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　　第七章 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)功能設(shè)計

　　7.1 軟件體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計過程

　　7.1.1 軟體體系結(jié)構(gòu)

　　1、 軟件體系結(jié)構(gòu)又稱軟件架構(gòu)，軟件體系結(jié)構(gòu)={構(gòu)件，連接件，約束}。

　　2、 構(gòu)件是組成系統(tǒng)的具有一定獨立功能的不同粒度的程序模塊、獨立程序或軟件子系統(tǒng)，是組成軟件的系統(tǒng)元素;

　　3、 連接件將不同的構(gòu)件連接起來，表示了構(gòu)件間的相互作用;

　　4、 約束一般是對象連接時的規(guī)則，或指明了構(gòu)件連接的條件。

　　5、 軟件體系結(jié)構(gòu)描述了軟件系統(tǒng)的總體組織和層次結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)元素及其功能分配、全局控制、系統(tǒng)元素間的協(xié)調(diào)和交互、數(shù)據(jù)存取等;

　　7.1.2 軟件設(shè)計過程

　　1、 概要設(shè)計

　　(1) 定義：是建立軟件系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和模塊間的關(guān)系，定義各功能模塊的接口，設(shè)計全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、規(guī)定設(shè)計約束、制定組裝測試計劃;

　　(2) 一個好的概要設(shè)計要求是：良好的總體結(jié)構(gòu)、功能模塊間較低的耦合度和較高的內(nèi)聚度，并盡量降低模塊接口的復(fù)雜性;

　　(3) 可以采用層次結(jié)構(gòu)圖表示軟件總體結(jié)構(gòu)，圖中節(jié)點代表功能模塊。

　　2、 詳細(xì)設(shè)計

　　(1) 是細(xì)化概要設(shè)計產(chǎn)生的功能模塊，形成可編程的程序模塊，并用某種過程設(shè)計語言設(shè)計程序模塊的內(nèi)部細(xì)節(jié)，為編寫軟件代碼提供依據(jù)。

　　(2) 可選用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法、面向?qū)ο笤O(shè)計方法等;

　　3、 關(guān)于軟件總體設(shè)計

　　(1) 一些大的DBAS可根據(jù)逐步抽象和層次化原則，將概要設(shè)計分解成兩個步驟：

　　(A) 首先是軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，即對軟件需求進(jìn)行分解;

　　(B) 第二步是將每個子系統(tǒng)進(jìn)一步劃分為功能模塊，定義各模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、相互間交互關(guān)系;

　　7.2 DBAS總體設(shè)計

　　7.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

　　任務(wù)：是根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃與分析結(jié)果，特別是技術(shù)可行性分析，以及系統(tǒng)需求規(guī)范，確定系統(tǒng)總體框架，作為后續(xù)設(shè)計活動的基礎(chǔ)。

　　1、 確定DBAS體系結(jié)構(gòu)

　　(1) 指將系統(tǒng)從功能、層次結(jié)構(gòu)、地理分布等角度進(jìn)行分解，劃分為多個子系統(tǒng)。定義各子系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)的功能，設(shè)計全局控制，明確各子系統(tǒng)間的交互和接口關(guān)系;

　　(2) 可以從功能角度進(jìn)行分解，也可以根據(jù)DBAS自身固有的層次結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分解;

　　(3) 將系統(tǒng)分解為多個子系統(tǒng)后，需選擇和設(shè)計合適的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，將這些子系統(tǒng)組織起來，并設(shè)計它們之間的交互關(guān)系;

　　(4) DBAS體系結(jié)構(gòu)可采用一些通用體系結(jié)構(gòu)，也可根據(jù)DBAS所屬的特定應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的體系結(jié)構(gòu)。

　　2、軟硬件造型和配置設(shè)計

　　(1) 總體設(shè)計階段需要對系統(tǒng)的軟硬件平臺、存儲設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等作出合理的選擇，并進(jìn)行初步配置設(shè)計;

　　(2) 還需要選擇系統(tǒng)開發(fā)采用的合適的中間件和開發(fā)工具，確定開發(fā)模式和開發(fā)語言;

　　3、應(yīng)用軟件總體設(shè)計

　　根據(jù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，確定相應(yīng)的軟件系統(tǒng)模塊劃分、功能分配，選擇合適的軟件體系結(jié)構(gòu);

　　4、業(yè)務(wù)規(guī)劃初步設(shè)計

　　7.2.2 軟件總體設(shè)計

　　1、 DBAS軟件包括OS、DBMS、開發(fā)環(huán)境、中間件和應(yīng)用軟件;

