09~12-详细设计

• 详细设计的输入

  • 需求规格说明：分析类图、系统顺序图

  • 体系结构设计：接口

• 详细设计的输出：设计类图

职责分配

• 功能职责：方法

• 数据职责：属性

• 协作职责：与其他类的关系

  • 从小到大，将对象的小职责聚合成大职责

  • 从大到小，将大职责分配给每个小对象

GRASP 设计原则

• 低耦合 Low-Coupling：减少模块之间的依赖关系

• 高内聚 High-Cohesion：模块内部的元素之间的关系越紧密越好

• 信息专家：拆分职责，职责分配给拥有所需信息的类

• 创建者

• 控制者

创建者

• 以下优先级从高到低排列

场景	创建地点	创建时机	备注
组合关系	整体对象的创建定义和操作方法	整体对象的创建	例如，销售的业务逻辑对象由销售项对象创建
被某个对象记录和管理（单向关联）	关联对象的方法	业务方法的执行中对象的生命周期与此对象同步	连接池创建连接池对象
创建所需的数据被某个对象所持有	持有数据对象的方法	业务方法的执行中	也可由其他对象创建，由持有数据的对象初始化
聚合关系	整体对象的业务方法	业务方法的执行中	某个对象有多个关联时，优先选择聚合关联的整体对象，若有多个根据高内聚、低耦合的原则确定
其他	-	-	根据高内聚、低耦合原则确认

控制者

• 目的：分配处理系统事件（外部事件）的职责

• 解决方法：专门建立Controller类，作为中介分配事件处理的职责

• 推荐的控制器候选类别（具体选择基于高内聚、低耦合原则）

  • 整个系统：SystemController

  • 某个业务/系统总体组织的类：OrderController

  • 在业务逻辑中“有行为”的角色：Cashier

  • 对于每个用例人为设计的控制器类：LoginHandler

类型	特点	优点	缺点
集中式	所有事件都在一个主控模块中处理（调用主控模块的方法）	设计简单，易于实现	复杂度高，耦合度高，难以维护
委托式	事件在主控模块中分发到其他模块处理（调用其他模块，由其他模块调用内部方法）
分散式	事件在数据和职责较少的模块间传输，完成处理		内聚度低带来高耦合，控制流复杂，模块散乱

画图

• 类图：详见 UML 速查

• 顺序图：和需求中的顺序图类似，需要将自然语言描述的方法转换为 实际的方法名称

耦合

• 耦合：模块间关系的复杂程度

• 以下分类从高到低排序

类型	定义	示例
内容耦合	模块直接访问另一模块的内部内容	直接访问内部变量、函数、GOTO跳入另一模块内部
公共耦合	模块通过公共变量共享数据	全局变量
重复耦合	模块间有重复逻辑的代码	代码复制
控制耦合	模块通过控制信息影响另一个模块的行为	传递标志位、状态等
印记耦合	共享数据结构，但是只使用了其中一部分	传递一个对象，但只使用了其中的一个属性
数据耦合	模块通过参数传递数据	函数参数

内聚

• 内聚：衡量模块内部元素之间的相关性

• 逻辑内聚和控制耦合常相关

• 以下分类从低到高排序

类型	定义	示例
偶然内聚	模块执行完全无关的操作	修车、烤面包、遛狗
逻辑内聚	模块内操作相关（在逻辑、功能层面一致），但调用由其他模块决定	开车去、坐火车去
时间内聚	模块内操作和时间相关，本身不存在逻辑关系	起床、刷牙、洗脸、吃早餐
过程内聚	模块内的操作按特定顺序执行，存在逻辑关系	守门员传球给后卫，后卫传球给中场球员 ……
通信内聚	模块执行的操作在相同数据上进行	查书的作者、名字、出版商
功能内聚	模块内的操作共同完成单一功能	计算平方根
信息内聚	模块基于相同的数据结构，执行不同操作，各操作入口点、代码独立	栈

面向对象的模块化

降低隐式耦合

• 全局变量有害

• 简洁

• 避免代码重复

降低访问耦合

• 访问耦合：链式调用，c = a().b()

• 面向接口编程：主动设计需求接口

• 迪米特法则：避免链式调用，只能出现一次.

  • 若O有方法m()，则O只能调用：O自身、O的成员变量、m的参数、m中局部变量的方法

• 接口分离原则 ISP：接口应尽量独立、精简，避免实现者实现不必要的接口

降低继承耦合

• 继承耦合：子类覆盖父类已有的代码

类型	定义
修改规格	子类修改父类的接口声明
修改实现	子类修改父类的实现，接口声明不变
精化规格	子类基于更严格的规则，修改父类的接口声明
精化实现	子类基于更严格的规则，修改父类的实现，接口声明不变
拓展	子类不对父类作更改，只增加新的方法、成员变量
无	两个类之间无继承关系

• Liskov 替换规则 LSP：所有子类必须可以替换父类

• 使用组合代替继承：可以在Stack中包含一个List，而不是继承自List

提高内聚

• 单一职责原则 SRP：一个类只有一个引起变化的原因，每个类只负责单一功能

信息隐藏

• 基本思想：模块隐藏重要设计决策的内部实现，只暴露必要的接口

• 两种信息隐藏决策：按职责/算法分解，前者更好

设计原则

• 封装

  • 封装数据和行为：部分属性无需暴露 Getter 和 Setter，不要暴露存储数据和推导数据 calculateAge

  • 封装内部结构：传递迭代器对象而非原来对象

  • 封装对象的引用：Getter 方法返回一个新的引用

  • 封装类型信息：使用父类的接口隐藏子类的类型信息

  • 封装可能存在的变更

• 权限最小化原则

• 开闭原则 OCP：对扩展开放，对修改关闭，添加新的代码而不需要修改原来的代码就能实现变更（善用多态）

• 依赖倒置原则 DIP：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象（接口或抽象类），抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象

  • 解决方案：为具体类建立接口