第七章-面向数据流的设计方法课件

面向数据流的设计方法2009.11基本概念 面向数据流的设计方法（SD）是根据需求阶段对数据流的分析（数据流图和数据字典）设计软件结构

SD以数据流图为基础，它定义了把DFD变换成软件结构的不同映射方法映射DFD(问题结构)软件系统的结构(程序结构)TheDataFlowHierarchyPabxyp1p2p3p45abcdefglevel0level1数据流模型在数据流模型中，将系统分解为一系列功能模块。这种结构包括批处理和管道及过滤器。在体系结构中的每一个成份都有一套输入和输出数据，都依输入-处理-输出的方式工作。进行数据变换的构件叫做过滤器。把数据从一个过滤器的输出导入到另一个过滤器的输入，就叫做管道。在系统中，各个过滤器必须是相互独立的，每一个过滤器对它的上游或下游的过滤器的情况是不知道的，也不能做任何假设。如果要求最终的输出结果与各个过滤器的执行次序相关，就是一个数据流方式的体系结构。这种结构的优点是：数据流程设计明确，直接支持复用，系统容易维护和升级，可以进行某些性能分析（如流量、死锁等），容易支持并行计算。SD系统结构特征可归纳为

两种典型形式：变换型结构事务型结构数据流图可分为两种类型：

变换型数据流事务型数据流变换中心输入输出变换型结构事务中心接受路径动作路径基本模型特征事务型结构由输入、变换中心和输出三部分组成具有在多种事务中选择执行某类事物的能力变换型数据流结构事务型数据流结构传入变换传出变换中心传入部分传出部分事务分析事务中心动作1动作2动作3接受接受部分变换流示意图：信息以“外部世界”所具有的形式进入系统，经过处理后又以这种形式离开系统信息时间信息流输入流输出流交换流外部表示内部表示变换型数据流举例输入信息物理输入格式检查处理显示正确信息结果物理输出数据变换中心逻辑输入逻辑输出传入部分传出部分特点：具有明确的传入、变换(或称主加工)和传出界面的DFD事务型数据流图举例IMLNOABCDFEGH大型系统DFD中,变换型和事务型结构往往共存:T事务中心传入变换传出SD设计过程确定信息流的类型划定流界将数据流图映射为程序结构提取层次控制结构精化结构精化数据流图流的类型确定事务中心和各动作路径确定输入、输出流界映射为变换结构映射为事务结构提取控制结构利用启发式策略精化软件结构描述接口和全局数据结构复审详细设计事务分析变换分析主模块输入模块主加工模块输出模块事务控制模块接受模块动作发送模块动作1模块动作2模块动作3模块由变换分析产生由事务分析产生一变换分析设计方法步骤：(1)复审基本系统模型

指顶层DFD和由外部提供的信息（2）复审和精化软件数据流图 对DFD进行精化，直到获得足够详细的DFD。期望达到：每个变换对应一个独立的功能，用一个高内聚的模块实现。SafeHomede的第3层DFD读取传感器数据传感数据获取响应信息产生拨号脉冲连通电话网选择电话号码建立警报条件置传感数据标识配置信息配置数据产生警报信号产生显示格式化显示号码表电话号码电话号码对应音频电话拨号音频警报类型警报数据格式化标志类型和位置传感器信息（3）确定DFD的特性，判定为变换流还是事务流

主要根据主流的信息流类型判定，支流用于精化（4）区分传入、变换中心、传出部分，在DFD上标明分界线BCADEQPRWUVabcedrpuwv变换中心传入部分传出部分(5)第一级分解(建立初始框架)设计顶层和第一层模块第一级分解的方法MCMTMAME第一级分解后的SCMCMTMAME第一层顶层c,ec,eu,wu,w传入模块传出模块中心变换模块第一级分解后的SC(另一种画法)MCMA1ceu,wc,pQPReprrw,uw传入分支模块中心加工分支模块传出分支模块MA2ME1ME2(6)第二级分解(分解SC各分支)自顶向下分解，设计出每个分支的中、下层模块传入分支的分解

(1)MACBAbacEDdec,e传入分支的分解

(2)MAGetCbacRead

Ddec,eB

to

CbcdeabGetEGetBD

to

EAtoBReadD传出分支的分解

MEWWriteVuuw,uvvvPutUUtoVMEUWriteWwwuw,uV(1)(2)中心加工分支的分解MTPQRec,pru,wpr（7）采用启发式设计策略，精化所得软件结构 以模块独立为指导思想，追求：高内聚、低耦合、易实现、易测试和易维护例：SafeHomede的第0层DFD

SafeHomede软件系统用户命令和数据显示信息控制面板传感器传感器状态警铃电话线警告类型电话号码拨音控制面板显示SafeHomede的第1层DFD控制面板与用户交互控制面板显示密码电话号码拨音传感器状态显示信息配置请求用户命令和数据配置系统警铃电话线传感器配置信息显示信息和状态监控传感器激活／不激活系统传感器信息密码处理警告类型检验id信息开始停止状态信息监控传感器的第2层DFD电话号码拨音传感器数据配置数据显示格式配置信息产生警告信息拨号异常数据判别传感器信息读传感器警告类型传感器id类型传感器id类型定位SafeHomede的第3层DFD读取传感器数据传感数据获取响应信息产生拨号脉冲连通电话网选择电话号码建立警报条件置传感数据标识配置信息配置数据产生警报信号产生显示格式化显示号码表电话号码电话号码对应音频电话拨号音频警报类型警报数据格式化标志类型和位置传感器信息书P215页，程序结构

