04第四章系统总体设计

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1、第四章 系统总体设计GIS设计与实现教程教学提纲第一节节 总总体设计设计 的目标标与任务务第二节节 系统总统总 体设计设计 工具第三节节 GIS软软件体系结结构设计设计第四节节 软软、硬件环环境配置方案设设计计第五节节 GIS功能模块设计块设计第六节节 GIS接口设计设计第七节节 GIS用户户界面设计设计第八节节 GIS系统总统总 体设计报设计报 告第一节节 总总体设计设计 的目标标与任务务第一节 总体设计的目标与任务 GIS总体设计阶段目标l将系统需求转换为数据结构和软件体系结构数据设计把分析阶段所建立的信息域模型变换成软件实现中所需的数据结构。体系结构设计把系统的功能需求分配给软件结构，形

2、成软件的模块结构图，并设计模块之间的接口关系。第一节 总体设计的目标与任务 在总体设计阶段，各模块处于黑盒子状态l使用黑盒子的概念，设计人员可以站在较高的层次上进行思考，从而避免过早地陷入具体的条件逻辑、算法和过程步骤等实现细节，以便更好地确定模块和模块间的结构。第一节 总体设计的目标与任务 总体设计主要任务l确定系统总体架构与软、硬件配置l根据系统分析成果进行系统功能模块的划分l建立模块的层次结构及调用关系l确定模块间的接口及人机界面l设计数据库总体结构第二节节 系统总统总 体设计设计 工具第二节节 系统总统总 体设计设计 工具一、结构化系统总体设计工具二、面向对对象系统总统总 体设计设计

3、工具第二节节 系统总统总 体设计设计 工具一、结构化系统总体设计工具1.层层次图图2.HIPO图图3.结结构图图一、结构化系统总体设计工具|层次图 层次图l用来描绘软件层次结构，适合于在自顶而下设计软件的过程中使用。 层次图优点l可以将一组相关的图素组织在一起，进行整体的插入删除、移动和放缩等操作。l由于图中一个块虽在图中，但它的几何及拓扑信息是相同的，因此只需保存一次，所以可以节约大量的内存。一、结构化系统总体设计工具|层次图 层次图示例l图中所示为某土地定级信息系统的局部层次图，图中的每个方框代表一个模块，方框间的连线表示模块的调用关系。层次图示例一、结构化系统总体设计工具|HIPO图 H

4、IPO图l“层次输入处理输出图”的英文缩写。l由H图（即层次图）和IPO图两部分组成。 H图l在层次图的基础上对每个方框进行编号，使其具有可跟踪性。l编号规则最顶层方框不编号，第一层中各模块的编号依次为1.0，2.0，3.0，；如果模块2.0还有下层模块，那么下层模块的编号依次为2.1，2.2，2.3，；如果模块2.2又有下层模块，则下一层各模块的编号根据上面的规律依次为2.2.1，2.2.2，2.2.3，依次类推。一、结构化系统总体设计工具|HIPO图 H图示例H图举例3.43.53.65.25.13.33.23.1一、结构化系统总体设计工具|HIPO图 IPO图l和H图中每个方框相对应，I

5、PO图描述这个方框所代表的模块的信息处理过程。lIPO图使用简洁的方框来方便地描述数据输入、数据处理和数据输出三部分之间的关系。lHIPO图中的每个IPO图都应该明显地标出它们所描绘的模块在H图中的编号，以便跟踪了解这个模块在软件结构中的位置。一、结构化系统总体设计工具|HIPO图 IPO图示例l本图中描述的是上一图中的缓冲区分析模块，对应的编号是3.6。IPO图示例一、结构化系统总体设计工具|结构图 结构图l每个方框代表一个模块。框内注明模块的名字或主要功能l箭头（或直线）表示模块间的调用关系。结构图示例循环调环调 用一、结构化系统总体设计工具|结构图 结构图l用带注释的箭头表示模块调用过程

