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软件系统设计
—— 帮助你从程序员上升为系统设计师
—— 搞清楚"设计什么"以及"如何设计"
林 锐 博士
http://www.chinaspis.com linrui@chinaspis.com
上 海 漫 索 计 算 机 科 技 有 限 公 司
目录
1. 软件系统设计基本概念
2. 体系结构设计
3. 用户界面设计
4. 数据库设计
5. 模块设计
6. 数据结构与算法设计
7. 小结
参考书:《软件工程与项目管理解析》,林锐 著,电子工业出版社,2003
1. 软件系统设计基本概念
1.1 基本概念
设计师与程序员的地位.系统设计的技术难度要比编程,测试的高.所以程序员,测试员称为"员",而设计师尊称为"师".
系统设计的好坏在根本上决定了软件系统的优劣.我们可以断言"差的系统设计必定产生差的软件系统",但是不能保证"好的系统设计必定产生好的软件系统".因为在设计之前有需求开发工作,在设计之后还有编程,测试和维护工作,无论哪个环节出了差错,都会把好事搞砸了.
据说上帝把所有的女士都设计成天使,可是天使们在下凡的时候,有些人双脚先着地,有些人脸先着地.上帝的这一疏忽让很多女士伤透了心.所以我们在开发软件时,一定要吸取这个教训.
系统设计之源是软件需求,包括"功能性需求"与"非功能性需求".系统设计的目标就是使所设计的系统能够被开发方顺利地实现,并且恰如其分地满足用户的需求,使开发方和用户的利益极大化.开发人员不万不能偏离需求,为了追求技术的先进性而开展系统设计工作.
依据"分而治之"的思想,我们把系统设计过程划分为两个阶段:高层设计阶段和详细设计阶段.高层设计阶段的重点是体系结构设计.详细设计阶段的重点是用户界面设计,数据库设计,模块设计,数据结构与算法设计等.
著名3D游戏软件Quake设计师Michael Abrash 的总结:"所有真正杰出的设计一旦被设计好,看起来都是那么的简单和显而易见.但是在获得杰出设计的过程中,需要付出令人难以置信的努力."
1. 软件系统设计基本概念
系统设计过程示意图
1. 软件系统设计基本概念
1.2 软件系统与人体的比喻
体系结构如同人的骨架.如果某个家伙的骨架是猴子,那么无论怎样喂养和美容,这家伙始终都是猴子,不会成为人.人的身材大小取决于骨架大小,天生小个子的人基本上不可能成为威猛的大汉,后天再努力(例如锻炼和吃喝)也白搭.由此可见,体系结构乃是系统设计的重中之重.
用户界面如同人的外表,最容易让人一见钟情或一见恶心.象人类追求心灵美和外表美那样,软件系统也追求(内在的)功能强大和(外表的)界面友好.我们在设计软件时不要沉迷于技术,而要多多思考什么样的界面才能让用户更加喜欢.
数据库是存储和处理数据用的.人体的数据库是大脑,知识相当于数据,全存在大脑里.如果脑子里存储的知识很多,那么这个人就显得博学.如果脑子处理知识的速度很高,那么这个人就显得聪明.数据库设计的主要挑战是"高速处理大容量的数据".
模块如同人的器官.每个器官都具有特定的功能,器官们依附在骨架上.模块是软件系统的部件,它们安插在体系结构上(否则运行起来掉光光了).在设计模块时要重视功能独立性,还要追求"高内聚,低耦合" .
数据结构与算法如同人的神经和肌肉,它分布在全身,让器官具有生命并能发挥功能.人之所以能够全身运动,那是无数的神经和肌肉在起作用.如果局部的神经和肌肉失效了,那么会导致对应的器官残废.如果全局的神经和肌肉失效了,那么人就瘫痪了.同理,数据结构与算法也有全局和局部之分,都要慎重设计.
1. 软件系统设计基本概念
1.3 漫谈设计模式
20世纪90年代,面向对象(Object-Oriented)方法与技术在国内软件业界十分火爆,人们热衷于谈论"对象"并引以为荣.十多年来,人们发表,出版了无数的文章和书籍.现在,该写的似乎都写完了,没有新花样玩了,真是一片无聊.设计模式(Design Pattern)及时问世,面向对象爱好者们终于有了新的追求.
1995年,Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides(戏称"四人帮")出版了Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software,该书的中译本已于2000年出版 .

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