系统设计的步骤与方法

第11章 系统设计211.1 介绍211.2 用户需求调查311.2.11 目的311.2.22 角色与职职责311.2.33 启动准则则311.2.44 输入311.2.55 主要步骤骤3Step11 设计准准备3Step22 确定影影响系统设计计的约束因素素4Step33 确定设设计策略4Step44 系统分分解与设计4Step55 撰写体体系结构设计计文档4Step66 体系结结构设计评审审5后续活动511.2.66 输出511.2.77 结束准则则511.2.88 度量511.3 用用户界面设计计511.3.11 目的511.3.22 角色与职职责511.3.33 启动准则则611.3.44 输入611.3.55 主要步骤骤6Step11 设计准准备6Step22 用户界界面设计7Step33 撰写用用户界面设计计文档7Step44 用户界界面设计评审审7后续活动811.3.66 输出811.3.77 结束准则则811.3.88 度量811.4 数数据库设计811.4.11 目的811.4.22 角色与职职责811.4.33 启动准则则811.4.44 输入911.4.55 主要步骤骤9Step11 设计准准备9Step22 数据库库设计9Step33 撰写数数据库设计文文档10Step44 数据库库设计评审11后续活动1111.4.66 输出1111.4.77 结束准则则1111.4.88 度量1111.5 模模块设计1211.5.11 目的1211.5.22 角色与职职责1211.5.33 启动准则则1211.5.44 输入1211.5.55 主要步骤骤12Step11 设计准准备13Step22 模块设设计13Step33 撰写模模块设计文档档13Step44 模块设设计评审13后续活动1411.5.66 输出1411.5.77 结束准则则1411.5.88 度量1411.6 实实施建议14第11章 系统统设计系统设计（Syystem Desiggn, SDD）是指设计计软件系统的的体系结构、用用户界面、数数据库、模块块等，从而在在需求与代码码之间建立桥桥梁，指导开开发人员去实实现能满足用用户需求的软软件产品。系统设计过程域域是SPP模模型的重要组组成部分。本本规范阐述了了系统设计过过程域的四个个主要规程： 体系结构设计 SPP-PROC-SD-ARRCHITEECTUREE 用户界面设计 SPP-PROC-RM-UII 数据库设计 SPP-PPROC-RRM-DATTABASEE 模块设计 SSPP-PRROC-RMM-MODUULE上述每个规程的的“目标”、“角色与职责责”、“启动准则”、“输入”、“主要步骤”、“输出”、“完成准则”和“度量”均已定义。本规范适用于国国内IT企业业的软件研发发项目。建议议用户根据自自身情况（如如商业目标、研研发实力等）适适当地修改本本规范，然后后推广使用。11.1 介绍绍系统设计过程域域分为两个阶阶段：高层设设计阶段和详详细设计阶段段。高层设计阶段的的重点是软件件系统的体系系结构设计。详详细设计阶段段的重点是用用户界面设计计、数据库设设计和模块设设计，如图111-1所示示。需求开发高层设计阶段体系结构设计数据库设计用户界面设计模块设计实现与测试详细设计阶段图11-1 系系统设计过程程域示意图系统设计过程域域产生的主要要文档有： 体系结构设计计报告，模模板见 SSPP-TEEMP-SDD-ARCHHITECTTURE。 用户界面设计计报告，模模板见 SSPP-TEEMP-SDD-UI。 数据库设计报报告，模板板见 SPPP-TEMMP-SD-DATABBASE。 模块设计报告告，模板见见 SPPP-TEMPP-SD-MMODULEE。