Chương 2: Thiết kế phần mềm | SWEBOK3

Giới thiệu

Khái niệm thiết kế được định nghĩa theo 2 cách sau :

Thiết kế là quy trình định nghĩa ra kiến trúc, thành phần, interfaces và các thuộc tính khác của một hệ thống hoặc một thành phần.

Trong quy trình này, yêu cầu phần mềm được phân tích để đưa ra một cấu trúc của phần mềm làm cơ sở để làm ra phần mềm.
Thiết kế là kết quả của một quá trình. Nó mô tả kiến trúc của một phần mềm như là phần mềm được phân rã và tổ chức như thế nào trong các thành phần và các interfaces giữa các thành phần như thế nào. Nó cũng có thể mô tả các thành phần ở mức chi tiết cho phép có thể xây dựng được phần mềm.

Thiết kế phần mềm đóng vai trò quan trọng: trong suốt quá trình thiết kế, những kỹ sư phần mềm sẽ đề xuất các mô hình tạo thành loại kế hoạch chi tiết cho giải pháp để có thể thực hiện được. Chúng ta có thể phân tính và đánh giá những mô hình này có hay không phù hợp với những yêu cầu khác nhau. Chúng ta có thể sử dụng kiểm tra và thẩm định thay thế những giải pháp và những đánh đổi (tradeoffs). Cuối cùng chúng ta sử dụng những mô hình kết quả để lên kế hoạch các hoạt động phát triển tiếp theo như là: thẩm định và kiểm thử hệ thống, thêm vào đó sử dụng chúng như là đầu vào hay là điểm bắt đầu của xây dựng và kiểm thử phần mềm.

Trong list chuẩn của vòng đời tăng trưởng phần mềm như ISO / IEC / IEEE Software Life Cycle Process, thiết kế phần mềm gồm có 2 hoạt động giải trí tương ứng với nghiên cứu và phân tích nhu yếu phần mềm và kiến thiết xây dựng phần mềm :

Thiết kế kiến trúc (còn được gọi là thiết kế mức cao): là phát triển mức kiến trúc cao nhất và đưa ra cách tổ chức phần mềm và chỉ ra các thành phần khác nhau trong phần mềm
Thiết kế chi tiết: chỉ ra chi tiết và đầy đủ về thành phần tạo điều kiện xây dựng phần mềm trong pha sau đó

Đầu ra của thiết kế phần mềm sẽ được sử dụng cho quy trình thiết kế xây dựng và kiểm thử nên việc nhìn nhận một thiết kế có tương thích hay không rất quan trọng, nếu một thiết kế sai sẽ dẫn đến toàn bộ những quy trình sau đó cũng sai và cần phải chỉnh sửa nếu thiết kế được chỉnh sửa .

1. Nguyên tắc thiết kế phần mềm cơ bản

Phần này đưa ra khái niệm, ý niệm và thuật ngữ hình thành nền tảng cơ bản để hiểu biết về vai trò và khoanh vùng phạm vi của thiết kế phần mềm

1.1 Khái niệm thiết kế chung

Theo nghĩa chung, thiết kế hoàn toàn có thể được xem như thể một hình thức xử lý yếu tố. Thiết kế là một quy trình vận dụng nhiều kỹ thuật và những nguyên tắc để tạo ra quy mô của một thiết bị, một tiến trình hay một mạng lưới hệ thống đủ chi tiết cụ thể mà theo đó hoàn toàn có thể sản xuất ra loại sản phẩm vật lý tương ứng với nó. Mục tiêu thiết kế là để tạo ra một quy mô trình diễn của một thực thể mà sau này sẽ được kiến thiết xây dựng

1.2 Bối cảnh của thiết kế phần mềm

Thiết kế phần mềm là một phần quan trọng của quy trình tiến độ tăng trưởng phần mềm. Để hiểu vai trò của thiết kế phần mềm, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể nhìn và vòng đời tăng trưởng phần mềm để thấy nó là một thành phần gắn với vòng đời này .

1.3 Quy trình thiết kế phần mềm

Thiết kế phần thường được xem như thể một quá trình 2 bước :

Thiết kế kiến trúc ( cũng được xem như thể thiết kế mức cao high – level design or top – level design ) miêu tả phầm mềm được tổ chức triển khai thành những thành phần như thế nào
Thiết kế cụ thể miêu tả hành vi mong ước của những thành phần

Đầu ra của 2 tiến trình này là tập quy mô và tài liệu ghi lại những những quyết định hành động quan trọng đã được thực thi cùng lời lý giải cho mỗi nguyên do. Bằng cách ghi lại những lý do đó việc làm bảo dưỡng dài hạn của phần mềm được nâng cao

1.4 Nguyên tắc thiết kế phần mềm

Nguyên tắc là “một giả định, giáo lý hoặc luật căn bản và toàn diện”. Nguyên tắc thiết kế phần mềm là quan niệm chính cung cấp kiến thức cơ bản cho khái niệm và hướng tiếp cận thiết kế phần mềm khác nhau. Nguyên tắc thiết kế phần mềm bao gồm: trừu tượng hóa (abstraction); ghép nối và liên kết (coupling and conhesion); phân rã và modul hóa (decomposition and modularization); đóng gói/ẩn thông tin (encapsulation/information hiding); tách giao diện và thực hiện (separation of interface and implementation); đầy đủ, toàn vẹn và nguyên thủy (sufficiency, completeness, and primitiveness); và tách mối quan tâm (separation of cencerns)

