软件工程第四次作业

11.1 当你编写程序时是否会设计软件？软件设计和编码有什么不同？

• 我在编写程序是并不会设计软件，编写程序和设计软件是不同的概念。当软件质量被确定好时才会设计软件。在设计软件的时候，首要需求必须是被分析和被具体指定了。
• 在软件设计的过程中，设计工程是设计软件的概念之一。在开始软件设计时，需求应该被分析和建模。这个模型能够保证质量和在编码生成时能够进行改进。
• 在一个软件工程的内容中，首先需要的是改进项目的模型，而并不是项目本身。

软件设计和编码的不同

• 首先非常明确的是，软件设计不是编码，编码也不是软件设计。他们是项目不同组件所产生的。
• 设计是用来解决问题的逻辑的描述。
• 编码是实现设计的语言规范，他是运行在电脑上并提供预期结果的

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11.17 简要描述设计模型的四个元素。

1. 数据设计元素

   • 在数据设计元素中，创建了在高抽象级上表示的数据模型和信息模型。数据结构通常是软件设计的重要部分。在数据设计元素中可以存放类图，分析包，CRC模型，协作图，数据流图，控制流图，处理过程说明等。

   • 在体系结构级，数据设计关注文件或数据库，在构件级，数据设计考虑实现局部数据对象所需的数据结构

2. 体系结构设计元素

   • 软件的体系结构设计等效于房屋的平面图。软件体系结构设计元素提供了整个软件的整体视图。

   • 体系结构模型从以下三个来源导出：1. 关于将要构建的软件的应用域信息。 2. 特定的需求模型元素，如数据流图或分析类，现有问题中他们的关系和协作。 3. 可获得的体系结构风格和模式

   • 体系结构设计元素通常被描述成一组相互联系的子系统，且常常从需求模型的分析包中派生出来。

3. 接口设计元素

   • 软件的接口相当于一组房屋的门，窗和外部设施的详细绘图。软件接口设计元素描述了信息如何流入和流出系统，以及被定义为体系结构一部分的构件之间是如何通信的。

   • 接口设计有三个重要元素：1. 用户界面(User Interface) 2. 和其他系统、设备、网络、信息生成者或使用者的外部接口。3. 各种设计构件之间的内部接口。能够使软件进行外部通信，还能使软件体系结构中的构件之间进行内部的通信和协作。这些接口设计元素能够使软件进行外部通信，还能使软件体系结构中的构件之间进行内部通信和协作。

   • UI设计使软件工程中的主要活动，包含美学元素，人机工程元素，技术元素等。

   • 外部接口设计需要发送和接收信息实体的确定信息

   • 内部接口设计和构件级设计紧密相关。

4. 构建级设计元素

   • 软件的构件级设计相当于一个房屋中的每个房间的一组详图（规格说明）软件的构件级设计完整地描述了每个软件构件的内部细节。为此，构件级设计为所有局部数据对象定义数据结构，为所有在构件内发生的处理定义算法细节，并定义允许访问所有构件操作的接口。
   • 在面向对象的软件工程中，使用UML图表现的一个构件。能够反应整个构件图的整体规划。

12.2 举出2-3个例子，说明12.3.1节中提到的每一种体系结构风格的应用。

1. 以数据为中心的体系结构：

   数据存储位于这种体系结构的中心，其他构件会经常访问该数据存储，并对存储中的数据进行更新，增加，删除，或者修改。

   例子：

   图书目录查询系统：这里涉及到许多数据的管理，数据库的构建，存储等

   线上购书系统： 购书记录也是需要不断对数据进行访问删除存储。

   剪贴板：剪贴板是一个用来进行短时间的数据存储，并在文档/应用之间进行数据传递和交换的软件程序

2. 数据流体系结构：

   当输入数据经过一系列计算构件和操作构件的变换形成输出数据时，可以应用这种体系结构。

   例子：

   工程软件： 这里涉及到许多构件的前后关系，要经过一系列计算构件

   科学软件

   Unix 的Shell程序

3. 调用和返回体系结构：

   这种体系结构风格能设计出一个相对易于修改和扩展的程序结构。

   例子：

   任何I-O-P 申请。

   C语言或C++语言中所用到的使用函数时的结构

4. 面向对象体系结构

   系统的构件封装了数据和必须用于控制该数据的操作，构件间通过信息传递进行通信与合作

   例子：

   所有面向对象的程序，C++，Java中的面向对象的程序的内容

   基于GUI的应用程序，用来显示画面

5. 层次体系结构

   层次体系结构中定义了一系列不同的层次，每个层次各自完成操作，这些操作逐渐接近机器的指令集。

   例子：

   客户端服务器软件一般来说都是分层的

   一些应用功能要从底层操作系统分离的应用程序。

12.7 使用本章描述的设计方法开发PHTRS的软件体系结构。

PHTRS系统是城市公共工程部门开发路面坑洼跟踪和修补系统。

PHTRS采用的是以数据为中心的体系结构。数据中心是包含有坑洼信息，报告信息，修补信息的数据库。

体系结构基本上分为4个层次：

1. 用户界面层：是由网站和在用户桌面上的用户界面程序组成的。市民通过网站去登录并且报告一个坑洼信息。施工人员会用软件登录数据库并去生成工作顺序和损失报告。工程承包商用相同的软件去根据修补信息，比如修补员工的基本信息，特长，材料使用，修补时长等数据来更新坑洼情况。

2. 业务层：业务层是业务逻辑存在的地方。它包括业务组件，所有业务实体和定义了管理业务工作流的规则。

3. 数据访问层：这一层提供了更多的清晰性和数据安全性。数据只能够被类中定义的去访问数据库，并进行增删改。

4. 最后是数据库。 是设计中的最后一层