22、软件设计与状态图的全面解析

软件设计与状态图的全面解析

1. 软件设计的重要性

在软件开发过程中，很多时候我们会面临直接编写代码的压力。对于简单的程序，直接编码或许不会引发太大问题。然而，当程序变得复杂时，这种做法就可能导致一系列问题。设计在软件开发中起着至关重要的作用，它是架构和实现之间的中间环节。架构关注模块的组织和功能，而设计则侧重于单个模块的内部结构和构建方式，实现则是具体的代码。

例如，在一个过滤传感器数据的架构中，设计可能会描述如何进行过滤，如使用一个缓冲区保存最近的几个样本，并对这些样本进行平均以提供所需的数据。而实现则会处理一些对设计无关紧要的细节，如缓冲区的名称、如何跟踪最新样本的位置、如何高效计算平均值以及如何避免数值溢出等。

拥有良好设计的好处是多方面的。首先，它能帮助开发者在不陷入细节的情况下思考如何创建程序。以创建传感器数据过滤器为例，最重要的是确定过滤技术，而不是循环中用于索引样本缓冲区的变量名称。设计通过抽象掉对整体情况不重要的细节，让我们更好地理解程序的运行情况，也更容易在投入大量时间编写代码之前发现错误。

2. 软件设计可能出现的问题

软件设计可能会出现一些问题，这些问题可以分为两类。

第一类问题是设计的抽象层次不合适。一种情况是没有设计，只有实现（源代码）。虽然实现中的注释可能对开发者有帮助，但它们并不能真正提供设计的好处。另一种情况是设计过于详细，例如设计中出现了可执行代码行。过于详细的设计实际上是实现的另一种表达形式，比如一个流程图，每个框中都恰好写有一行代码，这实际上是实现的图形化形式，而不是真正的设计，除非它在某种程度上比实现本身具有更高的抽象层次。

第二类问题是在实现后才补充设计