《模块的独立性》PPT课件.ppt

2. 模块的独立性,模块独立性的概念 模块完成独立的功能 符合信息隐蔽和信息局部化原则 模块间关连和依赖程度尽量小,模块独立性的度量,模块独立性取决于模块的内部和外部特征。 SD方法提出的定性的度量标准： 模块自身的内聚性 模块之间的耦合性, 偶然内聚：各成分之间并没有关系，只是把分散在多处的功能合在一起 逻辑内聚：仅仅是逻辑功能相关成分合在一起 时间内聚：必须在同一时间执行，并无功能逻辑的成分合在一起 过程内聚：过程顺序相关的功能成分合在一起 通讯内聚：需要对相同的外部数据进行操作的成分合在一起 顺序内聚：一个内部成分的输出是另一个内部成分的输入，将它们合起来 功能内聚：只完成单一的功能,低,高, 内容耦合：一个模块直接修改另一个模块的内容 公共耦合：两个以上的模块共同引用一个全局数据 外部耦合：若允许一组模块访问同一个全局变量 控制耦合：接收模块的动作依赖于控制信号 标记耦合：两个模块接口的参数包含相同的内部结构 数据耦合：仅是模块之间的数据传递 非直接耦合：模块之间没有消息传递,低,高,内聚-模块内部各成分之间的关联程度,耦合-模块之间的依赖程度,2. 模块独立性的度量之一：内聚性,一个模块内部各成分之间相互关联的强度 设计目标：高内聚(一模块的所有成分都直接参与 并且对于完成同一功能来说都是最基本的),软件设计的概念和原理,内聚：一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。 偶然内聚：一个模块完成一组任务，任务之间的关系很松散。公共语句。 逻辑内聚：若干个逻辑功能类似的任务组成一个模块。 时间内聚：若干个任务必须在同一段时间内执行。如初始化工作。,低内聚,中内聚,高内聚,过程内聚：模块内的处理元素是相关的，且必须以特定次序执行。 通信内聚：模块中所有元素都使用同一个输入数据，和/或产生同一个 输出数据。,顺序内聚：模块中所有处理元素和同一个功能密切相关，且这些处理必 须顺序执行。 功能内聚：所有处理元素属于一个整体，完成一个单一的功能。,模块A,模块B,模块C,S1; S2;,模块A,模块B,模块C,模块A,模块B,模块C,模块D,模块的内聚性类型：,低 巧合内聚 内 逻辑内聚 聚 时间内聚 性 过程内聚 通信内聚 信息内聚 高 功能内聚,模 块 独 立 性,弱(功能分散),强(功能单一),(1) 巧合内聚(偶然内聚),模块内各部分间无联系,A,B,C,M,MOVE O TO R READ FILE F MOVE S TO T,模块M中的三个语句没有任何联系 缺点：可理解性差， 可修改性差。,例:,(2) 逻辑内聚,把几种相关功能(逻辑上相似的功能)组合在一 模块内,每次调用由传给模块的参数确定执行 哪种功能。,逻辑内聚模块,A,B,C,E,F,G,A,B,C,EFG,A1,B1,C1,EFG模块内部逻辑,E、F、G逻辑 功能相似，组 成新模块EFG,公用代码段,公用代码段,缺点：增强了耦合程度（控制耦合）不易修改，效率低。,(3) 时间内聚,模块完成的功能必须在同一时间内执行，这些功能只 因时间因素关联在一起。 例如：初始化系统模块、 系统结束模块、 紧急故障处理模块等。,(4) 过程内聚,模块内各处理成分相关，且必须以特定次序执行。,过程内聚模块,建立方程组系数矩阵,全部任务纳入一个 模块，得到一过程 性模块,高斯消去法,回 代,高斯消去法解题流程,过程内聚模块,读入 成绩单,读入并审查 成绩单,审查 成绩单,统计 成绩,打印 成绩,统计并打印 成绩,(5) 通信内聚,模块内各部分使用相同的输入数据，或产生 相同的输出结果。,通信内聚模块例,产生工资报表,计算平均工资,职工工资记录,职工工资报表,平均工资,产生职工工资报表并计算平均工资模块,通信内聚模块例,开领 书单,登记 售书,发票,领书单,售 书 登记表,文件,删除,修改,(6)顺序内聚,一个内部成分的输出是另一个内部成分的输入， 将它们合起来。,顺序内聚模块,建立方程组系数矩阵,高斯消去法,回 代,高斯消去法解题流程,(7) 功能内聚,模块仅包括为完成某个功能所必须的所有成分。 ( 模块所有成分共同完成一个功能，缺一不可 ) 内聚性最强,功能内聚模块,建立方程组系数矩阵,高斯消去法,回 代,高斯消去法解题流程,模块独立性的度量之二：,耦合性是模块间相互依赖程度的度量，耦合的强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一个模块的点，以及通过接口的数据。 耦合性越高，模块独立性越弱,内容耦合：一个模块直接修改另一个模块的内容 公共耦合：两个以上的模块共同引用一个全局数据 外部耦合：若允许一组模块访问同一个全局变量 控制耦合：模块之间传递的参数含有控制信息 标记耦合：两个模块接口的参数包含相同的内部结构 数据耦合：模块之间通过参数交换数据信息。 