6、中来回传递的信息。l利用注释箭头尾部的形状来区分标明传递的信息。尾部是空心圆表示传递的是数据尾部是实心圆表示传递的是控制信息l可以附加一些符号以表示模块的选择调用或循环调用关系。一、结构化系统总体设计工具|结构图 描述内容l模块的功能：通常是由模块的名称来标识的。l模块与模块之间的接口。 注意问题l一个模块可以被不同的模块所调用。l在同一层次中，模块的调用次序不一定是自左向右。一、结构化系统总体设计工具|结构图 模块调用次序l虽然多数人习惯于按照调用次序从左到右描述模块，但也可以出于其它考虑（例如为了减少交叉线），完全不按这种次序画。模块的调用次序在很多情况下可以根据模块所传递的数据和控制来区

7、分。 调用下层模块时序l通常上层模块中除了调用下层模块的语句外还有其它语句，究竟是先执行调用下层模块的语句还是先执行其它语句，在图中并没有表示。二、面向对象系统总体设计工具 面向对象的设计方法l采用类图来组织和构造系统总体设计过程。 类图l对系统中的各种概念进行建模，并描绘出之间的关系。l显示了系统的静态结构。l标识不同的实体是如何彼此相关联的。l包含系统定义的各种类。l包含它们之间的关系，如关联、依赖和聚合等。二、面向对象系统总体设计工具 类图内容l由类、接口等模型元素以及它们之间的关系构成的。 类图目的l在于描述系统的构成方式，而不是系统如何协作运行的。第二节节 系统总统总 体设计设计 工

8、具二、面向对象系统总体设计工具1.类图类图 的基本概念2.类图类图 的组组成 概念l分析类代表问题域中的简捷抽象，它映射到现实世界。 方式l分析类应该以清晰的、无歧义的方式映射到现实世界，如信息系统中的建设用地项目类或年度计划指标类等。 类型l分析类总能符合3种基本构造型中的一种：边界类、实体类和控制类，每一种构造型都有具体的语义。二、面向对象系统总体设计工具|类图的基本概念 ： 分析类二、面向对象系统总体设计工具| 边界类l用于建立系统与其参与者之间交互的模型。这种交互通常包括接收来自用户和外部系统的信息与请求，以及将信息与请求提交到用户和外部系统。 边界类示例l登录界面，它用于系统使用者进

9、入系统主功能界面前调用。边界类示例类图的基本概念 ： 边界类 实体类l用于对长效且持久的信息建模，主要是对诸如个体、实际对象或实际事件的某些现象或概念的信息及相关行为建模。 实体类示例l用户，它自带字符串类的属性Name。实体类示例二、面向对象系统总体设计工具|类图的基本概念 ： 实体类 控制类l代表协调、排序、事务处理以及对其他对象的控制，经常用于封装与某个具体用例有关的控制。 控制类示例l处理登录，它主要用于接受登录请求并完成检验，它有两个方法都用于检验用户、密码是否合法。控制类示例二、面向对象系统总体设计工具|类图的基本概念 ： 控制类 概念l是对一组具有相同属性、操作、关系和语义的事物

10、的抽象。这些事物包括了现实世界中的物理实体、商业事务、逻辑事物、应用事件和行为事物等，甚至还包括纯粹的概念性事物。根据系统抽象程度的不同，可以在模型中创建不同的类。 作用l是面向对象中的系统组织结构的核心。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类 表述l在UML中类被表述成为具有相同结构、行为和关系的一组对象的描述符号。所用的属性与操作都被附在类中。 内容l类定义了一组具有状态和行为的对象，其中属性和关联用来描述状态。属性通常使用没有身份的数据值来表示，如数字和字符串。关联则使用有身份的对象之间的关系来表示。l行为由操作来描述，方法是操作的具体实现。l对象的生命周期由附加给类的状态机来