　　2、 應(yīng)用軟件分為數(shù)據(jù)庫事務(wù)和應(yīng)用程序;

　　3、 數(shù)據(jù)庫事務(wù)通過對數(shù)據(jù)庫的直接操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和處理功能;

　　4、 應(yīng)用程序一方面對數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步加工處理，或從中抽取新信息實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能;另一方面還可實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫訪問無關(guān)的功能;

　　5、 應(yīng)用軟件總體設(shè)計：

　　(1) 從數(shù)據(jù)流圖、事務(wù)規(guī)范和業(yè)務(wù)規(guī)則需求分析結(jié)果出發(fā)，將系統(tǒng)分解為一系列子系統(tǒng)，分配相應(yīng)功能，定義系統(tǒng)間協(xié)調(diào)交互機制;

　　(2) 進(jìn)一步進(jìn)行子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，將各子系統(tǒng)從功能上劃分為：數(shù)據(jù)庫事務(wù)模塊和應(yīng)用程序模塊;

　　(3) 確定子系統(tǒng)、應(yīng)用程序模塊、數(shù)據(jù)庫事務(wù)間的全局控制和調(diào)用關(guān)系，并按體系結(jié)構(gòu)框架組織起來。

　　6、總體設(shè)計得到的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和分層模塊結(jié)構(gòu)，可以用模塊結(jié)構(gòu)圖表示;

　　6、 模塊結(jié)構(gòu)圖，是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種圖形化工具，它定義了模塊的名字、功能和接口，并在模塊結(jié)構(gòu)圖中反映出結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想。它只關(guān)心模塊的外部特性，與模塊內(nèi)部流程無關(guān)，它由模塊、調(diào)用、數(shù)據(jù)、控制和轉(zhuǎn)接等于種基本符號組成;

　　7.2.3 客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

　　1、 基于C/S體系結(jié)構(gòu)的DBAS將DBMS數(shù)據(jù)管理功能與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用相分離，將DBMS數(shù)據(jù)庫管理功能在客戶端和服務(wù)器之間進(jìn)行合理的分布和配置;

　　2、 數(shù)據(jù)庫報務(wù)器完成DBMS的核心功能，而客戶端負(fù)責(zé)完成用戶交互功能，接收用戶數(shù)據(jù)，生成并向數(shù)據(jù)庫報務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)操作請求，接收數(shù)據(jù)查詢結(jié)果并通過客戶端反饋給用戶;

　　3、 兩層C/S結(jié)構(gòu)的特點是：

　　(1) DBAS的數(shù)據(jù)管理和處理功能，被分解并分布在客戶端和服務(wù)器上;

　　(2) 服務(wù)器楞為多個客戶端應(yīng)用提供共享的數(shù)據(jù)管理功能;

　　(3) 客戶端應(yīng)用可通過網(wǎng)絡(luò)訪問多個不同數(shù)據(jù)源;

　　(4) 客戶端除了完成人機交互功能外，還需要完成面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理功能，負(fù)荷重，屬于典型的“胖客戶端”;

　　4、 三層瀏覽器/服務(wù)器(B/S)結(jié)構(gòu)是一種互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的新型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它將數(shù)據(jù)處理功能分解并分布在表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三層次上，分別由WEB瀏覽器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來實現(xiàn)，其特點是：

　　(1) 表示層位于客戶端，由WEB瀏覽器實現(xiàn)，其功能單一，沒有其他應(yīng)用程序，屬于典型的“瘦客戶端”;

　　(2) 功能層位于WEB服務(wù)器，實現(xiàn)面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)規(guī)則;

　　(3) 數(shù)據(jù)層位于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過DBMS完成具體的數(shù)據(jù)存儲和存取等數(shù)據(jù)管理功能;

　　7.3 概要設(shè)計

　　7.3.1 數(shù)據(jù)庫事務(wù)概要設(shè)計

　　1、 如數(shù)據(jù)處理需求分析的結(jié)果是數(shù)據(jù)流圖，則可將待設(shè)計的事務(wù)看作是程序，采用軟件工程中面向數(shù)據(jù)流的程序設(shè)計方法，設(shè)計事務(wù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理流程和結(jié)構(gòu)，也就是設(shè)計事務(wù)處理邏輯，過程包括：

　　(1) 從數(shù)據(jù)流圖中識別出該事務(wù)對應(yīng)的子數(shù)據(jù)流圖;