Abstraction: là một cách nhìn của một đối tượng mà tập trung vào thông tin liên quan để cụ thể hóa mục đích và tránh bỏ xót thông tin”. Trong bối cảnh của thiết kế phần mềm, 2 cơ chế trừu tượng hóa chìa khóa là tham số hóa và cụ thể hóa. Trừu tượng bởi tham số hóa trừu tượng đến từ biểu diễn dữ liệu chi tiết bởi biểu diễn dữ liệu như tên những tham số. Trừu tượng hóa bởi cụ thể hóa dẫn đến 3 loại trừu tượng: trừu tượng thủ tục, trừu tượng dữ liệu và trừu tượng điều khiển (trừu tượng tương tác lẫn nhau)
- Trừu tượng thủ tục (trừu tượng hàm) cung cấp cơ chế để trừu tượng những thủ tục dễ định nghĩa hoặc những thao tác thành những thực thể. Trưu tượng thủ tục đã được áp dụng rộng rãi và các ngôn ngữ lập trình hầu như tất cả đều cung cấp hỗ trợ khái niệm này (ví dụ pascal, java,…)
- Trừu tượng dữ liệu: đây là nguyên tắc chính trong hướng đối tượng. Trong kiểu trừu tượng này, thay vì chỉ tập trung vào thao tác, chúng ta tập trung và dữ liệu đầu tiên và sau đó những thao tác tác động lên dữ liệu. Một ví dụ đơn giản là queue data và những thao tác liên quan như add() and delete(). Trong trừu tượng hóa thủ tục, thao tác add và delete chỉ là riêng biệt không có quan hệ với dữ liệu. Điểm mạnh của trừu tượng hóa dữ liệu so với trừu tượng hóa thủ tục là dữ liệu và các thao tác liên quan được đưa ra vì vậy rất dễ để sửa code khi dữ liệu thay đổi.
- Trừu tượng điều khiển liên quan để sử dụng các chương trình con và liên quan đến luồng điều khiển.
Coupling and Conhesion: Ghép nối là một độ đo của độ phụ thuộc lẫn nhau giữa các module trong chương trình máy tính, trong khi đó liên kết là độ đo độ mạnh của mối liên kết giữa các phần tử trong một module.
Phân rã hóa và module hóa: Phân rã hóa và modul hóa nghĩa là phần mềm lớn được chia thành một số thành phần định danh (dễ định nghĩa interface) mà mô tả tương tác giữa các thành phần. Thông thường mục tiêu là thay thế những chức năng và trách nhiệm trong những thành phần khác nhau.
Đóng gói và ẩn thông tin: nghĩa là nhóm và đóng gói chi tiết bên trong của một trừu tượng và làm cho những chi tiết không thể được truy cập từ bên ngoài
Tách giao diện và thực hiện liên quan đến việc xác định mọt thành phần bằng cách xác định một giao diện public (được biết đến như là client) mà là tách từ chi tiết của thành phần được hiện thực hóa như thế nào.
Tính đầy đủ, toàn vẹn và nguyên thủy: mục tiêu của tính đầy đủ, toàn vẹn và nguyên thủy nghĩa là chắc rằng một thành phần chỉ tương ứng với những đặc điểm quan trọng của một trừu tượng. Nguyên thủy nghĩa là thiết kế nên được dựa trên mô hình dễ thực hiện
Tách mối quan tâm. Một mối quan tâm là một “khu vực quan tâm với sự liên quan đến thiết kế phần mềm”. Một mối quan tâm thiết kế là một lĩnh vực của thiết kế mà liên quan đến một hay nhiều các bên liên quan (stakeholders). Mỗi kiến trúc nhìn một hay nhiều khung nhìn quan tâm. Tách mối quan tâm bởi những khung nhìn cho phép quan tâm các bên liên quan (stakeholders) tập trung vào một việc tại một thời điểm và yêu cầu và cung cấp một phương tiện quản lý phức tạp.

2. Những vấn đề chính trong thiết kế kiến trúc phần mềm

Một số yếu tố quan trọng phải được giải quyết và xử lý trong khi thiết kế phần mềm. Đặc biệt là những lo lắng về chất lượng phần mềm mà hoàn toàn có thể kể đến như : hiệu suất, bảo mật thông tin, độ đáng tin cậy, năng lực sử dụng, vv … Một số yếu tố quan trọng khác là làm thế nào để phân rã, tổ chức triển khai và đóng gói những thành phần phần mềm. Đây là nguyên tắc cơ bản mà tất những những chiêu thức thiết phải xử lý nó bằng cách này hay cách khác. trái lại, những yếu tố “ tương quan đến những góc nhìn của những hành vi phần mềm mà lại không nằm trong miền ứng dụng mà nằm ở những miền khác có tương quan ” Những yếu tố đó liên tục chồng chéo với những tính năng của mạng lưới hệ thống và được gọi những góc nhìn mà phần lớn không phải là đơn vị chức năng phân rã của phần mềm mà là thuộc tính ảnh hưởng tác động đến hiệu suất hoặc ngữ nghĩa của những thành phần một cách có mạng lưới hệ thống .

