第八章 软件设计基础
1.软件设计（名词解释）
a)为使一软件系统满足规定的需求而定义系统或部件的体系结构、部件、接口和其他特征的过程；
b)设计过程的结果。
2.软件设计的核心思想
复杂度控制
分解、抽象、层次性
第九、十章 软件体系结构设计与构建
1.体系结构概念
部件+连接件+配置
部件：承载系统主要功能，包括处理与数据
连接件：定义部件间的交互，是连接的抽象表示
配置：定义了部件和连接件之间的关联方式，将它们组织称系统的总体结构
2.体系结构的风格的优缺点
常见风格模式：
(1）主程序/子程序风格
部件：程序、函数、模块
连接件：它们之间的调用
控制从子程序层次结构顶部开始且向下移动
层次化分解：基于定义使用关系
单线程控制
隐含子系统结构：子程序通常合并成模块
层次化推理：子程序的正确性依赖于它调用的子程序的正确性
优点：流程清晰，易于理解；强控制性。
缺点：a.程序调用是一种强耦合的连接方式，非常依赖交互方的接口规格，使得系统难以修改和复用； b.基于程序调用（声明－使用）关系的连接方式限制了各部件之间的数据交互，可能会使得不同部件使用隐含的共享数据交流，产生不必要的公共耦合，进而破坏它的“正确性”控制能力。
实现：功能分解、集中控制，每个构件一个模块实现，主要是单向依赖。使用utility或tools等基础模块
(2）面向对象式风格
部件: 对象或模块
连接件: 功能或调用（方法）
数据表示对于其他对象是隐藏的
对象负责保持数据表示的完整性（例如一些不变量）
每个对象都是自主代理
优点：内部实现的可修改性；易开发、易理解、易复用的结构组织。
缺点：接口的耦合性；标识的耦合性；副作用（Ex：A和B都修改C）。
适用于核心问题是识别和保护相关机构信息（数据）的应用
数据表示和相关操作封装在抽象数据类型，例: 抽象数据类型
实现：任务分解，（委托式）分散式控制，每个构件一个模块实现，使用接口将双向依赖转换为单向依赖
将每个构件分割为多个模块，以保证单向依赖，使用utility或tools等基础模块
(3）分层风格
上层调用下层，禁止逆向调用，跨层调用
部件: 通常是程序或对象的集合
连接件: 通常是有限可见度下的程序调用或方法调用
优点：设计机制清晰，易于理解；支持并行开发；更好的可复用性与内部可修改性。
缺点：交互协议难以修改；性能损失；难以确定层次数量和粒度。
应用：适用于包含不同类服务的应用，而且这些服务能够分层组织
尤其当应用可能在某些层改变，例如交互，通信，硬件，平台等
例子:分层通信协议，每一层在某种程度的抽象上提供了通信的基底，低层定义了低层次的交互最底层是硬件连接（物理层）
实现：关注点分离（每层逐次抽象），层间接口使用固定协议（固定控制），每层一或多个模块实现，单向依赖，层间数据传递建立专门模块，使用utility或tools等基础模块
(4）MVC风格
模型——视图——控制器
Model子系统被设计成不依赖任何View或Controller子系统
它们状态的改变会传播到View子系统
部件：Model部件负责维护领域知识和通知视图变化；View部件负责给用户显示信息和将用户手势发送给控制器；Controller改变模型的状态、将用户操作映射到模型更新、选择视图进行响应
连接件: 程序调用，消息，事件
优点：易开发性；视图和控制的可修改性；适宜于网络系统开发的特征。
缺点：复杂性；模型修改困难。
适用于以下应用:在运行时，用户界面的改变很容易且是可能的
用户界面的调整或移植不会影响该应用功能部分的设计和编码
例:Web 应用
实现：特定技术，通常专用于WEB：Model与Controller单向，Controller与View双向，Model与View双向
典型实现：View：JSP，HTML；Controller：Servlet；Model：JavaBean
3.体系结构设计的过程
分析关键需求和限制条件；
通过选择体系结构风格，确定顶层架构；
实现功能需求的逻辑映射；
通过构件的逐层设计从逻辑视角向物理视角的转化；
添加辅助构件；
完善构件之间接口的定义；
完善数据的定义。
迭代过程3-8
安全与网络分布：方案比较
方案一：哪个接口更多、更复杂？ 将RMI置于更少、更简单的层间接口
方案二：哪两层之间更内聚？将RMI置于更不内聚的层间接口
方案后果：更简洁、更易于修改