　　(2) 確定子數(shù)據(jù)流圖中的信息流類型，劃定流界;

　　(3) 將子數(shù)據(jù)流圖映射為事務(wù)的結(jié)構(gòu)和處理流程，即事務(wù)邏輯;

　　(4) 修正和細(xì)化事務(wù)設(shè)計，識別事務(wù)所訪問的數(shù)據(jù)庫對象和數(shù)據(jù)庫用戶;

　　2、 如數(shù)據(jù)處理需求分析的結(jié)果表示為事務(wù)規(guī)范，由于事務(wù)規(guī)范包括了事務(wù)名稱、事務(wù)描述、訪問的數(shù)據(jù)項、用戶等信息，可直接從事務(wù)描述出發(fā)，根據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域的知識設(shè)計事務(wù)邏輯，得到事務(wù)概要結(jié)果;

　　3、 一個完整的事務(wù)概要設(shè)計包括：事務(wù)名稱、訪問的關(guān)系表及屬性、事務(wù)處理邏輯、事務(wù)用戶;

　　4、 檢查關(guān)系表對數(shù)據(jù)庫事務(wù)的支持性：

　　(1) 對每一個事務(wù)，根據(jù)需求分析階段的事務(wù)分析，列出該事務(wù)所訪問的各個數(shù)據(jù)項;

　　(2) 列出事務(wù)訪問的數(shù)據(jù)項所在的關(guān)系表和對應(yīng)的屬性;

　　(3) 如事務(wù)訪問的數(shù)據(jù)項同時出現(xiàn)在多個表中，檢查關(guān)聯(lián)關(guān)系;

　　(4) 檢查是否存在某些事務(wù)，訪問的一些數(shù)據(jù)項未出現(xiàn)在任何關(guān)系表中;

　　7.3.2 應(yīng)用軟件概要設(shè)計

　　1、 應(yīng)用軟件概要設(shè)計，按照逐步求精、模塊化、信息隱藏和功能細(xì)化原則，根據(jù)DBAS需求分析階段得到的系統(tǒng)功能和業(yè)務(wù)規(guī)則描述，在總體設(shè)計結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將DBAS應(yīng)用軟件進(jìn)一步細(xì)化為模塊/子模塊，組成軟件的系統(tǒng)-子系統(tǒng)-模塊-子模塊層次結(jié)構(gòu)，并對這些系統(tǒng)元素從結(jié)構(gòu)、行為和數(shù)據(jù)三方面進(jìn)行設(shè)計;

　　7.4 詳細(xì)設(shè)計

　　7.4.1 數(shù)據(jù)庫事務(wù)詳細(xì)設(shè)計

　　1、 事務(wù)詳細(xì)設(shè)計，是從事務(wù)概要設(shè)計得到的事務(wù)流程出發(fā)，在DBMS平臺下，采用事務(wù)實現(xiàn)機制，和高級程序設(shè)計語言，利用SQL語句和數(shù)據(jù)庫訪問接口，在DBMS平臺和開發(fā)環(huán)境下，進(jìn)一步細(xì)化事務(wù)設(shè)計，設(shè)計具體的實現(xiàn)模式;

　　7.4.2 應(yīng)用軟件詳細(xì)設(shè)計

　　1、根據(jù)概要設(shè)計中定義的各程序模塊功能和輸入輸出數(shù)據(jù)需求，結(jié)合具體的設(shè)計環(huán)境和機制，設(shè)計各模塊的內(nèi)部處理流程和算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對外接口等;

　　7.5 人機界面設(shè)計

　　1、 人機界面設(shè)計原則：

　　(1) 用戶應(yīng)當(dāng)感覺系統(tǒng)的運行始終在自己的控制之下，保持用戶與人機界面間的雙向交流;

　　(2) 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生錯誤或程序運行時間較長時，用戶界面應(yīng)該為用戶提供有意義的反饋信息;

　　(3) 應(yīng)該忍受用戶在使用過程中發(fā)生的各種操作錯誤，并能夠方便地恢復(fù)過來，保證系統(tǒng)不受或少受影響;

　　(4) 應(yīng)該遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)和常規(guī);

　　(5) 采取靈活多樣的數(shù)據(jù)輸入方式，盡量減少用戶數(shù)據(jù)輸入負(fù)擔(dān);

　　2、 人機界面設(shè)計最好采用原形迭代法：

　　(1) 初步設(shè)計

　　(2) 用戶界面細(xì)節(jié)設(shè)計;

　　(3) 原形設(shè)計與改進(jìn);

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