2.1 Đồng thời (concurrency)

Đồng thời là nhiều việc xảy ra tại cùng một thời gian. Thiết kế để có tính đồng thời có tương quan đến phân rã phần mềm thành quá trình, trách nhiệm, quy trình và đối phó với những yếu tố tương quan đến tính hiệu suất cao, tính nguyên tố, đồng điệu hóa và lập kế hoạch. Thiết kế này bảo vệ dễ phân loại việc làm cũng như hoàn toàn có thể hoàn thành xong việc làm trong thời hạn ngắn nhất .

2.2 Điều khiển và xử lý các sự kiện

Vấn đề thiết kế này liên quán tới làm thế nào tổ chức triển khai tài liệu và dòng tài liệu cũng như làm thế nào để giải quyết và xử lý những sự kiện trong thời điểm tạm thời và phản xạ qua những chính sách lời gọi ngầm và gọi lại .

2.3 Dữ liệu bền vững (data persistence)

Vấn đề của thiết kế này tương quan tới làm thế nào để giải quyết và xử lý tài liệu sống sót lâu dài hơn

2.4 Phân phối các thành phần

Vấn đề của thiết kế này tương quan đến làm thế nào để phân phối những phần mềm trên phần cứng ( gồm có phần cứng máy tính và phần cứng mạng ), làm thế nào những thành phần tiếp xúc được với nhau, và làm thế nào tầng giữa hoàn toàn có thể được sử dụng để đối phó với không thích hợp phần mềm .

2.5 Lỗi và xử lý ngoại lệ và lỗi dung nạp (error and exception handling and fault tolerance)

Vấn đề của thiết kế này tương quan đến làm thế nào để phòng chống, chịu đựng và những giải quyết và xử lý lỗi và đối phó với những điều kiện kèm theo ngoại lệ

2.6 Tương tác và trình bày (Interaction and presentation)

Vấn đề thiết kế này tương quan tới làm thế nào để cấu trúc và tổ chức triển khai tương tác với những người dùng và trình diễn thông tin ( ví dụ, chia giao diện và khung nhìn logic sử dụng hướng tiếp cận MVC )

Chú ý rằng chủ đề này không chỉ chi tiết cụ thể giao diện người dùng, đó là trách nhiệm của thiết kế giao diện người dùng

2.7 Bảo mật (sercurity)

Thiết kế cho bảo mật thông tin tương quan đến làm thế nào để ngăn ngừa bật mý trái phép, phát minh sáng tạo, đổi khác, xóa, hoặc khước từ truy vấn đến thông tin từ những nguồn khác. Nó cũng chăm sóc làm thế nào để chịu được những cuộc tiến công bảo mật thông tin hoặc sự xâm phạm bởi hạn chế thiệt hại, liên tục dịch vụ, vận tốc sửa chữa thay thế và phục sinh, và thất bại và phục sinh bảo đảm an toàn. Kiểm soát truy vấn là một khái niệm an ninh cơ bản và ta cũng nên bảo vệ sử dụng đúng mật mã

3. Kiến trúc và cấu trúc phần mềm

Một kiến trúc phần mềm là “tập hợp các cấu trúc cần thiết để suy luận về hệ thống, trong đó bao gồm các yếu tố phần mềm, mối quan hệ giữa chúng và đặc tính của cả hai. Trong suốt những năm 1990, kiến trúc phần mềm bắt đầu nổi lên như một ngành học rộng liên quan đến việc nghiên cứu các cấu trúc phần mềm và kiến trúc theo một cách chung. Điều đó dẫn đến một số khái niệm thú vị về thiết kế phần mềm ở những mức độ khác nhau của trừu tượng hóa. Mội số khái niệm có thể hữu ích trong việc thiết kế kiến trúc ( ví dụ phong cách kiến trúc) cũng như trong suốt quá trình thiết kế chi tiết (ví dụ design pattern). Những khái niệm thiết kế này cũng được sử dụng để thiết kế những chương trình tương tự.

3.1 Cấu trúc và góc nhìn

Khía cạnh mức cao khác nhau của thiết kế phần mềm hoàn toàn có thể được miêu tả và tài liệu hóa. Những góc nhìn này thường được gọi là những góc nhìn “ Một góc nhìn màn biểu diễn một phần khía cạch của kiến trúc phần mềm mà trình diễn đơn cử đúng chuẩn của mạng lưới hệ thống phần mềm ”. Các góc nhìn thích hợp với những yếu tố khác nhau tương quan đến phần mềm – ví dụ, góc nhìn logic ( phân phối những nhu yếu tính năng ) với góc nhìn tiến trình ( yếu tố đồng thời ) với góc nhìn vật lý ( yếu tố phân phối ) với góc nhìn tăng trưởng ( làm thế nào để thiết kế được break down thành những thành phần đơn vị chức năng với đại diện thay mặt rõ ràng của sự nhờ vào giữa những đơn vị chức năng ). Nhiều tác giả sử dụng những thuật ngữ khác nhau – như hành vi, công dụng, cấu trúc, góc nhìn quy mô tài liệu. Tóm lại, thiết kế phần mềm là một loại sản phẩm nhiều góc nhìn được tạo bởi tiến trình thiết kế và quan điểm độc lập tương đối và trực giao .