任何情况下都可使用变换分析方法设计软件结构，但如数据流具有明显的事务特点时(有一个明显的事务中心),以采用事务分析方法为宜。

事务分析与变换分析的步骤基本相似，差别在于数据流图到程序结构的映射。二

事务分析设计方法（1）复审基本系统模型（2）复审并精化软件数据流图（3）确定数据流图的特性前三步和变换分析法相同事务分析设计方法步骤：(4)在DFD上确定事务中心、接收部分和发送部分。(5)画出SC框架，把DFD上的三部分分别映射为事务控制模块、接收模块和动作发送模块。(6)分解细化接收分支和发送分支，完成初始SC。（7）使用启发式设计策略，精化程序结构用户命令交互子系统ＤＦＤ读用户命令密码命令密码显示信息系统参数数据用户命令读系统数据配置信息显示信息和状态命令分析处理读密码命令类型开/关命令建立配置文件原配置数据激活/非活动系统与文件中密码比较格式化配置数据配置命令检验信息过程重试信息四位数字检验信息检验信息A/D信息格式化配置数据格式化配置数据初始的SC主模块输入模块主加工模块输入模块事务控制模块接受模块动作发送模块动作1模块动作2模块动作3模块由变换分析产生由事务分析产生事务分析的映射方法总控调度C路径B路径A路径A路径B路径C路径接收路径用户命令交互子系统初始的SC用户执行模块读用户命令命令处理密码处理控制器现用/非现用系统系统设置控制器用户命令交互子系统ＤＦＤ读用户命令密码显示信息系统参数数据用户命令读系统数据配置信息显示信息和状态命令分析处理读密码命令类型建立配置文件原配置数据激活/非活动系统与文件中密码比较格式化配置数据检验信息过程重试信息四位数字检验信息检验信息A/D信息格式化配置数据格式化配置数据密码命令开/关命令配置命令用户命令交互子系统的SC用户执行模块读用户命令命令处理密码处理控制器现用/非现用系统系统设置控制器读系统数据建立配置文件显示信息与状态用户命令交互子系统ＤＦＤ读用户命令密码显示信息系统参数数据用户命令读系统数据配置信息显示信息和状态命令分析处理读密码命令类型建立配置文件原配置数据激活/非活动系统与文件中密码比较格式化配置数据检验信息过程重试信息四位数字检验信息检验信息A/D信息配置数据格式化配置数据密码命令开/关命令配置命令用户命令交互子系统的SC用户执行模块读用户命令命令处理密码处理控制器现用/非现用系统系统设置控制器读系统数据建立配置文件显示信息与状态读密码用文件比较密码密码输出控制器产生无效信息事务流设计举例IMLNABCDFEG事务中心事务流设计举例取A

总控ALMNGDBCFE（主模块）事务加工模块动作分支的典型结构PT

2T

1T

iA

2D2A

1D

1A

3A

jD

k事务层操作层细节层处理层主模块事务加工模块操作模块细节模块事务流设计举例取A

总控ALMNGDBCFE动作1动作n….细节模块1细节模块2….（操作模块）（细节模块）事务型数据流图举例IMLNOABCDFEGH事务流设计举例

(另一种画法)输入AXX系统变换控制ALMAGDBCFE输出E、F、GE、F、GE、F、G输出HOE、F、GHHN要求类型处理有效图书管理要求当前日期2.1新书入库2.2借入库单罚款单一层数据流图(a)借书2.3注销图书2.5借书2.4目录文件借书单书单注销单事务分析设计举例

家庭保安系统

p216---3412675810911变换中心传入传出事务型(3)混合流设计举例混合流设计举例T事务中心传入变换传出接收部分发送部分ABT1变换中心传入传出T2T3abb1b2b3c1c2c3degfjＬm事务流子系统BCCDDEEHHKFJKLLMh混合流设计举例k混合流设计举例输入DXX系统变换控制输出K输入Cdc输出LCDDEFJEHHKKLcddkkkLL输出MLMmmL事务子系统三启发式设计策略(1)模块功能的完善化(2)消除重复功能(3)将模块的影响限制在模块的控制范围内(4)深度、宽度、扇出和扇入适中(5)模块大小适中(6)降低模块接口的复杂性(7)模块功能可预测(8)避免模块的病态连接(9)根据设计约束和可移植性要对软件打包(1)模块功能的完善化完整的模块应包括三部分：(1)执行规定功能部分(2)出错处理部分(3)需返回给调用者数据时，返回是否正确结束标志。(2)消除重复功能Q1CQ2CQ1Q2C改进前Q1、Q2功能相似XYQ’XYXY重复部分改进方法1：将Q1、Q2合并为Q’不可取改进方法2：将Q1、Q2的公共部分分离出来CHDEGXF(3)将模块的影响限制在模块的控制范围内AILJKB模块C的控制范围:C、D、E、F、G、H如果模块C

作出的决策影响了模块L，L超出了C

的控制范围(4)减少高扇出争取高扇入高扇出的模块结构举例：编外人员工资取得工资数据计时制工资额薪金制工资额编外人员税款编外人员扣款常规扣款税收扣款计算实发工资避免平铺结构增加中间层降低扇出编外人员工资取得工资数据计时制工资额薪金制工资额编外人员税款编外人员扣款常规扣款税收扣款计算实发工资计时工