11、描述。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类 表示法l类的表示法是一个矩形，这个矩形由3个部分构成类的名称、类的属性和类的操作类的名称位于矩形的顶端类的属性位于矩形的中间部位矩形的底部显示类的操作类的示例二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类 类的名称l类的名称是每个类的图形中所必须拥有的元素，用于同其他类进行区分。l类的名称通常来自于系统的问题域，并且尽可能地明确表达要表达的事物，不会造成类的语义冲突。如图代表的是一个名称为“建设用地项目”的类。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类类的示例 类的属性l类的一个特性，也是类的一个组成部分，描述了在软件系统中所代表

12、的对象具备的静态部分的公共特征抽象，这些特性是这些对象所共有的。在图中，建设用地项目类拥有三个属性：用地编号、项目名称、建设单位。并且每个属性可以设置属性类型，例图中的int、string。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类类的示例 类的操作l操作是指类所能执行的动作，也是类的一个重要组成部分，描述了在软件系统中所代表的对象具备的动态部分的公共特征抽象。l类的操作可以根据不同的可见性由其他任何对象请求以影响其行为。属性是描述类的对象特性的值，而操作用于操纵属性的值进行改变或执行其他动作。l操作有时被称为函数或方法，在类的图形表示中它们位于类的底部。一个类可以有0个或多个操作，且每

13、个操作只能应用于该类的对象。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类 类的操作l在下图中，建设用地项目类拥有三个属性：用地编号、项目名称、建设单位。建设用地项目类拥有三个操作：增加记录、修改记录、查询，并且定义了参数与返回值。类的示例二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 类 概念l是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述。接口包含一系列操作，但是不包含属性，并且它没有对外界可见的关联。可以通过一个或多个类实现一个接口，并且在每个类中都可以实现接口中的操作。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 接口 表述l接口是一种特殊的类，所有接口都是有构造型的类。l一个类

14、可以通过实现接口支持接口所指定的行为。在程序运行的时候，其他对象可以只依赖于此接口，而不需要知道该类对接口实现的其他任何信息。l一个拥有良好接口的类具有清晰的边界，并成为系统中职责均衡分布的一部分。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 接口 表示方法l接口使用一个带有名称的小圆圈来进行表示，如图所示的项目接口，并有一条实现关系的线与实现它的类（建设用地项目类）相连接。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成 ： 接口接口的示例 类之间的关系l依赖关系、泛化关系、关联关系和实现关系。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成： 类之间的关系关系功能表示图图形依赖赖关系两个模型元素之间间的依

15、赖赖关系泛化关系描述类类之间间的关系关联联关系类实类实例间连间连接的描述实现实现关系说说明和实现间实现间 的关系类类之间间关系的种类类 依赖关系l依赖表示的是两个或多个模型元素之间语义上的连接关系。l只将模型元素本身连接起来而不需要用一组实例来表达它的意思。l表示了这样一种情形：提供者的某些变化会要求或指示依赖关系中客户的变化，即依赖关系将行为和实现与影响其他类的类联系起来。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成： 类之间的关系 依赖关系l图中显示了年度计划指标类、新增建设用地类之间的依赖关系。年度计划指标类的添加记录方法使用了新增建设用地类的对象作为参数，因此两个类之间存在着依赖关系。二、

16、面向对象系统总体设计工具|类图的组成： 类之间的关系依赖关系示例 泛化关系l泛化关系用来描述类的一般和具体之间的关系。l具体描述建立在类的一般描述的基础之上，并对其进行了扩展，因此在具体描述中不仅包含一般描述中所拥有的所有特性、成员和关系，而且还包含了具体描述的补充信息。l在泛化关系中，一般描述的类被称为父类，具体描述的类被称为子类。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成： 类之间的关系 泛化关系l图中建设项目用地作为父类，城镇分批次建设用地、单独选址用地、农村村民建房用地作为子类，从子类指向父类的空心三角箭头表示泛化关系。二、面向对象系统总体设计工具|类图的组成： 类之间的关系泛化关系示例 关联关系l关联关系是一种结构关系，指出一个事物的对象与另一个事物的对象之间的语义上的连接。l关联描述了系统中对象或实例之间的离散连接，它将一个含