3.2 Kiểu kiến trúc

Kiểu kiến trúc là một chuyên môn hóa của phần tử và các loại liên quan, cùng với một bộ những hạn chế về cách nó có thể được sử dụng. Môt vài tác giải chỉ ra một số kiểu kiến trúc chính như sau:

Kiến trúc thường ( ví dụ, phân tâng, pipes and filter, blackboard )
Các mạng lưới hệ thống phân tán ( ví dụ client – server, three – tiers, broker )
Các mạng lưới hệ thống tương tác ( ví dụ, MVC, Presentation – Abstraction – Control, WPF )
Các mạng lưới hệ thống mô phỏng ( ví dụ, microkernel, reflection )
Các kiểu khác ( ví dụ, batch, interperters, process control, rule – based )

3.3 Mẫu thiết kế (Design Patterns)

Mẫu là một giải pháp phổ cập để xử lý những yếu tố phồ biến trong ngữ cảnh đưa ra. Trong khi kiểu kiến trúc hoàn toàn có thể được nhìn như mẫu miêu tả tổ chức triển khai mức cao của phần mềm, mẫu thiết kế hoàn toàn có thể sử dụng diễn đạt đơn cử ở mức thấp. Những mẫu thiết kế mức thấp gồm có :

Mẫu tạo (ví dụ, builder, factory, prototype, singleton)
Mẫu cấu trúc ( ví dụ, adapter, bridge, composite, decorator, façade, fly – weight, proxy )
Mẫu hành vi ( ví dụ, command, interperter, iterator, mediator, memento, observer, state, strategy, template, visitor )

3.4 Những quyết định thiết kế kiến trúc

Thiết kế kiến trúc là một quy trình phát minh sáng tạo. Trong suốt quy trình tiến độ thiết kế, nhà thiết kế phần mềm phải tạo 1 số ít quyết định hành động cơ bản ảnh hưởng tác động thâm thúy tới những phần mềm và quy trình tiến độ tăng trưởng phần mềm. Nên nghĩ rằng thiết kế kiến trúc tạo thành từ quan điểm quyết định hành động hơn là quan điểm hoạt động giải trí. Thông thường, ảnh hưởng tác động vào chất lượng thuộc tính và hoán đổi giữa những thuộc tính cạnh trạnh là cơ sở cho quyết định hành động thiết kế

3.5 Tương tự giữa chương trình và framework

Một cách tiếp cận cung ứng cho việc sử dụng lại thiết kế phần mềm và thành phần là sử dụng những chương trình tựa như. Điều này hoàn toàn có thể thực thi bằng xác lập sự tương đương giữa những phần mềm bằng cách thiết kế những thành phần tái sử dụng và tùy vào sự khác nhau giữa những phần mềm. Trong lập trình hướng đối tượng người tiêu dùng, một khái niệm chìa khóa có tương quan đến khung là một khung : một phần mạng lưới hệ thống phần mềm trọn vẹn hoàn toàn có thể được lan rộng ra bằng cách thiết lập những công cụ thích hợp

Thiết kế giao diện người dùng là một phần quan trọng quy trình thiết kế phần mềm. Thiết kế giao diện và giải quyết và xử lý tương tác với người sử dụng là một yếu tố quan trọng trong việc sử dụng phần mềm. Người thiết kế phải làm thế nào để tương thích với kĩ năng, kinh nghiệm tay nghề và mong đợi từ phía người sử dụng phần mềm .

4.1: Nguyên tắc cơ bản trong thiết kế giao diện

Dễ học: Phần mềm cần phải dễ học cách sử dụng, do đó người dùng có thể nhanh chóng bắt đầu làm việc sử dụng phần mềm đó
Quen thuộc với người sử dụng: Giao diện nên dùng các thuật ngữ và khái niệm rút ra từ kinh nghiệm của những người sẽ dùng hệ thống nhiều nhất
Tính nhất quán: giao diện cần nhất quán sao cho các thao tác gần giống nhau có thể được kích hoạt theo cùng kiểu.
Ngạc nhiên tối thiểu: Người dùng không bao giờ bị bất ngờ về hành vi của hệ thống
Khôi phục được: Giao diện nên có các cơ chế cho phép người dùng khôi phục lại tình trạng hoạt động bình thường sau khi gặp lỗi
Hướng dẫn người dùng: Giao diện nên có phản hồi có nghĩa khi xảy ra lỗi và cung cấp các tiện ích trợ giúp theo ngữ cảnh
Người dùng đa dạng: Giao diện nên cung cấp các tiện ích tương tác thích hợp cho các loại người dùng hệ thống khác nhau

4.2: Vấn đề trong thiết kế giao diện

Hai yếu tố cần xem xét :

Người dùng cung cấp thông tin cho hệ thống bằng cách nào?
Hệ thống nên trình bày thông tin (output) cho người dùng như thế nào?

