本科课程辅导

本模块旨在向学生介绍软件工程过程、其工具、技能和技术，特别是建模、验证和设计。重点将放在从需求建模和分析到设计的原则性的、面向对象的过程上，通过滚动案例研究和课程示例来发展知识和技能。这篇文章重点解释了软件建模以及软件设计的含义。

一、什么是软件建模?

我们所说的软件建模，并不是指用软件来表达科学理论或算法。这就是科学家传统上所说的软件模型。我们所说的软件建模大于算法或单一方法。软件建模应涉及整个软件设计，包括界面、与其他软件的交互以及所有软件方法。

软件模型是软件设计的一种表达方式。通常使用抽象语言或图像来表达软件设计。对于面向对象的软件，则使用 UML 等对象建模语言来开发和表达软件设计。有几种工具可用来开发 UML 设计。

几乎在所有情况下，建模语言都用于开发设计，而不仅仅是在设计完成后捕捉设计。这样，设计者就可以尝试不同的设计，并决定哪种设计最适合最终解决方案。把设计软件想象成设计房子。首先要绘制出大致的平面草图以及房间和楼层布局图。绘图是你的建模语言，而绘制的草图则成为最终设计的模型。您可以继续修改图纸，直到获得一个满足您所有要求的平面图。只有这样，您才能开始切割木板或编写代码。

同样，使用建模语言进行设计的优势在于，您可以及早发现问题并加以解决，而无需重新编写代码。

二、什么是软件设计?

软件设计是定义软件方法、功能、对象以及代码的整体结构和交互的过程，从而使生成的功能满足用户需求。您可以在需求页面找到有关如何编写需求的信息。设计软件有许多不同的方法，但几乎所有的方法都涉及开发初始设计并根据需要进行改进。不同的开发人员喜欢在前期或实施阶段进行不同程度的设计。一般来说，在开始编码之前，应该对整体设计进行思考和审查。在 "设计审查 "部分，您将了解如何审查设计。提前测试不同的设计并在开发周期的早期发现问题，比在大部分代码编写完成后再对设计进行重大修改要容易得多。

软件设计应包括对整体架构的描述。这应包括软件将使用或与之交互的硬件、数据库和第三方框架。这是对什么在哪里运行以及不同部分之间如何交互的整体描述。

软件设计应包括您的代码或调用您代码的外部代码将使用的所有应用程序编程接口(API)。正确定义这些应用程序接口非常重要，因为一旦这些接口被接受和使用，就很难在不破坏大量他人代码的情况下对其进行更改。

软件设计的一种极端方法是创建一个简化的设计和实现，然后逐步扩展/修改以包含更多的需求。这种方法涉及大量的重构工作，有时会让人难以把握全局。这种方法通常只能提供适用于有限需求的初始解决方案。

另一个极端是在实现之前尽量设计出更多的需求。这种方法要求对需求有相当全面的了解，但提供的解决方案往往能满足整个系统的需求，而不是单个子组件的需求。

在这两个极端之间有许多不错的选择。试着从总体上考虑大问题，并开发出能解决这些问题的设计。在开始实施设计时，您可能会发现新的问题，从而改变或扩展设计，您可能需要重新修改代码以适应这些变化，但改动应该很小。请记住，在开始编码之前设计软件的目的是让每个人都能一起工作，并构建出相同的东西。

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