架构风格例子
- 管道/过滤器：像流水线，每个工人（过滤器）完成特定任务，原料（数据）在流水线（管道）中流动
- 层次结构：像公司组织架构，董事长→总经理→部门经理→员工，层层调用
- 事件驱动：像电梯系统，按下按钮（触发事件）→系统响应→执行相应操作
2.3 软件工程
一、教学目标
Section titled “一、教学目标”掌握软件架构、需求工程、软件设计、软件实现等软件工程的核心概念和方法。
二、核心讲解
Section titled “二、核心讲解”1. 软件架构
Section titled “1. 软件架构”核心问题：能否达到架构级的软件复用
软件架构风格：
| 风格名称 | 说明 | 举例 |
|---|---|---|
| 数据流风格 | 批处理序列、管道/过滤器 | 流水线作业 |
| 调用/返回风格 | 主程序/子程序、数据抽象和面向对象、层次结构 | 公司组织架构 |
| 独立构件风格 | 进程通信、事件驱动的系统 | 电梯系统 |
| 虚拟机风格 | 解释器、基于规则的系统 | 脚本解释器 |
| 仓库风格 | 数据库系统、黑板系统、超文本系统 | 数据库 |
架构评估：
- 基于调查问卷（或检查表）的方式
- 基于场景的方式（最常用）
- 基于度量的方式
基于场景的方式包括：
- 架构权衡分析法（ATAM）
- 软件架构分析法（SAAM）
- 成本效益分析法
软件架构五风格
数据流 + 调用返回 + 独立构件 + 虚拟机 + 仓库
2. 需求的层次
Section titled “2. 需求的层次”| 需求类型 | 含义 | 记忆 |
|---|---|---|
| 常规需求 | 用户认为系统应该做到的功能或性能，实现越多用户会越满意 | 满意 |
| 期望需求 | 用户想当然认为系统应具备的功能或性能，未实现会让用户不满意 | 不满意 |
| 意外需求 | 用户要求范围外的功能，实现用户会更高兴，但不实现也不影响购买决策 | 惊喜 |
3. 需求获取与分析
Section titled “3. 需求获取与分析”需求获取方法： 用户访谈、问卷调查、采样、会议讨论法、界面原型法、情节串联板、联合需求计划等
好的需求特性：无二义性、完整性、一致性、可测试性、确定性、可跟踪性、正确性、必要性
结构化分析（SA方法）：
- 核心：数据字典
- 三个层次的模型：
- 行为模型：状态转换图（STD）
- 功能模型：数据流图（DFD）
- 数据模型：实体联系图（E-R图）
面向对象分析（OOA方法）：
- 基本任务：运用面向对象方法，对问题域进行分析和理解，找出所需的类和对象
- OOA模型：
- 用例模型（分析阶段的核心工作）
- 分析模型（静态模型+动态模型）
4. 软件设计
Section titled “4. 软件设计”结构化设计（SD）：
- 基本思想：将软件设计成由相对独立且具有单一功能的模块组成的结构
- 两个阶段：概要设计、详细设计
- 基本原则：高内聚，低耦合
- 内聚：模块内部各成分之间的联系程度
- 耦合：模块之间联系的程度
面向对象设计（OOD）：
- 基本思想：抽象、封装和可扩展性
- 可扩展性：通过继承和多态来实现
- 主要任务：对类和对象进行设计（最重要的组成部分）
- 核心问题：如何同时提高软件的可维护性和可复用性
设计模式：
| 分类方式 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| 处理范围不同 | 类模式 | 处理类和子类之间的关系（静态关系） |
| 对象模式 | 处理对象之间的关系（动态性） | |
| 用途不同 | 创建型模式 | 用于创建对象（工厂方法、抽象工厂、原型、单例、建造者） |
| 结构型模式 | 处理类或对象的组合（适配器、桥接、组合、装饰、外观、享元、代理） | |