4.3: Các kiểu tương tác

Các kiểu tương tác thông dụng :

Thao tác trực tiếp – Direct manipulation
Chọn lựa bằng menu – Menu selection
Điền form – Form fill-in
Dòng lệnh – Command language
Ngôn ngữ tự nhiên – Natural language

Kiểu tương tác	Ưu điểm chính	Nhược điểm chính	Ví dụ
Thao tác trực tiếp	Tương tác trực quan, nhanh chóng và dễ hiểu	Có thể khó cài đặt. Chỉ thích hợp khi có ẩn dụ hình ảnh cho các tác vụ và đối tượng	Trò chơi điện tử và các ứng dụng có drag & drop
Chọn lựa bằng menu	Tránh lỗi cho người dùng, không phải làm nhiều thao tác	Chậm chạp với người sử dụng có kinh nghiệm. Có thể phức tạp nếu có nhiều lựa chọn menu	Đa số các hệ thống thông dụng
Điền form	Nhập dữ liệu đơn giản, dễ học, có thể kiểm tra được	Tốn không gian hiển thị, rắc rối khi lựa chọn của người dùng không khớp với kiểu dữ liệu của form	Đăng kí thông tin cá nhân, khai thuế
Dòng lệnh	Mạnh và linh động	Khó học, xử lý lỗi kém	Terminal, Autocad
Ngôn ngữ tự nhiên	Đáp ứng được người dùng không chuyên, dễ mở rộng	Cần gõ nhiều, các hệ thống hiểu ngôn ngữ tự nhiên không đáng tin cậy	Trợ lý ảo

4.4: Biểu diễn thông tin

tin tức hoàn toàn có thể được trình diễn trực tiếp ( ví dụ text trong một trình soạn thảo ) hoặc được đổi khác thành một dạng trình diễn khác ( ví dụ dạng đồ họa )

Model-View-Controller là cách tiếp cận tương hỗ nhiều kiểu trình diễn tài liệu

Model-View-Controller

Có 2 loại thông tin cần được trình diễn :

Thông tin tĩnh: Tạo ở lúc bắt đầu và không thay đổi trong phiên làm việc.
Thông tin động: Thay đổi trong phiên làm việc và phải thông báo cho người sử dụng

Các kĩ thuật hiển thị lượng lớn thông tin :

Hình ảnh: có thể cho thấy quan hệ giữa các thực thể và các xu hướng của dữ liệu
Màu sắc: thường dùng để highlight các thông tin đặc biệt

Hướng dẫn về việc sử dụng sắc tố :

Hạn chế số màu và mức độ sặc sỡ
Dùng sự thay đổi màu để báo hiệu thay đổi trạng thái hệ thống.
Dùng kí hiệu màu (color coding) để hỗ trợ công việc người dùng đang cố làm. Highlight những điểm người dùng cần chú ý.
Dùng kí hiệu màu một cách cẩn trọng và nhất quán
Cẩn thận về hiệu ứng cặp đôi của màu sắc. Một số tổ hợp màu gây khó đọc, ví dụ như người ta không thể cùng lúc chú ý cả hai màu đỏ và xanh lam

4.5: Quy trình thiết kế giao diện

Thiết kế giao diện là một quy trình tiến độ lặp đi lặp lại với sự liên lạc ngặt nghèo giữa người dùng và người thiết kế. Ba hoạt động giải trí chính trong quy trình tiến độ :

User analysis: Tìm hiểu người dùng sẽ làm gì với hệ thống;
System prototyping: phát triển một loạt các bản mẫu để thử nghiệm
Interface evaluation: thử nghiệm các bản mẫu cùng với người dùng

4.6: Quốc tế hóa và địa phương hóa

Trong quy trình thiết kế cần phải xem xét đến việc ngôn từ theo chuẩn quốc tế và chuẩn địa phương. Tức là giao diện phần mềm hoàn toàn có thể thích ứng với sự khác nhau về khu vực, ngôn từ và nhu yếu kĩ thuật của thị trường. Quốc tế hóa là quy trình thiết kế một ứng dụng gồm có nhiều ngôn từ để hoàn toàn có thể thích nghi với những khu vực không có sự đổi khác quan trọng về quá trình. Địa phương hóa là sự thích ứng của quốc tế hóa với một khu vực hoặc ngôn từ đơn cử bằng cách thêm vào những thành phần của địa phương và dịch văn bản. Các yếu tố cần được chăm sóc như hình tượng, số, tiền tệ, thời hạn và những đơn vị chức năng đo lường và thống kê .

4.7: Biểu tượng và khái niệm quen thuộc

Người thiết kế giao diện sử dụng những hình tượng và khái niệm để tạo được sự quen thuộc giữa những phần mềm với những mạng lưới hệ thống đã được biết đến trên quốc tế. Như vậy người dùng sẽ thuận tiện hơn trong việc khám phá và sử dụng giao diện .

Ví dụ : Chức năng xóa tập tin hoàn toàn có thể gắn vào hình tượng thùng rác .

Khi thiết kế giao diện, nhà thiết kế không được sử dụng nhiều hơn một ý nghĩa, hay công dụng trong một hình tượng. Bằng cách sử dụng những hình tượng và khái niệm quen thuộc, tương hỗ màn biểu diễn tốt hơn những thông tin cần được quốc tế hóa, nhưng cần phải chú ý quan tâm không nên vận dụng theo cùng một cách với toàn bộ những địa phương và khu vực khác nhau .

