软件项目管理第十章软件设计

第10章 软件设计

10.1 目的 软件设计指设计软件的系统结构、用户界面、数据库、功能模块等，在需求与代码之间建立桥梁，指

导工作人员开发能够满足用户需求的软件产品。

10.2 关键活动与流程 软件设计的流程如图10-1所示，分为概要设计阶段和详细设计阶段。关键活动是“软件系统设计”、

“用户界面设计”、“数据库设计”和“功能模块设计”。

用户界面设计师

软件开发人员

软件开发人员

图10-1 软件设计的流程

该流程的主要工作成果见表10-1。

表10-1 软件设计流程的主要工作成果

关键活动 主要工作成果 责任人

软件系统设计 《软件系统设计报告》 软件开发人员

用户界面设计 《用户界面原型》 用户界面设计师

数据库设计 《数据库设计报告》 软件开发人员

功能模块设计 《功能模块设计报告》 软件开发人员

概要设计阶段 详细设计阶段

软件系统设计

功能模块设计 数据库设计 用户界面设计 10.2.1 软件系统设计 软件系统设计的一般步骤如图10-2所示。

图10-2 软件系统设计的步骤 第一步 设计准备

项目经理分配软件设计的任务，包括系统设计、模块设计、用户界面设计、数据库设计等。

系统设计人员阅读需求文档，明确设计任务，并准备相关的设计工具（如Rational Rose）和资料。

第二步 确定系统的约束因素

软件系统设计人员从《软件需求规格说明书》中提取需求约束，例如： ☆ 本系统应当遵循的标准或规范。

☆ 软件、硬件环境（包括运行环境和开发环境）的约束。

☆ 接口/协议的约束。

☆ 用户界面的约束。

☆ 软件质量的约束，如正确性、健壮性、可靠性、易用性、清晰性、安全性、可扩展性、兼容性、可移植性等等。

有一些假设或依赖并没有在需求文档中明确指出，但可能会对系统设计产生影响，设计人员应当尽可

能地在此处说明，例如对用户教育程度、计算机技能的一些假设或依赖，对支撑本系统的软件硬件的假设

或依赖等。

第三步 确定设计策略 系统设计人员根据产品的需求，以及本产品的发展战略，确定设计策略（Design Strategy）。例如：

☆ 设计模式：根据本产品的功能性需求和非功能性需求，确定某些设计模式。

☆ 扩展策略：说明为了方便本系统在将来扩展功能，现在有什么措施。

☆ 复用策略：说明本系统在当前“复用什么”以及将来“如何被复用”。

☆ 折中策略：说明当两个目标难以同时被优化时如何折中，例如“时-空”效率折中，复杂性与实用性之间的折中。

第四步 系统结构设计

☆ 将系统分解为若干子系统，确定每个子系统的功能以及子系统之间的关系。绘制系统的总体结构

图（包括物理图和逻辑图）。

☆ 将子系统分解为若干模块，确定每个模块的功能以及模块之间的关系，绘制子系统的结构图。 ☆ 确定系统开发、测试、运行所需的软硬件环境。

第五步 撰写系统设计文档

系统设计人员根据指定的模板撰写《软件系统设计报告》，格式参见表10-2。

第六步 设计评审

系统设计人员邀请同行专家、开发人员对该系统设计进行技术评审。设计评审的重点不是“对还是错”，而是要考察系统的综合能力。设计评审的要素视产品特征而定，例如除了“合适性”、“结构稳定性”、“可

扩展性”、“可复用性”之外，还要考虑性能、容量、安全性等。 Step1.

设计

准备 Step2.

确定

约束

因素 Step3.

确定

设计

策略 Step4.

系统

结构

设计 Step5.

撰写

文档 Step6.

