[课业] 22 | 软工 | 模块化与信息隐藏

模块化与信息隐藏思想

动机

好的软件指的是什么？

Parnas 1972

1. 可管理、灵活、 可理解
2. 特征
   模块之间关联少，模块不太依赖别的模块
   模块的独立替换、装配，不会波及到整个系统

Stevens 1974

1. 简洁性(Simplicity)：易于调试，易于分解
2. 可观察性(Observability)：易于修改

Beohm 1976

可维护，可扩展，可理解，可重用

发展

概述

1. 软件工程整体发展背景
   1960年代：“软件不是硬件”的观点
   1970年代：“软件 = 数据 + 算法”的观点，瀑布过程模型，形式化方法
   1980年代：重用的概念，对象的概念，人件的概念
2. 模块化与信息隐藏思想的历史发展
   萌芽期：Wirth 1971年论文；Parnas 1972年论文
   形成期：Stevens 1974年论文；Parnas 1978年论文；Parnas 1985年论文
   发展期：Eder 1992年论文；Hitz 1995年论文
   反思：McConnell 1996年论文；Demarco 2002年论文
   注意：其中，萌芽期与形成期的成果主要是在结构化范式方面的思考；后面的主要是在面向对象方面的研究

Wirth 1971

1. 程序的优化与数据结构并行
2. 程序模块化：决定了程序可以应对未来的修改和扩展
3. 每一步进化都意味着一些列新的设计决策
4. 小心编程不容易做到

Parnas 1972

1. 什么是模块化
   模块化不仅仅是将程序分成各个子程序，是职责的分配（将系统分成相对独立的模块）
   如何分配职责也是设计决策
   模块化设计决策层次高于模块的内部实现
2. 如何进行模块化
   如何进行模块化（分配模块）在于要看模块隐藏了什么信息；根据要隐藏的信息来模块化是模块化的指导原则
3. 模块或程序之间存在的关系（将模块联系起来的关系）主要是使用和依赖
   好的封装将处理控制的逻辑藏在模块内，其他人并不需要知道，只知道如何调度即可

Stevens 1974

1. 结构化设计的奠基文章
2. 首次阐述了“耦合”：模块之间联系强度的度量
3. 定义了模块和内聚，首次提出耦合
4. 结构化设计的流程
   Step 1: 描述问题功能
   
   Step 2: 识别交互的数据流
   Step 3: 识别哪里是输入、处理、输出（参考数据流图像结构图转化的过程）
   
   Step 4: 将数据流图转化为结构图，确定各模块间的信息传递（出入）
   
   A为控制模块，BCD分别为输入、处理、输出模块
   Step 5: 具体地对每个模块做的事进行描述（如何调用、需要哪个模块），对模块之间的关系进行细化和描述
   
5. 讨论了两个概念
   模块的控制范围：模块们之间以树状结构的形式组装起来，每个模块的子树就是其控制范围；如果要改动什么东西，在其控制范围内的改动是可以的；超出控制范围则会有麻烦（如B，C下都有改动就超出了B的控制范围）
   模块的影响范围：决策影响在控制范围之内的系统是更简单的

Parnas 1978

1. 模块之间的使用关联：什么时候A用B
   A 使用 B如果B的执行对A完成自己的任务来说是必要的话
   当满足下列所有条件后，允许A使用B
   A因为使用B本质上变得简单
   B因为不使用A免于变得相对复杂
   有包含B而不需要A的子集
   没有包含A而不包含B的子集

Parnas 1985

1. 这篇论文类似于做项目之后的报告
2. 归功于Module Guide：是对每个模块的说明，包括了主要、次要秘密、角色、分配模块职责时的条件（当时系统设计是和硬件一起的）
3. 不同层次的Module，分别论述每层要解决的问题：一层、二层、三层……分解
4. 秘密
   主要秘密：模块内隐藏的信息（如潜在变更）
   次要秘密：实现模块的实现决策
5. 最顶层分解
   屏蔽硬件细节的模块
   Behavior-Hiding Module
   包含软件设计决策的模块
6. 意义：1985年文章之后，对结构化中的内聚、耦合、如何做模块化和信息隐藏等问题有了充分阐述

Eder 1992

1. 面向对象设计中的内聚和耦合
2. 对内聚与耦合的定性分析

Hitz 1995

1. 对内聚与耦合进行定量分析
2. 两类耦合：类层次的耦合和对象层次的耦合

McConnell 1996

1. 提醒大家一个被忽视的武器：信息隐藏
2. 信息隐藏<