Phần này gồm những nghiên cứu và phân tích và nhìn nhận chất lượng trong thiết kế phần mềm :

Cần thực hiện một số đánh giá UI để đánh giá mức độ thích hợp
Đánh giá đầy đủ và toàn bộ thì quá đắt và không thực tế cho hầu hết các hệ thống
Một giao diện cần được đánh giá theo một đặc tả về tính sử dụng.

5.1: Các thuộc tính về tính sử dụng

Thuộc tính	Mô tả
Khả năng học	Người dùng mới cần bao lâu để có thể hoạt động hiệu quả với hệ thống?
Tốc độ vận hành	Tốc độ phản ứng của hệ thống có đáp ứng tốt công việc của người dùng?
Chịu lỗi	Mức độ dung thứ lỗi của hệ thống đối với lỗi người dùng.
Khả năng khôi phục	Khả năng hệ thống khôi phục từ lỗi của người dùng.
Tương thích	Hệ thống gắn bó chặt chẽ với một kiểu làm việc đến đâu?

5.2: Kĩ thuật đánh giá và phân tích

Câu hỏi điều tra để lấy phản hồi của người dùng.
Quay video về việc sử dụng hệ thống rồi sau đó đánh giá nội dung.
Cài các đoạn mã thu thập thông tin về các tiện ích được sử dụng và lỗi của người dùng.
Phần mềm có chức năng thu thập phản hồi trực tuyến của người dùng.

5.3: Biện pháp

Các giải pháp hoàn toàn có thể được sử dụng để nghiên cứu và phân tích và nhìn nhận những góc nhìn khác nhau của việc thiết kế phần mềm. Ví dụ : cấu trúc, chất lượng, kích cỡ, hiệu năng, …

Các giải pháp này được chia thành 2 loại :

Chức năng dựa trên thiết kế: Chức năng được xây dựng bằng cách phân tích các giao diện của hệ thống,
Thiết kế hướng đối tượng: Sử dụng lớp các đối tượng làm trung tâm, từ đó xây dựng ra chức năng và giao diện

Tại sao cần có quy ước, ký hiệu chung hay tạo các mô hình trong thiết kế phần mềm?

Truyền tải được nhiều thông tin về phần mềm đến cho người đọc hơn là dùng những dữ liệu thô như văn bản mô tả phần mềm.
Mô hình giúp chúng ta tổ chức, trình bày trực quan, thấu hiểu và tạo nên các hệ thống phức tạp
Tất cả mọi người cùng hiểu được phần mềm được xây dựng và hoạt động như thế nào.

Các loại ký hiệu được sử dụng trong thiết kế phần mềm :

Ký hiệu dùng trong thiết kế kiến trúc, tổ chức của phần mềm (static view).
Ký hiệu dùng cho quá trình thiết kế chi tiết, hành vi của phần mềm (dynamic view).

6.1. Mô hình tĩnh (Static view)

Những ký hiệu, quy mô này được dùng trong phân rã mức cao của thiết kế phần mềm, tức là diễn đạt cấu trúc, những thành phần chính của phần mềm và sự liên kết giữa chúng. Dưới đây là 1 số ít quy mô thường dùng trong thiết kế phần mềm ở mức cao .

Ngôn ngữ đặc tả kiến trúc (Architecture description languages – ADLs): được sử dụng để mô tả một kiến trúc phần mềm. Có nhiều ngôn ngữ ADL khác nhau được phát triển bởi các tổ chức như Wrigh (được phát triển bởi Carnegie Mellon), ACME (Carnegie Mellon), xADL (UCI), Darwin (Imperial College London), DAOP-ADL (Trường đại học Málaga – Tây Ban Nha). Các thành phần cơ bản của một ngôn ngữ ADL là thành phần, kết nối và cấu hình hệ thống.
Biểu đồ lớp (Class and object diagrams): mô tả quan sát tĩnh của hệ thống thông qua các lớp và các mối quan hệ của chúng
Biểu đồ thành phần (Component diagrams): biểu đồ mô tả các thành phần và sự phụ

thuộc của chúng trong hệ thống. Các thành phần của hệ thống có thể là mã nguồn, thành phần mã nhị phân (tệp mã đích, thư viện,…) và thành phần thực thi.
Class responsibility collaborator cards (CRCs): được dùng trong thiết kế hướng đối tượng, sử dụng để biểu thị tên của các thành phần (class) cùng với trách nhiệm và các thành phần hợp tác với nó. CRCs ban đầu được đề xuất bởi Ward Cunningham và Kent Beck như một công cụ giảng dạy, sau được phát triển và sử dụng trong thực tế thiết kế phần mềm.
Biểu đồ triển khai (Deployment diagrams): chỉ ra cấu hình các phần tử xử lý lúc chương trình chạy, các nút trên mạng và các tiến trình phần mềm thực hiện trên những phần tử đó. Nó chỉ ra mối quan hệ giữa các phần cứng và phần mềm của hệ thống. Biểu đồ triển khai chỉ ra toàn bộ các nút trên mạng, kết nối giữa chúng và các tiến trình chạy trên

chúng.
Sơ đồ thực thể quan hệ (Entity-relationship diagrams – ERD): được sử dụng để đại diện cho mô hình khái niệm dữ liệu lưu trữ trong kho thông tin.
Ngôn ngữ mô tả giao diện (Interface description languages – IDLs): ngôn ngữ lập trình được sử dụng để xác định các giao diện (tên và các loại xuất khẩu hoạt động) của các thành phần phần mềm.
Biểu đồ cấu trúc (Structure charts): Chúng được sử dụng trong lập trình có cấu trúc để sắp xếp module của chương trình vào một cái cây. Mỗi mô-đun được đại diện bởi một cái hộp, trong đó có tên của module. Cấu trúc cây biểu thị mối quan hệ giữa các module.

