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　　第七章 數據庫應用系統功能設計

　　7.1 軟件體系結構與設計過(guò)程

　　7.1.1 軟體體系結構

　　1、 軟件體系結構又稱(chēng)軟件架構，軟件體系結構={構件，連接件，約束}。

　　2、 構件是組成系統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，是組成軟件的系統元素;

　　3、 連接件將不同的構件連接起來(lái)，表示了構件間的相互作用;

　　4、 約束一般是對象連接時(shí)的規則，或指明了構件連接的條件。

　　5、 軟件體系結構描述了軟件系統的總體組織和層次結構、系統元素及其功能分配、全局控制、系統元素間的協(xié)調和交互、數據存取等;

　　7.1.2 軟件設計過(guò)程

　　1、 概要設計

　　(1) 定義：是建立軟件系統的總體結構和模塊間的關(guān)系，定義各功能模塊的接口，設計全局數據庫、規定設計約束、制定組裝測試計劃;

　　(2) 一個(gè)好的概要設計要求是：良好的總體結構、功能模塊間較低的耦合度和較高的內聚度，并盡量降低模塊接口的復雜性;

　　(3) 可以采用層次結構圖表示軟件總體結構，圖中節點(diǎn)代表功能模塊。

　　2、 詳細設計

　　(1) 是細化概要設計產(chǎn)生的功能模塊，形成可編程的程序模塊，并用某種過(guò)程設計語(yǔ)言設計程序模塊的內部細節，為編寫(xiě)軟件代碼提供依據。

　　(2) 可選用結構化設計方法、面向對象設計方法等;

　　3、 關(guān)于軟件總體設計

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

　　(A) 首先是軟件總體結構設計，即對軟件需求進(jìn)行分解;

　　(B) 第二步是將每個(gè)子系統進(jìn)一步劃分為功能模塊，定義各模塊的數據結構、相互間交互關(guān)系;

　　7.2 DBAS總體設計

　　7.2.1 系統總體設計

　　任務(wù)：是根據系統規劃與分析結果，特別是技術(shù)可行性分析，以及系統需求規范，確定系統總體框架，作為后續設計活動(dòng)的基礎。

　　1、 確定DBAS體系結構

　　(1) 指將系統從功能、層次結構、地理分布等角度進(jìn)行分解，劃分為多個(gè)子系統。定義各子系統應實(shí)現的功能，設計全局控制，明確各子系統間的交互和接口關(guān)系;

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

　　(3) 將系統分解為多個(gè)子系統后，需選擇和設計合適的系統體系結構，將這些子系統組織起來(lái)，并設計它們之間的交互關(guān)系;

　　(4) DBAS體系結構可采用一些通用體系結構，也可根據DBAS所屬的特定應用領(lǐng)域相關(guān)的體系結構。

　　2、軟硬件造型和配置設計

　　(1) 總體設計階段需要對系統的軟硬件平臺、存儲設備、操作系統、數據庫管理系統等作出合理的選擇，并進(jìn)行初步配置設計;

　　(2) 還需要選擇系統開(kāi)發(fā)采用的合適的中間件和開(kāi)發(fā)工具，確定開(kāi)發(fā)模式和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言;

　　3、應用軟件總體設計

　　根據系統體系結構，確定相應的軟件系統模塊劃分、功能分配，選擇合適的軟件體系結構;

　　4、業(yè)務(wù)規劃初步設計

　　7.2.2 軟件總體設計

　　1、 DBAS軟件包括OS、DBMS、開(kāi)發(fā)環(huán)境、中間件和應用軟件;

　　2、 應用軟件分為數據庫事務(wù)和應用程序;

　　3、 數據庫事務(wù)通過(guò)對數據庫的直接操作實(shí)現數據管理和處理功能;

　　4、 應用程序一方面對數據庫進(jìn)一步加工處理，或從中抽取新信息實(shí)現復雜的數據處理功能;另一方面還可實(shí)現與數據庫訪(fǎng)問(wèn)無(wú)關(guān)的功能;

　　5、 應用軟件總體設計：

　　(1) 從數據流圖、事務(wù)規范和業(yè)務(wù)規則需求分析結果出發(fā)，將系統分解為一系列子系統，分配相應功能，定義系統間協(xié)調交互機制;

　　(2) 進(jìn)一步進(jìn)行子系統結構設計，將各子系統從功能上劃分為：數據庫事務(wù)模塊和應用程序模塊;

　　(3) 確定子系統、應用程序模塊、數據庫事務(wù)間的全局控制和調用關(guān)系，并按體系結構框架組織起來(lái)。

　　6、總體設計得到的系統總體結構和分層模塊結構，可以用模塊結構圖表示;

　　6、 模塊結構圖，是結構化程序設計中描述系統結構的一種圖形化工具，它定義了模塊的名字、功能和接口，并在模塊結構圖中反映出結構化設計思想。它只關(guān)心模塊的外部特性，與模塊內部流程無(wú)關(guān)，它由模塊、調用、數據、控制和轉接等于種基本符號組成;

　　7.2.3 客戶(hù)/服務(wù)器體系結構

　　1、 基于C/S體系結構的DBAS將DBMS數據管理功能與數據庫應用相分離，將DBMS數據庫管理功能在客戶(hù)端和服務(wù)器之間進(jìn)行合理的分布和配置;

　　2、 數據庫報務(wù)器完成DBMS的核心功能，而客戶(hù)端負責完成用戶(hù)交互功能，接收用戶(hù)數據，生成并向數據庫報務(wù)器發(fā)出數據操作請求，接收數據查詢(xún)結果并通過(guò)客戶(hù)端反饋給用戶(hù);