| 行为型模式 | 描述类或对象的交互以及职责的分配（职责链、命令、解释器、迭代器、中介者、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者） |
SD设计原则
高内聚，低耦合
5. 软件实现
Section titled “5. 软件实现”软件编码：
- 程序设计风格：源程序文档化、数据说明、语句结构、输入/输出方法
- 程序复杂性度量：定量度量软件的性质
- 编码效率：程序效率、算法效率、存储效率、I/O效率
软件测试：
| 测试方法 | 分类 | 说明 |
|---|---|---|
| 静态测试 | - | 被测试程序不在机器上运行，采用人工检测和计算机辅助静态分析手段检测 |
| 对文档的静态测试 | 以检查单的形式进行 | |
| 对代码的静态测试 | 桌前检查、代码走查、代码审查、静态分析工具等 | |
| 动态测试 | 白盒测试（结构测试） | 测试人员对软件内部结构和实现细节有详细了解，检查程序内部逻辑和结构 |
| 黑盒测试（功能测试） | 测试人员不关心软件内部的实现细节，只关注程序的输入和输出结果 |
三、通俗例子
Section titled “三、通俗例子”需求层次例子
- 常规需求：手机能打电话、发短信
- 期望需求：手机电池能用一天、屏幕清晰
- 意外需求：手机有无线充电功能（用户没要求但很惊喜）
高内聚低耦合例子
- 高内聚：一个模块只做一件事，如”用户登录模块”只负责登录，不负责注册、密码修改等
- 低耦合：模块间依赖尽量少，如”订单模块”只需要知道”用户ID”，不需要知道用户的详细信息
四、知识点速记
Section titled “四、知识点速记”| 知识点 | 关键要点 | 记忆口诀 |
|---|---|---|
| 架构五风格 | 数据流、调用返回、独立构件、虚拟机、仓库 | 五风格 |
| 需求三层次 | 常规（满意）、期望（不满意）、意外（惊喜） | 三层次 |
| SA三模型 | STD（行为）、DFD（功能）、E-R图（数据） | 三模型 |
| SD原则 | 高内聚，低耦合 | 原则 |
| OOD三思想 | 抽象、封装、可扩展性（继承+多态） | 三思想 |
| 设计模式三分类 | 创建型、结构型、行为型 | 三分类 |
| 测试两方法 | 静态（文档+代码）、动态（白盒+黑盒） | 两方法 |
五、课后作业
Section titled “五、课后作业”课堂测验（真题模拟版）
Section titled “课堂测验（真题模拟版）” 练习
某公司要开发一个语音识别系统，该系统需要一系列的处理构件（如：采样、分帧、去噪、特征提取、解码等），数据在这些构件之间顺序流动，且上一个构件的输出直接作为下一个构件的输入。这种应用场景最适合采用的软件架构风格是（ ）
练习
在模块化设计中，如果模块A直接操作模块B内部的私有数据（如直接修改B的全局变量或内部表），则这两个模块之间的耦合类型属于（ ）。这是最差的一种耦合，应尽量避免。
练习
某开发团队在设计一个画图软件时，要求能够动态地切换不同的画笔形状（如圆形笔、方形笔、毛笔）。为了保证系统的扩展性（未来可以轻松添加新笔型而不修改现有代码），最适宜采用的设计模式是（ ）
练习
关于软件测试，以下说法正确的是（ ）
六、重点总结
Section titled “六、重点总结”本节必记考点 ⭐⭐⭐⭐⭐
Section titled “本节必记考点 ⭐⭐⭐⭐⭐”- 软件架构五风格：数据流、调用返回、独立构件、虚拟机、仓库
- 需求三层次：常规需求、期望需求、意外需求
- SA三模型：STD、DFD、E-R图
- SD原则：高内聚，低耦合
- OOD三思想：抽象、封装、可扩展性
- 设计模式三分类：创建型、结构型、行为型
- 测试两方法：静态测试、动态测试（白盒+黑盒）