方案一：Mainui只包含登录
方案二：Mainui包含登录和主界面
关键区分：是否需要共同的主界面、界面一样
4.包的原则
最高原则：包与包之间不能有重复和冗余、复用发布等价原则、共同封闭原则、共同复用原则、无环依赖原则、稳定依赖原则、稳定抽象原则
（1）复用发布等价原则REP
（不要把很多用例放在一个包）为复用者聚合构件（类），单一的类通常不可复用，几个协作类组成一个包
一个包中的类应该形成一个可复用和可发布的模块，模块提供一致的功能，减少复用者的工作
（2）共同封闭原则CCP
最小化变化给程序员造成的影响
（不要把一个用例拆成多个包）当一个变化是必要的，如果该变化影响尽可能少的包，则对程序员是有利的，因为需要时间编译和链接以及重新生效
把具有相似闭包的类聚合在一起，包闭合了预期的变化
限制对一些包的修改，减少包的发布频率，减少程序员的工作
（3）共同复用原则CRP
根据公共复用给类分组，避免给用户带来不必要的依赖
常常导致细分包，获得更多更小更集中的包，减少复用者的工作
CCP和CRP原则相互排斥，例如它们不能同时被满足：CRP使得复用者的工作更简单，而CCP使维护者的生活更简单；CCP努力让包尽可能大，而CRP设法让包很小。项目的早期，架构师可能以CCP为主导来辅助开发和维护。架构稳定后，架构师可能重构包结构，为了外部复用者而最大化CRP。
（4）无环依赖原则ACP
包的依赖结构应是一个有向无环图
一块块地稳固和发布项目，以自上而下的层次结构组织包依赖
解决：分解包／抽象依赖
（5）稳定依赖原则SDP
例如：向下接口的依赖是不稳定依赖
（6）稳定抽象原则SAP
稳定包应是抽象包，不稳定包应是具体包
稳定包包含高层设计，抽象它们使得对扩展开发对修改关闭（OCP）。一些灵活性留在稳定的难以改变的包中。
对象创建：方案一: Spring方案,需要事先明确依赖关系
在程序启动时,第三方(初始化程序)一次性创建完成对象实例并set给上一层
Service：View——Logic；DAO: Logic——Data
方案二: 也适用于非层间的包依赖解除
构造一个第三方(Factory)负责创建具体对象实例
上层和下层都依赖于第三方，但第三方可以视作例外（即不影响层间独立关系）
5.体系结构构件之间接口的定义
根据分配的需求确定模块对外接口，如逻辑层接口根据界面的需求得到，数据层接口根据逻辑层调用得到
根据刺激与响应确定接口，依据详细规格明确接口内容（数据、返回值）
（1）通常情况下，VIEW的required接口可以直接作为相应Logic的Provided
（2）通常情况下，LOGIC的required接口需要分解为同层模块和不同Data的Provided
（3）Data一般没有层间依赖，接口通常来自于上一层的相应模块
【示例】saleLogic的其他接口来源 :
（1）其他被归类为saleLogic模块承担的需求，如退货用例
（2）同层模块间的依赖
解除双向依赖：需要被抽象为一个独立接口和独立包，saleLogic再导入上面的包
独立接口和独立包也属于saleLogic模块最终承担的Provide接口，也需要转化为对Data的Required接口
在分析其他模块时逐步完善，例如进行礼品赠送时查看特定客户的销售记录、库存分析时查看一定时间段内的销售记录或特定商品的销售记录
在独立接口和独立包中定义有限制的领域类供外界使用，例如对象限制为查询接口，限制数据种类等等
6.体系结构开发集成测试用例：Stub和Driver
（1）依据模块接口建立桩程序Stub——为了完成程序的编译和连接而使用的暂时代码，对外模拟和代替承担模块接口的关键类，比真实程序简单的多，使用最为简单的逻辑
【示例】P177 SalesBLService_Stub
（2）编写驱动程序，在桩程序帮助下进行集成测试
View的测试比较特殊，其他层都需要增加Driver进行测试
可以基于Junit编写Driver；基于接口规格设计测试用例
开发View层时：需要logic的stub
开发logic层时：需要模仿view的driver，需要data的stub，需要模拟同层调用的driver和stub
开发data层时：需要模拟logic的driver
（3）持续集成：逐步编写各个模块内部程序，替换相应的桩程序
