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程序员绘图指南

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文章目录

  • 前言
  • 一、需求分析阶段
    • 1.结构化分析方法
      • 1.1 DFD数据流图
    • 2.面向对象分析方法
      • 2.1 UML-类图
      • 2.2 UML-状态图
      • 2.3 UML-用况图
      • 2.4 UML-时序图
    • 3.其他方法
      • 3.1 思维导图
      • 3.2 泳道图
      • 3.3 IT界常用-原型图
      • 3.4 数据库ER图
  • 二、总体设计阶段
    • 1.结构化设计
      • 1.1 MSD模块结构图
      • 1.2 层次图（软件结构图）
    • 2.面向对象设计
      • 2.1 UML-类图
      • 2.2 UML-状态图
      • 2.3 UML-时序图
      • 2.4 UML-用况图
    • 3.其他总体设计
      • 3.1 个人推荐-C4图
  • 三、详细设计阶段
    • 1.结构化设计
      • 1.1 程序流程图
    • 2.面向对象设计
      • 2.1 UML-类图
      • 2.2 UML-状态图
      • 2.3 UML-时序图
      • 2.4 UML-用况图
    • 3.其他详细设计
  • 总结

前言

程序员在软件开发中, 不可避免地要绘图, 例如, 经常可以看到软件系统, 会绘制软件架构图.
然而, 在传统软件工程领域, 其实是没有软件架构图的!
传统的软件工程领域, 一般有2种方式来分析设计:

  1. 结构化方式(Structure Analysis,SA)
  2. 面向对象方式(Object-Oriented Method,OOA)

有的图难以匹配规范, 在传统软件工程中, 就划分为示意图.
不过, 大佬们在传统软件工程领域范围外, 也制定了C4图等新的软件图规范.
下面系统化整理常用的绘图.

一、需求分析阶段

1.结构化分析方法

结构化分析方法的关注点是: 信息的流动,
它认为一切信息系统都是由信息流构成的, 信息流有起点(数据源), 有终点(数据潭), 有中间的加工.

需求分析阶段使用: 数据流图(Data Flow Diagram)

1.1 DFD数据流图

DFD用于描述数据变化, 是结构化方式的核心图.
基本符号有4种, 如下:

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第一级的DFD称为0层DFD,
继续分解, 得到1层DFD,
同时还要提供数据字典（数据字典是对数据概念的解释）。

完整示例：
0层DFD：

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数据字典如下，“{}”表示多个，“|”表示或者：
存折=户名+所号+帐号+开户日+性质+（印密）+1{存取行}50
户名=2{字母}24
所号=“001”…“999” 注：储蓄所编码，规定三位数字
帐号=“00000001”…“99999999” 注：帐号规定由八位数字组成
开户日=年+月+日
性质=“1”…“6” 注：“1“表示普通用户，“5”表示工资户等
印密=“0”
存取行=日期+（摘要）+支出+存入+余额+操作+复核
日期=年+月+日
年=“0000”…“9999”
月=“01”…“12”
日=“01“…“31”
摘要=1{字母}4 注：表明是存还是取
支出=金额
存入=金额
金额=0.01…999999.99
操作=“00001”…“99999” 注：操作、复核是银行职员代码
复合=“00001”…“99999”

2.面向对象分析方法

UML是面向对象方式的经典模型表达工具.

UML图分为静态的和动态的,
静态图, 表达了结构, 有: 类图, 构件图, 部署图, 对象图, 包图, 组合结构图
动态图, 表达了行为, 有: 用况图, 活动图, 状态图, 顺序图, 通信图, 交互概观图, 定时图

本文只介绍实际常用的几个.

2.1 UML-类图

类图(Class diagram)是可视化地表达系统静态结构模型的工具, 包含类、接口、关联、泛化和依赖等关系。
类图是面向对象方式的核心图.
例如，在设计模式中，类图是常见的表达方式。

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  • 实现(realization)
    常见的是接口的实现, 示例:

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    嘴组合于头, 不能没有头的概念而单独存在, 部分指向整体.