　　3、 兩層C/S結構的特點(diǎn)是：

　　(1) DBAS的數據管理和處理功能，被分解并分布在客戶(hù)端和服務(wù)器上;

　　(2) 服務(wù)器楞為多個(gè)客戶(hù)端應用提供共享的數據管理功能;

　　(3) 客戶(hù)端應用可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)多個(gè)不同數據源;

　　(4) 客戶(hù)端除了完成人機交互功能外，還需要完成面向應用的數據處理功能，負荷重，屬于典型的“胖客戶(hù)端”;

　　4、 三層瀏覽器/服務(wù)器(B/S)結構是一種互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的新型數據庫應用系統結構，它將數據處理功能分解并分布在表示層、功能層和數據層三層次上，分別由WEB瀏覽器、WEB服務(wù)器和數據庫服務(wù)器來(lái)實(shí)現，其特點(diǎn)是：

　　(1) 表示層位于客戶(hù)端，由WEB瀏覽器實(shí)現，其功能單一，沒(méi)有其他應用程序，屬于典型的“瘦客戶(hù)端”;

　　(2) 功能層位于WEB服務(wù)器，實(shí)現面向具體應用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)規則;

　　(3) 數據層位于數據庫服務(wù)器，通過(guò)DBMS完成具體的數據存儲和存取等數據管理功能;

　　7.3 概要設計

　　7.3.1 數據庫事務(wù)概要設計

　　1、 如數據處理需求分析的結果是數據流圖，則可將待設計的事務(wù)看作是程序，采用軟件工程中面向數據流的程序設計方法，設計事務(wù)內部的數據處理流程和結構，也就是設計事務(wù)處理邏輯，過(guò)程包括：

　　(1) 從數據流圖中識別出該事務(wù)對應的子數據流圖;

　　(2) 確定子數據流圖中的信息流類(lèi)型，劃定流界;

　　(3) 將子數據流圖映射為事務(wù)的結構和處理流程，即事務(wù)邏輯;

　　(4) 修正和細化事務(wù)設計，識別事務(wù)所訪(fǎng)問(wèn)的數據庫對象和數據庫用戶(hù);

　　2、 如數據處理需求分析的結果表示為事務(wù)規范，由于事務(wù)規范包括了事務(wù)名稱(chēng)、事務(wù)描述、訪(fǎng)問(wèn)的數據項、用戶(hù)等信息，可直接從事務(wù)描述出發(fā)，根據具體應用領(lǐng)域的知識設計事務(wù)邏輯，得到事務(wù)概要結果;

　　3、 一個(gè)完整的事務(wù)概要設計包括：事務(wù)名稱(chēng)、訪(fǎng)問(wèn)的關(guān)系表及屬性、事務(wù)處理邏輯、事務(wù)用戶(hù);

　　4、 檢查關(guān)系表對數據庫事務(wù)的支持性：

　　(1) 對每一個(gè)事務(wù)，根據需求分析階段的事務(wù)分析，列出該事務(wù)所訪(fǎng)問(wèn)的各個(gè)數據項;

　　(2) 列出事務(wù)訪(fǎng)問(wèn)的數據項所在的關(guān)系表和對應的屬性;

　　(3) 如事務(wù)訪(fǎng)問(wèn)的數據項同時(shí)出現在多個(gè)表中，檢查關(guān)聯(lián)關(guān)系;

　　(4) 檢查是否存在某些事務(wù)，訪(fǎng)問(wèn)的一些數據項未出現在任何關(guān)系表中;

　　7.3.2 應用軟件概要設計

　　1、 應用軟件概要設計，按照逐步求精、模塊化、信息隱藏和功能細化原則，根據DBAS需求分析階段得到的系統功能和業(yè)務(wù)規則描述，在總體設計結構基礎上，將DBAS應用軟件進(jìn)一步細化為模塊/子模塊，組成軟件的系統-子系統-模塊-子模塊層次結構，并對這些系統元素從結構、行為和數據三方面進(jìn)行設計;

　　7.4 詳細設計

　　7.4.1 數據庫事務(wù)詳細設計

　　1、 事務(wù)詳細設計，是從事務(wù)概要設計得到的事務(wù)流程出發(fā)，在DBMS平臺下，采用事務(wù)實(shí)現機制，和高級程序設計語(yǔ)言，利用SQL語(yǔ)句和數據庫訪(fǎng)問(wèn)接口，在DBMS平臺和開(kāi)發(fā)環(huán)境下，進(jìn)一步細化事務(wù)設計，設計具體的實(shí)現模式;

　　7.4.2 應用軟件詳細設計

　　1、根據概要設計中定義的各程序模塊功能和輸入輸出數據需求，結合具體的設計環(huán)境和機制，設計各模塊的內部處理流程和算法、數據結構、對外接口等;

　　7.5 人機界面設計

　　1、 人機界面設計原則：

　　(1) 用戶(hù)應當感覺(jué)系統的運行始終在自己的控制之下，保持用戶(hù)與人機界面間的雙向交流;

　　(2) 當系統發(fā)生錯誤或程序運行時(shí)間較長(cháng)時(shí)，用戶(hù)界面應該為用戶(hù)提供有意義的反饋信息;

　　(3) 應該忍受用戶(hù)在使用過(guò)程中發(fā)生的各種操作錯誤，并能夠方便地恢復過(guò)來(lái)，保證系統不受或少受影響;

　　(4) 應該遵循一定的標準和常規;

　　(5) 采取靈活多樣的數據輸入方式，盡量減少用戶(hù)數據輸入負擔;

　　2、 人機界面設計最好采用原形迭代法：

　　(1) 初步設計

　　(2) 用戶(hù)界面細節設計;

　　(3) 原形設計與改進(jìn);

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