关于软件系统设计的一点思考

假如公司要开发一款抢票软件，产品经理给了我们一份产品需求文档，主要描述了系统需要开发哪些功能。

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那么我们如何如设计软件呢？

在大型项目中，软件设计可以包括架构设计、概要设计和详细设计，如下图所示。

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由于上述设计过程非常复杂，输出的文档非常多，在敏捷化开发中未必有效。所以，下面介绍一种简单的系统设计方法。

1. 分析系统上下文

第一步，我们需要确定我们的系统处于一个什么样的环境下，与周边哪些系统存在交互行为。

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由于我们有微信通知、微信登录等功能，所以必然与微信接口服务有交互；抢票需要刷票、提交订单，所以必然与12306后端系统有交互；后端系统需要持久化，所以必然与数据库系统有交互；后端和前端必然有交互。所以我们可以画出系统上下文图，如上图所示。

2. 设计系统内部结构

我们可以把后端子系统想象成一个黑盒子，它需要对外提供特定功能（用例图），为例完成这些功能，它与周边其它系统存在交互行为（上下文图）。那么后端子系统这个黑盒子内部是怎么样的，我们还不清楚，所以，接下来，我们需要设计盒子的内部结构。

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我们可以基于四层架构模型来设计其内部结构。与外部系统的交互可以放在整合层；与前端子系统的交互可以放在接口层；与数据库系统的交互可以放在数据管理层；自身的功能实现可以放在业务逻辑层。

那么我们下面就要分别回答四个问题。

（1）与前端子系统交互存在哪些外部接口？

（2）与数据库系统交互需要哪些数据库表？

（3）实现主要功能需要哪些核心模块？

（4）在实现核心模块的时候需不需要采用设计模式？

3. 定义外部接口

可以通过产品需求文档提供的用例图或者原型图，分析前端哪些地方需要向后端请求数据。该过程可能还需要与前端工程师进行讨论，从而确定接口名、请求参数、cookie、返回结果等。

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4. 设计数据库表

下面，我们需要确定系统有哪些数据库表。我们可以通过用例图，识别出实体对象，然后，确定每个实体对象需要存储哪些属性，最后确定实体之间的关系。

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该过程考验设计师或者程序员对系统业务的理解，我们首先要深入理解业务，然后基于数据库设计对三大范式对数据库表进行设计。

5. 划分模块

业务逻辑层是我们实现系统功能的核心，我们需要考虑将其分为几个模块，使得模块高内聚，低耦合。

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CSAI顾问团首席顾问，软件架构专家温昱在《软件架构设计：程序员向架构师转型必备》中说到，业务上紧密相关的一组功能实现涉及的元素也紧密相关、甚至是同样的元素。所以，可以通过将用例图转化为功能树的方法，将相似功能组合在一起作为一个模块。该部分同样考验设计师对业务对理解。

6. 考虑设计模式

由于在抢票过程中，有很多状态，比如抢票中、提交中、已取消、待支付、已完成、已过期、休息中等等，我们可以采用if-else的方法对当前状态进行判断，然后分别执行响应对处理，但是，这样做会使得程序难以维护，因此，可以考虑使用状态机模式。

状态机模式允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来就好像修改了它的类。

首先，画出抢票过程的状态图。

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然后，我们就可以设计出类图（几乎所有的设计模式都有现成的类图设计模版）

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总结

完成上述分析和设计过程之后，我们是不是对系统长什么样子有了一个比较清晰的认识了呢？那么这就是我想要分享的小型项目的系统设计方法。

最后，希望大家能够多多关注我的公众号，我会定期推送一些大数据、Java等方面的学习资料。

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