11.2 体系系结构设计11.2.1 目的l 分析与设计软件件的体系结构构。通过系统统分解，确定定子系统的功功能和子系统统之间的关系系，以及模块块的功能和模模块之间的关关系，产生体体系结构设计计报告。11.2.2 角色与职责责l 项目经理指定若若干名开发人人员从事体系系结构设计（以以下称为体系系结构设计人人员）。11.2.3 启动准则l 体系结构设计人人员已经确定定。11.2.4 输入l 需求文档如产产品需求规格格说明书11.2.5 主要步骤体系结构设计计流程如图111-2所示示。Step3. 确定设计策略Step2. 确定约束因素Step1. 设计准备Step4. 系统分解设计Step6. 设计评审Step5. 撰写文档图11-2 体体系结构设计计流程Step1 设计准备备l 项目经理或者技技术负责人分分配系统设计计任务，包括括体系结构设设计、模块设设计、用户界界面设计、数数据库设计等等。本活动可可能产生一份份阶段性的开开发计划，如如系统设计计计划，视视工作量而定定。l 体系结构设计人人员阅读需求求文档，明确确设计任务。l 体系结构设计人人员准备相关关的设计工具具（如Rattionall Rosee）和资料。Step2 确定影响响系统设计的的约束因素l 需求约束。体系系结构设计人人员从需求文文档如软件件需求规格说说明书中提提取需求约束束，例如： 本系统应当遵循循的标准或规规范 软件、硬件环境境（包括运行行环境和开发发环境）的约约束 接口/协议的约约束 用户界面的约束束 软件质量的约束束，如正确性性、健壮性、可可靠性、效率率（性能）、易易用性、清晰晰性、安全性性、可扩展性性、兼容性、可可移植性等等等。l 隐含约束。有一一些假设或依依赖并没有在在需求文档中中明确指出，但但可能会对系系统设计产生生影响，设计计人员应当尽尽可能地在此此处说明。例例如对用户教教育程度、计计算机技能的的一些假设或或依赖，对支支撑本系统的的软件硬件的的假设或依赖赖等。Step3 确定设计计策略l 体系结构设计人人员根据产品品的需求与发发展战略，确确定设计策略略（Desiign Sttrateggy）。例如如： 扩展策略。说明明为了方便本本系统在将来来扩展功能，现现在有什么措措施。 复用策略。说明明本系统在当当前以及将来来的复用策略略。 折衷策略。说明明当两个目标标难以同时优优化时如何折折衷，例如“时空”效率折衷，复复杂性与实用用性折衷。Step4 系统分解解与设计l 体系结构设计人人员： 将系统分解为若若干子系统，确确定每个子系系统的功能以以及子系统之之间的关系。 将子系统分解为为若干模块，确确定每个模块块的功能以及及模块之间的的关系。 确定系统开发、测测试、运行所所需的软硬件件环境。Step5 撰写体系系结构设计文文档l 体系结构设计人人员根据指定定的模板撰写写体系结构构设计报告，主主要内容包括括： 软件系统概述 影响设计的约束束因素 设计策略 系统总体结构 子系统的结构与与模块功能 开发、测试、运运行所需的软软硬件环境Step6 体系结构构设计评审l 体系结构设计人人员邀请同行行专家、开发发人员对体系系结构进行正正式技术评审审，评审流程程请参考 SPP-PPROC-TTR-FTRR。l 体系结构评审的的重点不是“对还是错”，而是“好还是差”。主要评审审要素包括： 合适性。考察该该体系结构是是否适合于产产品需求，是是否可在预定定计划内实现现。 系统的综合能力力（Capaabilitty）。例如如“时空”效率（性能能，容量等），可可扩展性，可可管理性（可可维护性），可可复用性，安安全性等等，视视产品特征而而定。后续活动 l 体系结构设计完完成后进入详详细设计阶段段（用户界面面设计、数据据库设计、模模块设计等）。