设计编码与测试明确用户需求，确定软件功能确定软件系统总体结构和模块为每个模块设计算法和数据结根据设计文档，编写代码实现和性能要求划分构软件功能分析用户需求，编写需求规格设计数据库结构，制定系统架编写详细设计文档，确定接口进行单元测试，确保代码质量说明书构细节需求分析确定项目目标1明确软件开发的目标和范围，包括功能需求和非功能需求收集用户需求2通过访谈、问卷调查、用户故事等方式收集用户需求分析需求3对收集到的用户需求进行分析，识别出软件的功能和性能要求编写需求文档4将分析后的需求整理成文档，包括需求描述、功能规格说明、性能指标等需求评审5组织相关人员对需求文档进行评审，确保需求的完整性和准确性概要设计功能分解1将系统功能分解成模块模块划分2定义模块之间的关系数据设计3设计数据库结构和数据流接口设计4定义模块之间的交互方式概要设计阶段的目标是建立系统的整体框架，确定系统的各个模块、功能和数据结构，为后续的详细设计和编码提供指导详细设计算法设计详细设计阶段需将概要设计中的模块细化，并为每个模块选择合适的算法和数据结构接口定义明确模块之间的接口，包括参数类型、返回值类型、异常处理等细节代码编写根据设计文档编写代码，并进行单元测试，确保每个模块的功能正确文档编写更新设计文档，包括详细的设计说明、代码注释、测试用例等编码与单元测试编码实现1根据详细设计文档，将设计转化为代码，确保代码质量和可读性单元测试编写2编写单元测试用例，验证代码功能的正确性，覆盖所有代码逻辑分支测试执行与分析3运行单元测试，分析测试结果，识别和修复代码缺陷，确保代码质量符合标准集成测试模块组合1测试单个模块组合接口验证2确保模块间通信正常数据流验证3测试数据在模块间正确传递功能验证4确保系统整体功能正常集成测试主要用于验证各个模块之间的交互是否正常，确保数据能够在不同模块之间正确传递这个阶段需要进行大量的测试用例设计，并确保所有模块之间能够协同工作系统测试验收测试1验证系统是否满足用户需求集成测试2测试模块之间是否能正常协作单元测试3验证代码逻辑是否正确系统测试是软件开发过程中的重要阶段，旨在确保整个系统能够按照预期工作测试人员会根据系统需求进行测试，并模拟真实的使用场景，以发现潜在的错误和缺陷部署与维护部署1将软件安装到目标环境中配置2根据环境调整软件设置监控3收集和分析性能指标更新4定期发布补丁和版本更新软件部署和维护是软件生命周期的重要环节部署涉及将软件安装到目标环境中，并根据环境调整软件设置维护包括监控软件性能，定期发布补丁和版本更新，以确保软件的稳定运行课程总结掌握结构化软件设计学习面向对象设计

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22.方法了解面向对象设计思想，掌握学习软件设计基本概念，理解建模方法，并能够使用UML结构化设计方法，并能够运用语言进行软件系统设计UML这些方法进行软件系统设计学习软件架构设计掌握软件设计工艺

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44.了解常见的软件架构模式，并学习软件设计流程，掌握需求能够根据需求选择合适的架构分析、概要设计、详细设计、模式进行系统设计编码、测试等软件设计过程问答环节这是一个开放式讨论时间，您可以在此提问任何关于课程内容、软件设计或相关技术问题我们将共同探讨和学习，并尝试解答您的疑惑请不要犹豫，积极参与互动，分享您的经验和想法，共同提升对软件设计的理解和应用问答环节将帮助您巩固所学知识，并为未来的软件设计实践提供宝贵的参考。