  • 聚合(aggregation)
    聚合是松散聚合, 表达了整体/部分的关系, 但是部分可脱离整体而单独存在. 示例:

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    1. 依赖(dependency)
      依赖表示了使用的关系, 如果A指向B, 说明A在局部使用了B,
      一般是局部变量、方法参数和静态方法这样的局部引用。示例：
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      2.3 UML-用况图

      用况图(use case diagram), 有时也被称为用例图, 是一种表达系统功能模型的图形化工具.
      用况图是各个开发阶段都使用的UML图形.
      用况图包含6个元素:
      1.主题(subject)
      主题是由一组用况锁描述的一个类, 通常是一个系统或者子系统, 示例:

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      3.参与者(actor)
      参与者表达了一组高内聚的角色, 一般就是系统用户, 示例:

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      5.泛化(generalization)
      在用况图中, 用况之间有三种关系: 泛化, 扩展, 包含.
      泛化类似于继承, 例如, 个人客户和企业客户泛化于客户, 示例:

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      2.4 UML-时序图

      时序图(Sequence Diagram), 也被称为顺序图, 是一种交互图,
      由一组对象以及按照时间顺序组织的对象直接的关系组成, 其中还包含对象之间发送的消息.

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      3.2 泳道图

      参照百度经验, 泳道图（Swimlane Diagram），也叫跨职能流程图。旨在分析和展示各个部门在同一任务流程上的不同进程，明确流程环节所属的阶段、流程环节负责人、组织机构或部门。泳道图的名称由来，是流程图中对职能部门的划分像游泳池泳道相类似比拟而来。

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      3.4 数据库ER图

      E-R图(Entity Relationship Diagram)，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。
      它也是结构化方式常用的图, 面向对象也可以使用它.
      本文特指数据库的ER图, 因为一般只有数据库用ER图.

      数据库ER图中有3个关系:
      1对1（1:1）
      1对多（1:N）
      多对多（M:N）

      实体的表示：方形
      属性的表示：椭圆
      联系的表示：菱形

      示例:

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      在初始的模块结构图后, 可以对”变换数据”(即c变换成d)部分, 继续模块分解, 示例:
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      2.面向对象设计

      2.1 UML-类图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.2 UML-状态图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.3 UML-时序图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.4 UML-用况图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      3.其他总体设计

      3.1 个人推荐-C4图

      C4模型是个理解门槛很低的可视化架构设计模型, 对软件从业者很简洁友好, 这也是我个人推荐的主要理由.
      C4是指System Context(系统上下文), Container(容器), Component(组件), Code(代码).
      假设从从高空俯瞰软件系统, 系统会从System Context逐渐细化到Code.

      外部系统使用灰色背景, 系统本身使用蓝色背景.
      注意, C4图中的箭头, 一般表示的是调用, 而不是数据流向

      1. System Context(系统上下文)
        描述角色和各个系统的关系.

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      2. Component(组件)
        容器由组件构成, 有工具组件, 共享组件等.

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      三、详细设计阶段

      1.结构化设计

      详细设计阶段有多种图, 例如: 程序流程图, 盒图(N-S图), PAD图等, 实际很少见到用盒图和PAD图的.

      详细设计阶段使用: 程序流程图

      1.1 程序流程图

      程序流程图是一种历史悠久且使用广泛的工具, 主要优点是对控制流程的描绘很直观, 便于初学者掌握.
      有多直观呢, 掌握以下3个图形, 一般就够用了:

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      2.面向对象设计

      2.1 UML-类图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.2 UML-状态图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.3 UML-时序图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      2.4 UML-用况图

      参照需求分析阶段, 是各个阶段图的细化

      3.其他详细设计

      无

      总结

      结构化和面向对象的区别:
      结构化:任何模块都可以控制数据,随着软件规模增大,软件复杂度难以控制,偏向于函数式编程的思想
      面向对象:用对象控制数据,最终控制软件复杂度

      1. 结构化开发流程的各个阶段图
      需求分析:
      功能模型 结构化方式的核心-DFD (0层和1层等+数据字典)
      数据模型-ER图
      行为模型-推荐使用UML状态图

      总体设计:
      层次图(不关心模块间的关系,即软件结构图，常用它)
      模块结构图(关心模块间的关系)

      详细设计:
      程序流程图

      2. 面向对象开发流程的各个阶段图
      需求分析:
      功能模型-用例图
      数据模型 面向对象方式的核心-类图
      行为模型-时序图

      总体设计:
      UML的总体设计,是对类图等图的不断细化

      详细设计:
      UML的详细设计,是对类图等图的不断细化

      来源：lic721

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