一、核心思想：模块化与对象化的设计哲学

系统设计的本质是"分而治之"的工程思维在软件领域的体现。 无论是结构化设计还是面向对象设计，其核心目标都是将复杂的系统分解为相对独立、易于理解和管理的组件。

1、结构化设计的核心思想

结构化设计基于"自顶向下、逐步求精"的思维模式。它认为复杂系统可以通过层次化的模块分解来解决，每个模块都有明确的输入、输出和处理逻辑。 这种设计的精髓在于"高内聚、低耦合"——模块内部紧密协作，模块之间松耦合连接。

想象一下建造一座大厦：结构化设计就像先设计整体框架（概要设计），然后细化每个房间的功能（详细设计）。每个房间（模块）都有明确的用途，房间之间通过走廊（接口）连接，但房间内部的设计相对独立。

 

2、面向对象设计的核心思想

面向对象设计基于"现实世界映射"的思维模式。它认为软件系统应该像现实世界一样，由各种对象组成，每个对象都有自己的属性和行为。 这种设计的精髓在于"封装、继承、多态"——对象内部细节隐藏，对象间通过消息传递协作。

继续用大厦的比喻：面向对象设计就像设计一个智能大厦，每个房间（对象）都有自己的智能系统（属性和方法），房间之间可以相互通信（消息传递），而且不同类型的房间可以继承共同的特征（继承）。

 

3、两种设计方法的本质区别

结构化设计关注"功能分解"，面向对象设计关注"对象协作"。 结构化设计问的是"这个系统要做什么功能？“，面向对象设计问的是"这个系统有哪些对象？它们如何协作？”

在实际应用中，两种方法往往结合使用：用结构化设计构建系统架构，用面向对象设计实现具体功能。

 

二、结构化设计知识点

1、设计阶段

阶段	定义与作用	示例
概要设计	将功能需求分配给软件模块，形成模块结构图 从宏观角度规划软件架构，确定模块功能和调用关系	学生管理系统中，将学生信息录入、成绩管理、考勤管理分配到不同模块
详细设计	针对每个模块选择技术手段和处理方法 细化软件设计，指导程序员进行代码编写	确定数据存储格式、选择验证算法、设计处理流程

 

2、设计原则

原则	定义与具体要求	作用
模块独立性	高内聚、低耦合 高内聚：模块内部元素联系紧密，功能单一明确 低耦合：模块间依赖程度低，修改影响小	提高模块的可理解性和可维护性
模块大小适中	避免过大或过小 过大：代码复杂难以理解和维护 过小：功能零碎，增加模块间交互成本	平衡模块的复杂度和交互成本
多扇入、少扇出	提高模块复用性，降低复杂度 扇入：模块被其他模块调用的次数，多扇入提高复用性 扇出：模块调用其他模块的数量，少扇出降低复杂度	提高模块复用性，降低系统复杂度
控制深度和宽度	避免层次过深或过宽 深度：模块结构层次数，过深增加理解和维护难度 宽度：同一层次模块数，过宽增加横向复杂度	保持系统结构的清晰性

 

3、 内聚类型（从低到高）

类型	定义与特点	示例
偶然内聚	模块内任务无关联 最差的内聚形式，任务随意组合	模块包含文件读取、界面显示、数据加密等无关联操作
逻辑内聚	完成逻辑相关但联系不紧密的任务 任务逻辑相关但协同性不强	处理各种类型数据校验（数字、字符串等）
时间内聚	必须在同一时间执行的任务 任务在同一时间间隔内执行	系统启动时的初始化操作（数据库连接、配置文件加载）
过程内聚	按特定次序执行的相关任务 任务相关且必须按特定顺序执行	订单处理流程（验证→扣库存→更新状态）
通信内聚	操作同一数据结构 所有处理元素集中在同一数据结构上	学生信息的增删改查操作
顺序内聚	必须顺序执行的相关任务 比过程内聚更强调顺序关联性	文件处理（打开→读取→关闭）
功能内聚	完成单一功能，各部分协同工作 最高程度的内聚，各部分缺一不可	加密模块专门负责数据加密处理

 