6.2. Mô hình động (Dynamic view)

Có nhiều loại ký hiệu, quy mô dùng cho quy trình thiết kế cụ thể đang được vận dụng thông dụng lúc bấy giờ .

Sơ đồ hoạt động (Activity diagram): Biểu đồ hoạt động tập trung vào công việc được thực hiện trong khi thực thi một thủ tục (hàm). Nó nắm bắt hành động (công việc và những hoạt động phải được thực hiện) cũng như kết quả của chúng theo sự biến đổi trạng thái.
Biểu đồ giao tiếp (Communication diagram): được sử dụng để hiển thị sự tương tác xảy ra trong một nhóm của các đối tượng; trọng tâm là về đối tượng, các liên kết và những trao đổi giữa chúng.iếp
Sơ đồ luồng dữ liệu (Data flow diagrams – DFDs): một công cụ mô tả mối quan hệ thông tin giữa các đối tượng, cung cấp bức tranh tổng thế của hệ thống và một thiết kế sơ bộ về thực hiện các chức năng. Biều đồ luồng dữ liệu có thể được sử dụng để phân tích an ninh, vì nó cung cấp các hướng có thể tấn công và tiết lộ thông tin bí mật.
Bảng và biểu đồ quyết định (Decision tables and diagrams): sử dụng để mô tả sự kết hợp phức tạp của các hành động trong phần mềm.
Biểu đồ tiến trình / lưu đồ (Flowcharts): Frank Gilbreth thành viên của ASME ( the American Society of Mechanical Engineers) giới thiệu lần đầu năm 1921. Nó mô tả một quá trình bằng cách sử dụng những hình ảnh hoặc những ký hiệu kỹ thuật … nhằm mô tả đầy đủ nhất đầu ra và dòng chảy của quá trình, tạo điều kiện cho việc điều tra các cơ hội cải tiến bằng việc hiểu biết chi tiết về quá trình làm việc của nó.
Biểu đồ tuần tự (Sequence diagrams): minh họa các đối tượng tương tác với nhau ra sao. Chúng tập trung vào các chuỗi thông điệp được gửi và nhận giữa các đối tượng.
Biểu đồ trạng thái (State transition and state chart diagrams): nắm bắt vòng đời của các đối tượng, các hệ thống con (Subsystem) và các hệ thống. Chúng cho ta biết các trạng thái mà một đối tượng có thể có và các sự kiện (các thông điệp nhận được, các khoảng thời gian đã qua đi, các lỗi xảy ra, các điều kiện được thỏa mãn) sẽ ảnh hưởng đến những trạng thái đó như thế nào dọc theo tiến trình thời gian
Ngôn ngữ đặc tả chính thức (Formal specification languages): ngôn ngữ văn bản mà sử dụng các khái niệm cơ bản từ toán học (ví dụ, logic, thiết lập, trình tự) để xác định một cách chặt chẽ và trừu tượng phần mềm giao diện thành phần và hành vi.
Mã giả và ngôn ngữ thiết kế chương trình (Pseudo code and program design languages – PDLs): cấu trúc ngữ lập trình như

ngôn được sử dụng để mô tả, thiết kế chi tiết, hành vi của một phần mềm hoặc phương pháp.

7. Chiến lược và phương pháp thiết kế phần mềm

Có nhiều kế hoạch tương hỗ cho quy trình thiết kế qua những chiêu thức tiếp cận khác nhau. Tuy nhiên chẳng có một kế hoạch nào tốt nhất cho những dự án Bất Động Sản. Hai kế hoạch thiết kế đang được dùng thoáng đãng và cho thấy hiệu suất cao tích cực là thiết kế hướng công dụng và thiết kế hướng đối tượng người tiêu dùng. Mỗi kế hoạch đều có những ưu, điểm yếu kém riêng phụ thuộc vào vào ứng dụng tăng trưởng và nhóm tăng trưởng phần mềm. Hai cách tiếp cận này là bổ trợ và tương hỗ cho nhau chứ không đối kháng nhau .

7.1 Thiết kế hướng chức năng

Thiết kế hướng tính năng là một cách tiếp cận thiết kế phần mềm trong đó bản thiết kế được phân giải thành một bộ những mô-đun được tác động ảnh hưởng lẫn nhau, mà mỗi mô-đun có một công dụng được xác lập rõ ràng .

Đây là một giải pháp cổ xưa. Người ta dùng những biểu đồ dòng tài liệu miêu tả việc giải quyết và xử lý tài liệu logic, những lược đồ cấu trúc để chỉ ra cấu trúc của phần mềm và mối quan hệ giữa những thành phần .