设计

评审 表10-2 软件系统设计报告 软件系统设计报告

1. 系统概述

提示：（1）说明本系统“是什么”，（2）描述本系统的主要功能。 2. 设计约束 提示：体系结构设计人员从需求文档提取需求约束，并且确定一些隐含约束。

3. 设计策略 提示：体系结构设计人员根据产品需求，确定设计模式、扩展策略、复用策略、折中策略等。

4. 系统总体结构 （1）将系统分解为若干子系统，绘制总体结构图（含物理图和逻辑图），说明各子系统的主要功能。

（2）说明“如何”以及“为什么”如此分解系统。

（3）说明各子系统如何协调工作，从而实现原系统的功能。 5. 子系统N的结构与功能

（1）将子系统N分解为一些模块，绘制结构图，说明各模块的主要功能。 （2）说明“如何”以及“为什么”如此分解子系统N。

（3）说明各模块如何协调工作，从而实现子系统N的功能。 6. 开发环境的配置 提示：说明本系统应当在什么样的环境下开发，有什么强制要求和建议。

软件硬件设备名称 开发环境标准配置 开发环境最低配置

7. 测试环境的配置 提示：说明本系统应当在什么样的环境下测试，有什么强制要求和建议。

软件硬件设备名称 测试环境标准配置 测试环境最低配置

8．运行环境的配置

提示：说明本系统应当在什么样的环境下运行，有什么强制要求和建议/

软件硬件设备名称 运行环境标准配置 运行环境最低配置

9．其它

10.2.2 用户界面设计 用户界面设计的一般步骤如图10-2所示。

图10-3 用户界面设计的步骤 第一步 界面设计准备

项目经理指定开发人员或美工人员从事用户界面设计（以下称为界面设计人员）。

界面设计人员详细阅读《软件需求规格说明书》，了解用户的需求。再与用户交流，了解用户的工作习惯和他们对界面的看法。

界面设计人员学习本公司的《用户界面设计指南》（如果存在的话），进一步商定本软件的用户界面设

计规则。

第二步 界面原型设计

界面设计人员先创作界面原型，一般方式： （1） 在纸上徒手画，或者用Visio等工具绘制界面的视图；

（2） 用软件开发工具实现可以运行的原型。

第三步 体验与细化

界面设计人员邀请用户和同行体验界面原型，收集意见，及时改进。之后界面设计人员细化界面原型，

例如美工处理，添加细节等。 第四步 用户界面评审

本软件的用户界面设计定型后，项目经理邀请用户和同行对界面进行评审，尽最大努力使界面变得更

加美观、易用。

之后，开发人员编写界面的代码，并和用户一起通过各种途径测试界面，从而不断地完善用户界面。

需求分析

界面设计准备 界面原型设计

体验与细化 用户界面评审 10.2.3 数据库设计 数据库设计的一般步骤如图10-4所示。

迭

代

图10-4 数据库设计的步骤 第一步 设计准备

☆ 数据设计人员阅读需求文档和体系结构设计文档，明确数据库设计任务。 ☆ 数据库设计人员准备相关的设计工具和资料。

☆ 数据库设计人员确定本软件的数据库设计规则（或指南），例如数据库命名规则。

第二步 数据库设计

数据库设计一般要经历“逻辑设计→物理设计→安全性设计→性能优化”等步骤，通常要迭代进行。

☆ [Step2.1] 逻辑设计 数据库设计人员根据需求文档，创建与数据库相关的那部分实体关系图（ERD：Entity Relationship Diagram）。如果采用面向对象设计方法，那么“实体”相当于类（class）。

☆ [Step2.2] 物理设计 按照第三范式设计表结构（即规范化处理）。一般地，实体对应于表，实体的属性对应于表的列，

实体之间的关系成为表的约束。逻辑设计中的实体大部分可以转换成物理设计中的表，但是它们并不是一一对应的。

☆ [Step2.3] 安全性设计 提高软件系统的安全性应当从“管理”和“技术”两方面着手。这里仅考虑技术手段（因为安全

管理超出了软件工程范畴），一般原则如下：

△ 用户只能用给定的用户名登录到应用软件，通过应用软件访问数据库，而没有其它途径可以操作数据库。

△ 对用户的密码进行加密处理，确保在任何地方都不会出现密码的明文。

△ 确定每个角色对数据库表的操作权限，如创建、检索、更新、删除等。每个角色拥有刚

好能够完成任务的权限，不多也不少。在应用时再为用户分配角色，则每个用户的权限

等于他所有角色的权限累加。

☆ [Step2.4] 性能优化 数据库性能化一般有两种途径：

△ 优化表结构本身。例如对第三范式的表结构进行反规范化处理，允许表中存在冗余数据，

从而减少多个表链接操作，达到提高性能的目的。

△ 优化数据库的环境参数。例如提高硬件设施，调整表的空间尽量减少数据碎片等。 Step2.数据库设计

2.1逻辑设计

2.2物理设计

2.3安全性设计

2.4性能优化 Step1. 设计 准备 Step4. 设计 评审 Step3. 撰写 文档 第三步 撰写数据库设计文档 ☆ 数据库设计人员根据指定的模板撰写《数据库设计报告》，格式参见表10-3。

第四步 设计评审

数据库设计人员邀请同行专家、开发人员对数据库进行技术评审，数据库的主要评审要素包括：（1）

正确性、完整性、一致性；（2）安全性；（3）性能。

表10-3 数据库设计报告 数据库设计报告 1． 数据库环境说明

提示：（1）说明所采用的数据库系统，设计工具，编程工具等；（2）说明详细配置。 2．数据库命名规则 提示：完整并且清楚地说明本数据库的命名规则 3． 逻辑设计

提示：数据库设计人员根据需求文档，创建与数据库相关的那部分实体关系图（ERD）。 4． 物理设计

4.0 表汇总

表 名 功能说明

表 A

表 B

表 C

4.n 表n 表 名

列 名 数据类型（精度范围） 空/非空 约束条件

补充说明 5.安全性设计

5.1账号与密码管理 提示：用户只能用账号登录到应用软件，通过应用软件访问数据库，而没有其它途径操作数据库。

5.2 密码加密方法 提示：对用户密码进行加密处理，确保在任何地方都不会出现密码的明文。

5.3 角色与权限 提示：确定每个角色对数据库表的操作权限，如创建、更新、删除等。每个角色拥有刚好能够完成任务的权限，不多也不少。

在应用时再为用户分配角色，则每个用户的权限等于他所兼角色的权限之和。

角 色 可以访问的表 操作权限

角 色A

角 色B

6.性能优化方法

优 先 级 优 化 对 象 方 法、措 施

7.数据库管理与维护说明 提示：在设计数据库的时候，及时给出管理与维护本数据库的方法，有助于将来撰写出正确完备的用户手册。