耦合类型（从低到高）

类型	定义与特点	示例
非直接耦合	通过主模块控制，无直接联系 耦合程度最低，模块间无直接交互	模块A和B通过主模块调用，A和B无直接联系
数据耦合	通过参数传递简单数据 耦合度较低，传递简单数据	计算模块接收数值参数进行运算
标记耦合	通过参数传递数据结构 比数据耦合稍高，传递复杂数据	传递学生信息结构体（姓名、年龄等字段）
控制耦合	传递控制信息 传递的信息控制模块内部逻辑	传递标志位决定采用何种算法
外部耦合	访问同一全局变量 多个模块访问同一全局变量	多个模块直接访问全局计数器变量
公共耦合	访问同一公共数据环境 多个模块访问共享数据环境	访问共享数据库或内存区域
内容耦合	直接访问模块内部数据 耦合程度最高，破坏模块独立性	直接访问模块内部数据或不经正常入口进入

 

模块四要素

要素	定义与作用	示例
输入和输出	模块与外部交互的接口 定义模块的对外接口	计算模块接收两个数字，返回计算结果
处理功能	模块的核心操作 实现模块的特定功能	图像识别模块的特征提取、模式匹配操作
内部数据	模块内部使用的数据 支持模块内部处理功能的实现	文件管理模块记录当前打开文件列表
程序代码	实现模块功能的具体代码 定义模块的逻辑和操作流程	用Python编写的排序函数代码

 

三、面向对象设计知识点

设计过程

分析模型构建

内容与定义	示例
用例模型：描述系统功能及参与者与系统交互	电商系统中"用户下单""商家发货"等用例及参与者交互
领域模型：描述系统问题域中的概念、实体及其关系	电商系统中"用户"“商品”"订单"类及关联关系

 

设计阶段

内容与定义	示例
用例实现方案：确定用例的实现方式和流程	"用户下单"用例：库存检查→订单生成→支付处理
技术支撑：选择技术框架、工具和平台	电商系统选用Spring Boot + MySQL技术栈
用户界面：设计用户与系统交互界面	商品展示页面、购物车界面等设计
细化设计模型：对类和对象进一步细化	"订单"类细化订单状态属性、订单操作方法

 
设计模型产出

内容与定义	示例
架构图：展现系统整体架构和模块划分	用户管理、商品管理、订单管理等包
用例实现图：展示用例实现中对象交互过程	"用户下单"用例的顺序图展示对象交互
类图：完整精确描述系统中类、对象、属性、方法及关系	电商系统完整类图涵盖"用户"“商品”"订单"类
其他设计图：状态图、活动图等	"订单"类状态图展示从创建到完成的状态变迁

 

类分类

类型	定义与作用	示例
边界类	负责系统与外部环境交互 实现系统与外部设备、系统或用户之间的数据传输和交互	显示屏、API接口、用户界面
控制类	处理应用逻辑、业务逻辑和数据访问逻辑 协调和控制系统内部的操作流程	身份验证器、订单处理控制类
实体类	表示系统中的数据实体 存储相关数据信息，是系统数据的载体	学员类、课程类

 

设计原则

原则	定义与作用	示例
单一职责原则	设计目的单一的类 降低类的复杂度，提高可读性和可维护性	用户信息类只负责存储和管理用户基本信息
开放-封闭原则	对扩展开放，对修改封闭 通过扩展满足需求变化，保证系统稳定性	通过扩展促销类实现新促销策略，不修改原有代码
李氏替换原则	子类可以替换父类 确保继承体系中子类能无缝替换父类	正方形类作为矩形类的子类，应满足矩形类的所有行为
依赖倒置原则	依赖抽象而非具体实现 降低模块间耦合度，提高系统灵活性	业务逻辑层依赖数据访问接口，而非具体实现类
接口隔离原则	使用多个专门接口而非单一总接口 避免接口臃肿，提高系统可维护性	分别定义绘制圆形、矩形等图形的接口
组合重用原则	优先使用组合而非继承 组合比继承更灵活，降低类间耦合度	通过组合"移动""攻击"等行为类构建角色
迪米特原则	对象间耦合应尽量松散 降低系统耦合度，提高系统稳定性	员工类只需了解直接交互的对象，如上级领导

记住：系统设计的核心是平衡——在功能、性能、可维护性、可扩展性之间找到最佳平衡点。