Thiết kế hướng công dụng gắn với những cụ thể của một thuật toán của tính năng nhưng những thông tin trạng thái của mạng lưới hệ thống không bị che dấu. Điều này hoàn toàn có thể gây ra yếu tố khi một tính năng đổi khác trạng thái theo cách mà những tính năng khác không ngờ tới thì mạng lưới hệ thống sẽ trục trặc. Do đó cách tiếp cận tính năng để thiết kế là thắng lợi nhất khi mà khối lượng thông tin trạng thái của mạng lưới hệ thống là nhỏ nhất và thông tin dùng chung nhau là rõ ràng nhất .

7.2. Thiết kế hướng đối tượng.

Hệ thống được nhìn nhận như một bộ những đối tượng người dùng, phân tán, mỗi đối tượng người tiêu dùng có những thông tin trạng thái riêng của nó .

Thiết kế hướng đối tượng là dựa trên việc che dấu thông tin do dữ liệu dùng chung bị loại bỏ. Các đối tượng liên lạc với nhau bằng cách trao đổi thông báo.
Các đối tượng là các thực thể độc lập, sẵn sàng thay đổi mà không ảnh hưởng tới các đối tượng khác.
Các đối tượng có thể phân tán và hành động tuần tự hoặc song song.

Ưu điểm

Dễ bảo trì và các đối tượng là độc lập.
Có thể dùng lại một số thành phần của đối tượng đã được thiết kế trước đó.
Thiết kế dễ hiểu: nhìn rõ được mối quan hệ giữa các thực thể

Nhược điểm

Cách nhìn tự nhiên nhiều hệ thống là cách nhìn chức năng nên việc thích nghi với cách nhìn đối tượng đôi khi là khó khăn. Làm sao để tìm ra các đối tượng thích hợp trong một hệ thống cũng là một vấn đề khó khăn.

7.3. Thiết kế lấy cấu trúc dữ liệu làm trung tâm

Các kỹ sư phần mềm cần miêu tả những nguồn vào và đầu ra cấu trúc tài liệu và sau đó tăng trưởng cấu trúc điều kiển của chương trình dự trên những sơ đồ cấu trúc tài liệu .

7.4. Thiết kế hướng thành phần

Một thành phần của phần mềm là một đơn vị chức năng độc lập, có giao diện và hoàn toàn có thể được tiến hành một cách độc lập. Chiến lược thiết kế hướng thành phần dựa trên những yếu tố tương quan đến việc phân phối, tăng trưởng, và tích hợp những thành phần như vậy để cải tổ, tái sử dụng. Một phần mềm tái sử dụng những thành phần khác hay sử dụng phần mềm đã được dựng sẵn phải cung ứng những nhu yếu bảo mật thông tin tựa như như phần mềm mới .

7.5. Các phương pháp khác

Ngoài những hướng thiết kế trên còn nhiều hướng thiết kế khác cũng đang được vận dụng lúc bấy giờ và mang lại những hiệu suất cao nhất định. Gần đây Open một kiến trúc phần mềm mới được kỳ vọng là chìa khóa xử lý yếu tố ” đơn giản hóa ” phần mềm là SOA ( Service-Oriented Architecture ) – kiến trúc hướng dịch vụ. SOA là tập hợp những dịch vụ liên kết “ mềm dẻo ” với nhau, có tiếp xúc được định nghĩa rõ ràng và độc lập với nền tảng mạng lưới hệ thống, và hoàn toàn có thể tái sử dụng. SOA là Lever cao hơn của tăng trưởng ứng dụng, chú trọng đến quy trình tiến độ nhiệm vụ và dùng tiếp xúc chuẩn để giúp che đi sự phức tạp kỹ thuật bên dưới. Nói cách khác, SOA là :

Một kiểu kiến trúc phần mềm gồm nhiều thành phần độc lập được thể hiện thành những dịch vụ (service), mỗi dịch vụ thực hiện quy trình nghiệp vụ nào đó của doanh nghiệp.
Các thành phần được nối kết qua cổng giao tiếp, có tính kế thừa các thành phần đang tồn tại, và sự tương tác giữa chúng không cần quan tâm đến việc chúng được phát triển trên nền tảng công nghệ nào. Điều này khiến hệ thống có thể mở rộng và tích hợp một cách dễ dàng.

SOA giúp tái sử dụng phần mềm, linh hoạt khi mở rộng, kết nối và tích hợp.

8. Công cụ thiết kế phần mềm

Công cụ thiết kế phần mềm hoàn toàn có thể được sử dụng để tương hỗ tạo ra những quy mô phần mềm trong quy trình tăng trưởng phần mềm. Nó hoàn toàn có thể giúp việc thiết kế phần mềm trở lên rõ ràng, linh động và hiệu suất cao hơn .

Chuyển các yêu cầu phần mềm thành một mô hình thiết kế trực quan.
Cung cấp mô tả từ tổng quan đến chi tiết từng thành phần của phần mềm và giao diện của nó
Trợ giúp cho quá trình đánh giá chất lượng phần mềm.

Một số công cụ thiết kế phần mềm đang được sử dụng nhiều lúc bấy giờ ở Nước Ta : StarUML, Rational Rose, …

Thành viên :