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软件设计规范(2)

2008-11-29 
阐述软件系统设计的5个核心内容:体系结构设计、用户界面设计、数据库设计、模块设计、数据结构和算法设计。


  ● 风格一致

  风格一致有两方面的含义:

  (1) 一个软件的用户界面中,同类的界面元素应当有相同的视感和相同的操作方式。例如命令按钮是最常见的界面元素,所有命令按钮的形状、色彩以及对鼠标的响应方式都是一致的。

  (2) 同一类型软件的用户界面应当有一定程度的相似性。例如Microsoft公司的Office家族里有Word、Excel、PowerPoint、Outlook等软件,这些软件提供的“复制、剪切、粘贴”功能的操作方式都是相同的。

  ● 及时反馈信息

  用户进行某项操作后,如果过了一会儿(几秒钟)用户界面一点反应都没有,这将使用户感到迷茫和不安,因为他不知道是自己操作错了还是软件的原因导致死机了。所以及时反馈信息很重要,至少要让用户心里有数,知道该任务处理得怎么样了,有什么样的结果。

  例如下载一个文件,界面上应当显示“百分比”或相关数字来表示下载的进度,否则人们不知道要等待多少时间。如果某些事务处理不能提供进度等数据,那么至少要给出提示信息如“正在处理,请等待…”,最好是提供合适的动画,让用户明白软件正在干活、没有死机。

  ● 出错处理

  在设计用户界面时必须考虑出错处理,目的是让用户不必为避免犯错误而提心吊胆、小心翼翼地操作。常见的错误处理方式有:

  提供对输入数据进行校验的功能。当用户输入错误的数据时,及时提醒用户改正数据。

  对于在某些情况下不应该使用的菜单项和命令按钮,将其“失效”(屏蔽)可以有效防止该项功能被错误地使用。例如:对于某些管理软件,不同的用户有不同的操作权限。如果低权限的用户登录到系统,那些只有高级权限用户才能使用的功能应当被屏蔽(如变成“灰色”不可操作)。

  提供Undo功能,用以撤销不期望的操作。

  执行破坏性的操作之前,应当获得用户的确认。例如用户删除一个文件时,应当弹出对话框:“真的要删除该文件吗”,当用户确认后才真正删除文件。

  ● 合理的布局

  首先,界面的布局应当符合逻辑,最好能够与工作流程吻合。界面设计人员只有仔细地分析软件的需求,才能提取对界面布局有价值的信息。

  其次,界面的布局应当整洁(整齐清爽)。界面元素应当在水平或者垂直方向对齐,行、列的间距保持一致。窗体的尺寸要合适,各种控件不能过分拥挤也不能过分宽松。要善于利用窗体和控件的空白,以及分割用的线条。

  ● 和谐的色彩

  用户界面是否美观,主要取决于该界面的布局和色彩搭配。实现“合理的布局”相对比较容易一些,设计和谐的色彩太困难了,因为色彩的组合千变万化,并且人们对颜色的喜好也极不相同。

  对于广大软件开发人员而言,虽然我们没有必要让普通软件的界面漂亮到Windows XP这种程度,但是掌握一些界面色彩的设计原则无疑是非常有益的。

  如果不是为了显示真实感的图形和图像,那么应当限制一帧屏幕的色彩数目,因为人们在观察屏幕的时候很难同时记住多种色彩。

  应当根据对象的重要性来选择颜色,重要的对象应当用醒目的色彩表示。

  使用颜色的时候应当保持一致性,例如错误提示信息用红色表示,正常信息用绿色表示,那么切勿篡用红色和绿色。

  在表达信息时,不要过分依赖颜色,因为有些用户是色盲或色弱。

    数据库设计

  ● 开发与平台无关的数据库应用程序

  目前国际上应用最广泛的数据库系统有Oracle、DB2、Informix、Sybase和SQL Server。

  这些数据库系统之间的激烈竞争即有好处又有坏处。竞争的好处是使数据库系统不断发展和完善,并且避免价格垄断。竞争的最大坏处是逼迫数据库厂商不断开发出独特的功能以吸引更多的用户,所以各个数据库系统的独特功能无法形成统一标准,导致用户难以开发出与平台无关的数据库应用程序,因为用户很难抵御数据库系统独特功能的诱惑。

  读者也许会问:“结构化查询语言(SQL)难道不是数据库系统的标准吗?”

  是的,SQL是数据库系统的标准查询语言。可是数据库厂商提供了太多超出SQL标准的特色功能,使人们陷入了进退两难的境地:

  如果你想使程序与数据库平台无关,那么只能使用SQL,放弃各个数据库系统的独特功能。

  如果你超越SQL,使用了某个数据库系统的独特功能,那么这样的程序就是与平台相关的。

  类似问题也存在于操作系统、Web浏览器这些领域。理论上讲,只有绝对垄断才能形成绝对统一的标准,但是人们既希望打破垄断又希望有统一的标准,这种矛盾无法彻底解决,只能折衷、妥协。建议如下:

  如果你开发的是通用的数据库应用软件,不想让应用软件与特定的数据库系统捆绑在一起,那么你就老老实实地用SQL语言写程序。

  如果你开发的是行业专用的数据库应用软件,并且这个行业已经指定了数据库系统(这种局部垄断现象普遍存在),最近若干年都不会改变的话,那么你可以超越SQL使用该数据库系统的独特功能。

  ● 数据库性能优化问题

  数据库设计的主要挑战是“高速处理大容量的数据”。如何优化数据库的性能是设计人员经常面临的问题。数据库性能优化主要有两种途径:

  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。

  在表的物理设计阶段,设计人员应当按照第三范式设计表结构(即规范化处理)。这样做的好处是:表中没有冗余数据,表结构很清晰,将来修改或者扩充非常方便。但是按第三范式设计也存在一些缺点:产生了许多表,每个表有相对较少的列,并且这些列必须使用“主健/外健”关联起来,因此某个查询操作可能会产生复杂的表链接,导致性能降低。

  反规范化处理是指对第三范式的表进行修改,通过合并一些表,或者在表中创建冗余的列,从而减少表链接操作代价,达到提高性能的目的。要注意的是反规范化处理存在很大的负面影响:管理冗余数据很麻烦,如果冗余数据不同步的话,那么会发生数据错误这种严重的问题。

  所以,对表进行第三范式的规范化处理是第一重要的,而反规范化处理则需谨慎考虑、不宜过多使用。“规范化处理”以及“反规范化处理”不是自相矛盾之举,而是性能优化的策略。

  除了优化表结构之外,优化数据库的环境参数也能够提高数据库的性能。例如给服务器配置更快的CPU,增加内存。运行数据库是非常消耗内存的,内存对数据库性能影响比较大。由于现在市场上的内存条越来越便宜,所以为服务器配置足够多的内存恐怕是成本最低、难度最低、见效最快的性能优化方法。

  在安装数据库系统时,要为系统指定“块大小”(一次物理读写操作所设计的字节数)。在创建表时,也要为表指定一定的空间。如果“块大小”和“表空间”与实际的数据存储不匹配的话,那么会产生许多磁盘碎片,这将降低数据库物理操作的性能。

  能否有效地优化应用软件数据库的性能,主要取决于开发者对数据库系统的熟悉程度以及开发经验。

  ● 数据库安全问题

  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:

  用户只能用帐号登陆到应用软件,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。

  对用户帐号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兼角色的权限之和。

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