非直接耦合：模块之间没有消息传递,低,高,耦合-模块之间的依赖程度,软件设计的概念和原理 - 耦合,非直接耦合 数据耦合 特征耦合 控制耦合 外部耦合 公共耦合 内容耦合,弱耦合,中耦合,较强耦合,强耦合,模块1,模块2,模块3,模块4,数据耦合 通过简单变量交换数据,特征耦合 通过数据结构交换数据,非直接耦合 模块之间没有信息传递,模块A,模块B,模块C,模块D,模块L,模块N,全局性数据结构 公共耦合,Flag=1?,S1,S2,模块1,控制耦合 模块之间传递的是控制信息,T,F,全 局 性简单变量 外部耦合,模块A,模块B,内容耦合 访问其它模块的内部数据 直接跳到其他模块内部执行,无耦合没有依赖关系,松散耦合有 少量依赖关系,紧密耦合有 很多依赖关系,耦合强度依赖的因素：,一模块对另一模块的引用 一模块向另一模块传递的数据量 一模块施加到另一模块的控制的数量 模块间接口的复杂程度,模块间耦合的类型：,低 非直接耦合 耦 数据耦合 合 标志耦合 性 控制耦合 外部耦合 公共耦合 高 内容耦合,模 块 独 立 性,弱,(低耦合),强,(中耦合),(较强耦合),(强耦合),(1) 非直接耦合,两个模块没有直接关系(模快1和模快2)，模块独立性最强。,模块1,模块2,模块3,模块4,(2) 数据耦合,一模块调用另一模块时，被调用模块的输入、 输出都是简单的数据，属松散耦合。,数据耦合举例,开发票,计算水费,单价 数量,金额,数据耦合举例,计算水电费,计算水费,计算电费,用水量,用电量,水费,电费,(3) 标记耦合(特征耦合),如两个模块通过传递数据结构(不是简单数据， 而是记录、数组等)加以联系，或都与一个数据 结构有关系, 则称这两个模块间存在标记耦合。,标记耦合举例,计算水电费,计算水费,计算电费,住户情况,水费,电费,住户情况,“住户情况”是一个数据结构，图中模块都与此数据结构有关。 “计算水费”和“计算电费”本无关，由于引用了此数据结构产生依赖关系，它们之间也是标记偶合。,将标记耦合修改为数据耦合举例,计算水电费,计算水费,计算电费,本月 用水量,本月 用电量,水费,电费,(4) 控制耦合,一模块通过开关量、标志、名字等控制信息， 明显地控制另一模块的功能。,控制耦合举例,A,计算平均分 或最高分,B,平均/最高,成绩,控制耦合举例,读入分数,输出结果,计算平均分,计算最高分,平均/最高?,调用逻辑性模块 B时，须先传递 控制信号(平均分 /最高分)，以选 择所需的操作。 控制模块必须知 道被控模块的内 部逻辑，增强了 相互依赖。,B,控制耦合增加了理解和编程的复杂性，调用模块 必须知道被调模块的内部逻辑，增加了相互依赖。 去除模块间控制耦合的方法： (1)将被调用模块内的判定上移到调用模块中进行； (2)被调用模块分解成若干单一功能模块。,改控制耦合为数据耦合举例,A,计算平均分,B1,平均成绩,最高成绩,计算最高分,B2,控制耦合举例,A,发奖牌,名次 (开关量),奖牌,控制耦合,被调用模块内 处理逻辑模式,功能A,功能B,判别,改控制耦合为数据耦合举例,A,发金牌,发银牌,发铜牌,(5) 外部耦合,一组模块均与同一外部环境关联(例如，I/O模块 与特定的设备、格式和通信协议相关联)，它们之 间便存在外部耦合。 外部偶合必不可少，但这种模块数目应尽量少。,(6) 公共耦合(公共数据区耦合),一组模块引用同一个公用数据区(也称全局数据区、公共数据环境)。 公共数据区指： 全局数据结构 共享通讯区 内存公共覆盖区等,公共耦合举例, 公共数据区,松散的公共耦合, 公共数据区,紧密的公共耦合,公共耦合举例,公共数据区,C,B,模块A、B、C间存在错综复杂的联系,公共耦合举例,所有的公共耦合关系,A,E,B,C,D,6个模块共享一 个公共数据区,F,公共耦合存在的问题：,(1)软件可理解性降低 (模块间存在错综复杂的连系) (2)软件可维护性差 (修改变量名或属性困难) (3)软件可靠性差 (公共数据区及全程变量无保护措施) 慎用公共数据区和全程变量!,(7) 内容耦合,一模块直接访问另一模块的内部信息(程序代码 或数据)。 最不好耦合形式 !,发生内容耦合的情形：,(1)一模块直接访问另一模块的内部数据 (2)一模块不通过正常入口转到另一模块内 (3)两模块有一部分代码重叠 (4)一模块有多个入口,模块化设计的原则和目标,耦合是影响软件复杂程度和设计质量的重要因素 目标：建立模块间耦合度尽可能松散的系统。,如何降低模块间耦合度？,(1) 如模块必须存在耦合，选择适当的耦合类型 原则：尽量使用数据耦合 少用控制耦合 限制公共耦合的范围 坚决避免使用内容耦合 (2) 降低模块间接口的复杂性,接口复杂性与耦合类型的关系：,接 口 复 杂 性,接口方式,接口数据 的复杂性,无接口关系,直接引用,过程调用语句,数据项作参数,数据结构，变 量名作参数,