软件工程结构化建模的方法和工具_系统架构师之——软件开发方法

不管你是开发人员，还是互联网行业人员，基本上经常看到各种各样的软件相关的图，如什么架构图什么设计图什么模式图甘特图等。很多时候总是傻傻分不清。对此，我们很有必要对系统开发基础知识有认知。对于一名程序员做全栈开发已经越来越普遍了，全栈开发者不单纯要掌握全栈技术线，而且要必须懂开发相关的基础知识。

而这些必须懂的知识有如下：

• 开发管理 ：参考我们分享的《系统架构师之——开发管理
• 需求管理：需求变更/需求跟踪/需求变更风险管理
• 软件开发方法：生命周期/经典开发模型/构建与重构/逆向工程/形式化方法
• 软件开发环境与工具：集成开发环境/开发工具(建模/分析设计/编程/测试/管理等)
• 设计方法：分析设计图示/结构化分析/模块设计/面向对象分析/IO设计
• 基于构件的开发：中间件/J2EE/.NET
• 应用系统构建：软件包的使用
• 测试与评审：参考我们分享的《系统架构师之——测试评审方法》

本文将先分析系统架构设计整体过程，然后具体分析软件开发方法。

一 系统架构设计过程

不管你是开发一个微信小程序或者Android/IOS移动APP，或者H5 Web网站，还是复杂的企业桌面应用程序亦是大型服务架构，你都要经历系统架构设计的过程。不管你是不经意还是刻意，基本都是沿着此过程进行。

1-系统规划

• 提出可行性分析
• 系统方案制定-评价-改进
• 新旧系统对比分析-比较
• 现有软件硬件数据资源利用

系统架构规划图

2-系统设计

• 业务流程设计
• 人机界面交互
• 文件设计
• 存储设计
• 数据库设计
• 网络应用系统设计
• 系统运行环境集成与设计
• 中间件/应用服务器
• 性能设计与评估
• 系统转换上线计划

3-软件系统建模

• 系统需求
• 建模目的与作用
• 定义功能与归结模型
• 结构化建模
• 数据流
• UML
• 数据库建模
• E-R图
• 逆向工程

E-R图构建要素

4-软件开发生命周期

对系统架构设计过程有了整体的架构知识，接下来分析的是软件开发方法。

二 软件开发方法

1-软件开发方法分类

开发风格分：自顶向下开发方法/自底向上开发方法

性质类型分：形式化方法/非形式化方法

适用范围分：整体性方法，局部性方法:

主流的软件开发方法有如下：

图片来源希赛网

2-净室方法

是一直形式化方法，可以保障生成高质量软件。使用盒结构约束分析和设计建模，并正确性验证作为发现和消除错误。

-黑盒：内部规则逻辑

-状态盒：状态数据服务操作

-清晰盒：状态盒的过程设计

三 结构化方法

是一直自顶向下的开发方法，逐步求精。结构指的是系统内部组成要素之间的关系/作用/框架。

根据项目阶段分：

1-结构化分析Structured Analysis

分析工具:

数据流图Data Flow Diagram DFD ：层次图 / 上下文图 / 逐级分解图

数据字典 Data Dictionnary DD /

结构化语言 /判定表 /判定树

分析步骤：

Step1 研究业务场景，形成数据流图，用例图

Step2 建立系统逻辑模型

Step3 划清人机界面，哪些机器完成，哪些人工完成

2-结构化设计Structured Design

结构化设计包括架、接口数据 和过程等任务，逐步求精和模块化过程。

1. 概要设计：确定软件结构/系统模块/模块关系/结构图描述程序结构/层次图/HIPO输入输出图
2. 详细设计：确定实现的精确描述/程序流程图/盒图/PAD问题分析图/PDL 程序设计语言

结构图：模块调用数据传递处理

组成要素

程序流程图：

程序流程图组成要素

盒图：

盒图组成要素

PAD 问题分析图

PDL 程序设计语言：即伪代码

3-结构化程序设计 Structured Programing

SP 设计的思想包括以下几方面的内容：

• (1)SP 是避免用 GOTO 语句的一种程序设计。
• (2)SP 是自顶向下的程序设计。
• (3)SP 是一种组织和编程的方法，按 SP 方法编程易于理解和修改。
• (4)SP 的主要作用是使程序正确性的证明易于实现。
• (5)SP 允许在设计过程中的每一步去验证其正确性。
• (6)SP 讨论了如何将任何大规模和复杂的流程图转换为一种标准形式，能用几种标准的控制结构顺序、分支、重复|通过嵌套来表示。

4-结构化设计方法的缺点

• 开发周期长，难于适应环境变化
• 早期注重系统功能，兼顾数据结构不够，业务变化难于兼容
• 功能结构固化，适用面窄

对于结构化的缺点，可以用原型法或者面向对象方法来解决。

四 面向对象方法

当前主流的开发方法，主要有：

• OMT Object Model Technology 对象建模技术
• OOSE Object-Oriented Software Engineering 面向对象软件工程
• Booch方法
• Coad/Yourdon 方法：OOA-OOD-OOP

而OMT/OOSE/Booch最终统一为UML， 统一建模语言

1-基础

• 对象/类：实体类，控制类，边界类
• 继承/泛化：
• 多态/重载
• 模板/容器
• 消息/通信

2-面向对象分析

面向对象分析OOA的方法有很多种，本质上每一种都是为了对产品系统进行分析与建模进行符号描述。主流的方法有：OOA/OOD方法与UML方法

OOA/OOD方法

https://my.oschina.net/282656323/blog/207682

统一建模语言UML

• UML定义了5类，10种模型图

• 画图工具：Visio 、RationalRose、PowerDesign等

给哪些对项目文档中一堆图标傻傻分不清的同学普及下：

-用例图 UseCaseDiagram

https://blog.csdn.net/xinyuan_java/article/details

-类图 ClassDiagram

-包图 PackageDiagram

-对象图 ObjectDiagram

-活动图 ActiveDiagram

-状态图 StateDiagram

-顺序图 SequenceDiagram

-协作图 CollaborationDiagram

-组件图ComponentDiagram

-部署图 DeploymentDiagram

更多资料请参考W3C标准UML https://www.w3cschool.cn/uml_tutorial/

3-面向对象方法的缺点：

• 不适合大型MIS开发
• 只能对现有业务需求上进行分析整理抽象
• 初学不易

五 原型法

适用于早期系统需求不明确的项目，需要构建原型设计来确定业务。原型构建方式分为：减法与加法。

六 逆向工程法

适用于对现有在运行的系统进行再工程Reengineering，对旧系统进行重新处理/调整/提高可维护性。

七 总结

对于软件开发方法，具体选用什么方式还得具体情况具体分析，根据业务场景系统规划进行选择。不管你是做Java后台开发还是Web前端或者是Android/IOS移动app开发，任何一个项目都要依据软件开发方法进行。不管采用什么开发过程模式或者什么架构什么设计模式什么算法，都需要进行软件开发方法进行构建系统。