第七章思考题——地信1902赵佳乐

1.软件设计的目标及主要任务有哪些?

软件设计阶段的基本目标是构造系统“怎么做”的模型描述。

总体设计，也称为概要设计，软件结构设计，或高层设计。 体系结构设计：定义软件模块(构件)及模块之间的关系。 接口设计：包括用户接口（界面）、外部接口、内部接口。 数据设计：软件涉及的数据结构、文件系统的结构、数据库的表结构等。 软件详细设计，也称为（模块）过程设计，或低层设计。 模块内部细节设计：包括模块所需的算法和数据结构等。

2.什么是模块（构件）化设计思想？

 

模块是一个独立命名的，拥有明确定义的输入、输出和特性的程序实体。 把一个大型软件系统的全部功能，按照一定的原则合理地划分为若干个模块，每个模块完成一个特定子功能，所有的这些模块以某种结构形式组成一个整体，这就是软件的模块化设计（Modular Design）。 软件模块化设计可以简化软件的设计和实现，提高软件的可理解性和可测试性，并使软件更容易得到维护。 分解、抽象、逐步求精、信息隐蔽和模块独立性，是软件模块化设计的指导思想。

3.模块独立性的两个度量标准是什么？

模块独立性由两个定性标准度量 模块自身的内聚（Cohesion），也称为块内联系，指一个模块内部元素彼此结合的紧密程度。 模块之间的耦合（Coupling)，也称为块间联系。

模块独立性愈高，则块内联系越强，块间联系越弱，即高内聚，低耦合。

 

4.内聚和耦合的含义是什么？各有那些种类？请举例说明每一类型。

内聚性是从功能的角度对模块内部聚合能力的量度。 高内聚是模块独立性追求的目标。

功能性内聚（解析XML文档模块）、顺序性内聚（规则引擎）、通信性内聚（学生管理系统的数据库CRUD操作）、过程性内聚（读/写文件操作）、时间性内聚（初始化模块）、逻辑性内聚（一个输出设备模块将打印机类和显示器类封装 到同一个包里，该包即输出设备模块。打印机类和显 示器类虽然都具有输出功能，但是具有不同的职责。）、偶然性内聚（一个处理正方形的模块有两个功能：计算面积， 画出这个正方形。）。

耦合性是对一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。 耦合性的强弱取决于模块间接口的复杂程度，以及通过接口的数据类型和数目。 弱耦合是模块独立性追求的目标。

非直接耦合（同级模块相互之间没有信息传递，即没有耦合。 非常底层的模块，自给自足，可以无耦合。 较高层的模块，通常需要重用其他模块的功能，产生耦合。）、数据耦合（调用下属模块时，如果交换的都是简单变量，便构成数据耦合。 要点：通过参数传递，而不是通过全局数据、配置文 件、共享内存等其他方式； 传递的是基本数据类型，不是数据结构。）、特征耦合（数据结构耦合）（调用下属模块时，如果交换的是数据结构，便构成特征耦合。由于传递的是数据结构，不仅数据量增加，而且会使模块的相关性增加。）、控制耦合（模块间传递的信息不是一般的数据，而是作为控制信息的开关值或标志量。 例如，逻辑性内聚的模块调用就是典型的控制耦合。）、外部耦合（若允许一组模块访问同一个全局变量，可称它们为外部耦合。）、 公共耦合（若允许一组模块访问同一个全局性的数据结构，则称它们为公共耦合。全局性的数据结构可以是共享的通信区、公共的内存区域、任何存储介质文件、物理设备等。）、内容耦合（若一个模块可以直接访问另一个模块中的内部数据，或者一个模块直接转到另一个模块的内部，或者一个模块有多个入口，则称为内容耦合。）

5.为什么要高内聚和低耦合？高内聚低耦合是否意味着内聚越高越好，耦合越低越好呢？

在软件设计中通常用耦合度和内聚度作为衡量模块独立程度的标准。划分模块的一个准则是高内聚低耦合。从模块粒度来看，高内聚：尽可能类的每个成员方法只完成一件事（最大限度的聚合）； 低耦合：减少类内部，一个成员方法调用另一个成员方法。从类角度来看， 高内聚低耦合：减少类内部，对其他类的调用；从功能块来看 高内聚低耦合：减少模块之间的交互复杂度（接口数量，参数数据）即横向：类与类之间、模块与模块之间；纵向：层次之间；尽可能，内容内聚，数据耦合。

并不是内聚越高越好，耦合越低越好，真正好的设计是在高内聚和低耦合间进行平衡，也就是说高内聚和低耦合是冲突的。最强的内聚莫过于一个类只写一个函数，这样内聚性绝对是最高的。但这会带来一个明显的问题：类的数量急剧增多，这样就导致了其它类的耦合特别多，于是整个设计就变成了“高内聚高耦合”了。由于高耦合，整个系统变动同样非常频繁。对于耦合来说，最弱的耦合是一个类将所有的函数都包含了，这样类完全不依赖其它类，耦合性是最低的。但这样会带来一个明显的问题：内聚性很低，于是整个设计就变成了“低耦合低内聚”了。由于低内聚，整个类的变动同样非常频繁。真正做到高内聚、低耦合是很难的，很多时候未必一定要这样，更多的时候“最适合”的才是最好的，不过、审时度势、融会贯通、人尽其才、物尽其用，才是设计的王道。