11.2.6 输出l 体系结构设计计报告11.2.7 结束准则l 体系结构设计计报告已经经完成，并且且通过了技术术评审。11.2.8 度量l 体系结构设计人人员统计工作作量以及文档档的规模，汇汇报给项目经经理。11.3 用户户界面设计11.3.1 目的l 设计软件的用户户界面，产生生用户界面面设计报告。l 制作用户界面的的资源如图像像、图标或者者界面专用组组件等。11.3.2 角色与职责责l 项目经理指定若若干名开发人人员从事用户户界面设计（以以下称为界面面设计人员）。l 如果可能的话，邀邀请用户或美美工人员协助助设计用户界界面。11.3.3 启动准则l 需求文档已经完完成。l 体系结构设计已已经完成。11.3.4 输入l 需求文档l 体系结构设计文文档11.3.5 主要步骤用户界面设计计流程如图111-3所示示。迭代Step2. 界面设计Step4. 设计评审Step3. 撰写文档Step1. 设计准备2.3细化2.2原型评估2.1原型创作图11-3 体体系结构设计计流程Step1 设计准备备l 界面设计人员阅阅读需求文档档和体系结构构设计文档，明明确界面设计计任务。l 界面设计人员与与用户交流，了了解用户的工工作习惯和他他们对界面的的看法。l 界面设计人员准准备相关的设设计工具和资资料，收集或或创作基本的的界面资源如如图像、图标标以及通用的的组件。l 界面设计人员确确定本软件的的用户界面设设计规则（或或指南），主主要包括： 优秀界面的特征征或通用的设设计原则； 软件主界面（如如主窗口、主主页面）的设设计规则； 软件子界面（如如子窗口、子子页面）的设设计规则； 标准控件的使用用规则； 美学设计规则。Step2 用户界面面设计用户界面设计一一般要经历“原型创作原型评估估细化”等步骤，通通常迭代进行行。l Step2.1 原型型创作界面设计人员创创作界面原型型： 先徒手画，或者者用Visiio 等工具具绘制界面的的视图； 再用软件开发工工具实现可以以运行的原型型。l Step2.2 原型型评估 界面设计人员邀邀请用户和同同行们评估界界面的原型，汇汇集意见，及及时改进。l Step2.3 细化化 界面设计人员细细化界面原型型，例如美工工处理，添加加细节等。补充说明：开发发人员在本阶阶段不必关心心界面原型的的代码质量，因因为界面原型型可能不断地地被修改甚至至被抛弃。Step3 撰写用户户界面设计文文档l 用户界面定型之之后，界面设设计人员根据据指定的模板板撰写用户户界面设计报报告，主要要内容包括： 应当遵循的界面面设计规范； 界面的关系图和和工作流程图图； 主界面的视图、功功能说明、操操作方式； 子界面的视图、功功能说明、操操作方式； 美学设计说明。Step4 用户界面面设计评审l 界面设计人员邀邀请用户和同同行们对定型型后的界面进进行正式技术术评审，尽最最大努力使界界面变得更加加美观、易用用。评审流程程请参考 SPP-PPROC-TTR-FTRR。l 用户界面的主要要评审要素包包括： 合适性 简洁易用 一致性 美观 动态反馈 功能屏蔽和出错错处理 用户控制 国际化（兼容性性和可移植性性） 适应性（针对各各种用户）后续活动 l 在系统设计工作作结束之后，开开发人员编写写界面的代码码，并和用户户一起通过各各种途径测试试界面，从而而不断地完善善用户界面。（请请参考有关测测试的文档）l 界面设计人员总总结经验教训训，不断地完完善适用于本本机构的“用户界面设设计指南”。11.3.6 输出l 用户界面设计计报告11.3.7 结束准则l 用户界面设计计报告已经经完成，界面面原型已经通通过评审。11.3.8 度量l 界面设计人员统统计工作量以以及文档的规规模，汇报给给项目经理。11.4 数据据库设计11.4.1 目的l 设计软件的数据据库，产生数数据库设计报报告。