真实程序不仅实现业务逻辑，而且会使用其他模块的接口程序（真实程序或者桩程序）
开始：客户端: view driver, logic stub, data stub；服务器端: logic driver, data stub
进展：客户端: (逐步替换)driver,逐步替换logic stub, data stub；服务器端: logic driver, 逐步替换 data stub
最后联调：使用真实的客户端和服务器
第11章 人机交互设计
1.可用性（名词解释）
易用性是人机交互中一个既重要又复杂的概念。它不仅关注人使用系统的过程，同时还关注系统对使用它的人所产生的作用，因为比较复杂，所以易用性不是一个单一的质量维度，而是多维度的质量属性。从易于度量的角度讲，易用性的常用维度包括：易学性、易记性、有效率、低出错率和主观满意度。
2.界面设计的注意事项及解释（至少5个）
【题型】例子违反了哪条界面设计原则
（1）不要暴露内部结构
例子：该设计明显暴露了软件结构，三个独立软件过程：创建、更新、解除
（2）展示细节——所见即所得
（3）常见界面类型：软件系统通常同时使用多种界面类型，以适应差异性的用户和任务。
3.精神模型，差异性
（1）精神模型就是用户进行人机交互时头脑中的任务模型
依据精神模型可以进行隐喻（Metaphor）设计：隐喻又被称为视觉隐喻，是视觉上的图像，但会被用户映射为业务事物。用户在识别图像时，会依据隐喻将控件功能与已知的熟悉事物联系起来，形成任务模型；隐喻本质上是在用户已有知识的基础上建立一组新的知识，实现界面视觉提示和系统功能之间的知觉联系。
（2）用户希望看到的+希望用户看到的：识别并添加哪些能够帮助用户完成任务的功能，任务的频率也要纳入考虑
常见错误：加入一些容易加入（例如正好是一个独立的软件过程）的功能，这会扰乱用户的精神模型，影响使用过程的顺利性
（3）新手用户：关注易学性，进行业务导航，尽量避免出错
专家用户：关注效率
熟练用户：在易学性和效率之间进行折中
好的人机交互应该为不同的用户群体提供差异化的交互机制。
既为新手用户提供易学性高的人机交互机制（图形界面）
又为专家用户提供效率高的人机交互机制（命令行、快捷方式、热键）
4.导航、反馈、协作式设计
（1）导航
主动将自己的产品和服务简明扼要地告诉用户，目的是为用户提供一个很好的完成任务的入口，好的导航会让这个入口非常符合人的精神模型。
全局结构按照任务模型将软件产品的功能组织起来，并区分不同的重要性和主题提供给不同的用户。全局结构常用的导航控件包括窗口、菜单、列表、快捷方式、热键等等。全局结构的设计主要以功能分层和任务交互过程为主要依据。
局部结构通过安排界面布局细节，制造视觉上的线索来给用户提供导航。局部结构常用的导航控件包括可视化控件布局与组合、按钮设置、文本颜色或字体大小等等。局部结构的设计主要以用户关注的任务细节为主要依据。
（2）反馈
让用户能够意识到行为的结果，但不能打断用户工作时的意识流
用户喜欢较短的响应时间；较长的响应时间（>15秒）具有破坏性；
用户会根据响应时间的变化调整自己的工作方式；
较短的响应时间导致了较短的用户思考时间；较快的节奏可能会提高效率，但也会增加出错率；
根据任务选择适当的响应时间：打字、光标移动、鼠标定位：50～150毫秒；简单频繁的任务：1秒；普通的任务：2～4秒；复杂的任务：8～12秒
响应时间适度的变化是可接受的；意外延迟可能具有破坏性；经验测试有助于设置适当的响应时间。
（3）协作式设计
A.简洁设计（摘要图片优于文字描述）
列举、隐藏、赋予（标签、图标等线索暗示）
B.一致性设计（确认与删除键相对位置不一致）
C.低出错率设计（用具体的指导来提示用户出错）
限制输入：列表、可选框等选择性组件代替输入框；按钮代替命令行；限定输入：类型，范围，格式…
限制范围：简单化单步操作
辅助：事前提示；事后检查；随时可以撤销
D.易记性设计
减少短期记忆负担；使用逐层递进的方式展示信息；使用直观的快捷方式。重新认知比记忆更容易；设置有意义的缺省值，可以帮助用户减少记忆负担。
链接
👉软件工程与计算II重点整理(第1-5章)
👉软件工程与计算II重点整理(第6-7章)
👉软件工程与计算II重点整理(第12-15章)
👉软件工程与计算II重点整理(第16-19章)
👉软件工程与计算II重点整理(第20-23章)