11.4.2 角色与职责责l 项目经理指定若若干名开发人人员从事数据据库设计（以以下称为数据据库设计人员员）。11.4.3 启动准则l 需求文档已经完完成。l 体系结构设计已已经完成。11.4.4 输入l 需求文档l 体系结构设计文文档11.4.5 主要步骤数据库设计流流程如图111-4所示。迭代Step2. 数据库设计Step3. 撰写文档2.4优化2.3安全性设计2.2物理设计2.1逻辑设计Step1. 设计准备Step4. 设计评审图11-4 数数据库设计流流程Step1 设计准备备l 数据库设计人员员阅读需求文文档和体系结结构设计文档档，明确数据据库设计任务务。l 数据库设计人员员准备相关的的设计工具和和资料。l 数据库设计人员员确定本软件件的数据库设设计规则（或或指南），主主要包括： 数据库命名规则则 逻辑设计规则（或或指南） 物理设计规则（或或指南） 安全性设计规则则（或指南） 优化规则（或指指南） 数据库管理与维维护规则（或或指南）Step2 数据库设设计数据库设计一一般要经历“逻辑设计物理设计计安全性性设计优优化”等步骤，通通常要迭代进进行。l Step2.1 逻辑辑设计 数据库设计人员员根据需求文文档，创建与与数据库相关关的那部分实实体关系图（EERD）。如如果采用面向向对象方法（OOOAD），这这里实体相当当于类（classs）。l Step2.2 物理理设计 设计表结构。一一般地，实体体对应于表，实实体的属性对对应于表的列列，实体之间间的关系成为为表的约束。逻逻辑设计中的的实体大部分分可以转换成成物理设计中中的表，但是是它们并不一一定是一一对对应的。数据据库表的参考考格式如表111-1所示示。 对表结构进行规规范化处理（第第三范式）。表名功能说明列名数据类型（精度度范围）空/非空约束条件补充说明表11-1 数数据库表的参参考格式l Step2.3 安全全性设计提高软件系统的的安全性应当当从“管理”和“设计”两方面着手手。这里仅考考虑数据库的的安全性设计计。 用户只能用帐号号登陆到应用用软件，通过过应用软件访访问数据库，而而没有其它途径可以以操作数据库库。 对用户帐号的密密码进行加密密处理，确保保在任何地方方都不会出现现密码的明文文。 确定每个角色对对数据库表的的操作权限，如如创建、检索索、更新、删删除等。每个个角色拥有刚刚好能够完成成任务的权限限，不多也不不少。在应用用时再为用户户分配角色，则则每个用户的的权限等于他他所兼角色的的权限之和。l Step2.4 优化化分析并优化数据据库的“时空”效率，尽可可能地“提高处理速速度”并且“降低数据占占用的空间”。 分析“时空”效率的瓶颈颈，找出优化化对象（目标标），并确定定优先级。 当优化对象（目目标）之间存存在对抗时，给给出折衷方案案。 给出优化的具体体措施，例如如优化数据库库环境参数，对对表格进行反反规范化处理理等。Step3 撰写数据据库设计文档档l 数据库设计人员员根据指定的的模板撰写数数据库设计报报告，主要要内容包括： 数据库环境说明明 数据库的命名规规则 逻辑设计 物理设计 安全性设计 优化 数据库管理与维维护说明Step4 数据库设设计评审l 数据库设计人员员邀请同行们们对数据库进进行正式技术术评审，评审审流程请参考考 SPPP-PROCC-TR-FFTR。l 数据库的主要评评审要素包括括： 正确性、完整性性、一致性 安全性 “时空”效率率后续活动 l 在系统设计工作作结束之后，开开发人员将编编写与数据库库相关的代码码，并和用户户一起通过各各种途径测试试数据库，从从而不断地完完善数据库。（请请参考有关测测试的文档）l 数据库设计人员员总结经验教教训，不断地地完善适用于于本机构的数数据库设计指指南。l 软件交付给用户户后，由用户户管理与维护护数据库。11.4.6 输出l 数据库设计报报告11.4.7 结束准则l 数据库设计报报告已经完完成，并且通通过了技术评评审。11.4.8 度量l 数据库设计人员员统计工作量量以及文档的的规模，汇报报给项目经理理。11.5 模块块设计11.5.1 目的l 设计软件所有模模块的主要接接口与属性、数数据结构和算算法，产生模模块设计报告告。11.5.2 角色与职责责l 项目经理指定若若干名开发人人员从事模块块的设计（以以下称为模块块设计人员），模模块设计人员员将在实现阶阶段编写这些些模块的代码码。11.5.3 启动准则l 需求文档已经完完成。l 体系结构设计已已经完成。11.5.4 输入l 需求文档l 体系结构设计文文档11.5.5 主要步骤模块设计流程程如图11-5所示。Step2. 模块设计2.1接口与属性设计Step4. 设计评审Step3. 撰写文档Step1. 设计准备迭代2.2数据结构与算法设计图11-5 模模块设计流程程Step1 设计准备备l 模块设计人员阅阅读需求文档档和体系结构构设计文档，明明确模块设计计任务。l 模块设计人员准准备相关的设设计工具和资资料。l 模块设计人员确确定本软件的的编程规范，确确保模块设计计文档的风格格与代码的风风格保持一致致。Step2 模块设计计模块设计一般般要经历“接口与属性性设计数据结构构与算法设计计”等步骤，并并且通常需要要反复迭代。建议：由于现代代的软件开发发工具越来越越先进，模块块的详细设计计和编程可以以很好地融合合一起，而且且效率相当高高，有些工具具甚至具有代代码自动生成成功能。所以以在系统设计计阶段，模块块设计究竟要要详细到什么么地步，应当当视问题复杂杂性以及所采采用的开发工工具而定。一一般地，只要要确定了每个个模块的主要要接口、数据据结构与算法法，能够清楚楚地指导模块块编程即可。总总之，不必花花太多时间用用于设计模块块的细节。l Step2.1 接口口与属性设计计 模块设计人员设设计每个模块块的主要接口口与属性。如如果采用面向向对象方法（OOOAD），相相当于设计类类的函数和成成员变量。l Step2.2 数据据结构与算法法设计 模块设计人员设设计每个模块块的数据结构构与算法（如如果存在的话话）。Step3 撰写模块块设计文档l 模块设计人员根根据指定的模模板撰写模模块设计报告告，主要内内容包括： 模块汇总 每个模块的主要要接口与属性性 每个模块的数据据结构与算法法（如果存在在的话）Step4 模块设计计评审l 模块设计人员邀邀请同行们对对模块设计文文档进行正式式技术评审或或者非正式技技术评审（由由技术负责人人决定采用何何种评审方式式），评审流流程请参考 SPP-PROC-TR。l 模块的主要评审审要素包括： 信息隐藏（独立立性） 强内聚、低耦合合 数据结构与算法法的效率后续活动l 模块的代码实现现可以与模块块设计同步进进行，也可以以在模块设计计完成之后进进行。11.5.6 输出l 模块设计报告告11.5.7 结束准则l 模块设计报告告已经完成成，并且通过过了技术评审审。11.5.8 度量l 模块设计人员统统计工作量以以及文档的规规模，汇报给给项目经理。11.6 实施施建议l 先对系统设计人人员进行“专题”培训，让他他们掌握必要要的系统设计计技能。l 由于国内绝大多多数的大学不不开设“用户界面设设计课程”，这导致大大部分软件开开发人员不善善于设计用户户界面。项目目开发小组应应当设法邀请请用户界面设设计专家参与与（或指导）本本软件的界面面设计。l 系统设计人员可可以根据产品品的特征，适适当地修改体体系结构设计计报告、用用户界面设计计报告、数数据库设计报报告和模模块设计报告告的模板。l 对系统设计过程程中产生的所所有有价值的的文档进行配配置管理。