软件工程总体设计（概要设计）的步骤与具体做法

一、总体设计概述

总体设计又称概要设计，是软件工程设计阶段的第一步，其核心任务是回答"系统怎么做"的问题——即确定系统的总体结构、模块划分、接口关系和数据结构，而不涉及每个模块内部的详细算法。

总体设计的基本流程可以概括为：

需求分析文档 → 系统方案设计 → 软件结构设计 → 数据库设计 → 接口设计 → 编写总体设计说明书 → 评审

下面结合新闻管理系统（一个典型的Web应用，支持新闻发布、审核、浏览、评论、分类管理等功能）逐一说明每个步骤。

二、步骤1：系统方案设计（确定总体方案）

具体做法

1. 确定系统边界：明确哪些功能由本系统完成，哪些由外部系统承担。

2. 选择系统架构风格：如B/S架构、C/S架构、微服务、分层架构等。

3. 确定技术路线：开发语言、框架、数据库、中间件、部署方式。

4. 确定系统运行环境：服务器、客户端、网络要求。

5. 权衡候选方案：从成本、性能、可维护性、可扩展性等维度比较，选出最优方案。

新闻管理系统举例

• 系统边界：本系统负责新闻的采编、审核、发布、浏览、评论；用户认证可对接统一身份认证平台；图片存储可对接对象存储服务。

• 架构风格：采用 B/S 架构 + 分层架构（表现层、业务逻辑层、数据访问层）。

• 技术路线：前端 Vue.js，后端 Spring Boot，数据库 MySQL，缓存 Redis，部署于 Tomcat + Nginx。

• 运行环境：服务器 Linux CentOS，客户端支持主流浏览器。

• 方案权衡：单体分层架构开发快、成本低，适合中小规模新闻系统；若未来需要高并发，可演进为微服务。

输出：系统方案说明书（含架构图、技术选型表）。

三、步骤2：软件结构设计（模块划分）

具体做法

1. 功能分解：将系统总功能自顶向下逐层分解为若干子功能。

2. 模块化：每个子功能对应一个模块，遵循高内聚、低耦合原则。

3. 确定模块层次：用结构图（SC图）或层次图（H图）表示模块调用关系。

4. 优化模块结构：检查扇入扇出、深度宽度是否合理，消除重复功能。

5. 模块命名与编号：为每个模块分配唯一标识，便于后续追踪。

新闻管理系统举例

顶层分解（第一层）：

新闻管理系统
├── 用户管理子系统
├── 新闻采编子系统
├── 新闻发布子系统
├── 新闻浏览子系统
├── 评论管理子系统
└── 系统管理子系统

第二层分解（以新闻采编子系统为例）：

新闻采编子系统
├── 新闻录入模块
├── 新闻编辑模块
├── 新闻删除模块
├── 新闻查询模块
└── 新闻审核提交模块

第三层分解（以新闻录入模块为例）：

新闻录入模块
├── 标题录入
├── 正文编辑
├── 图片上传
├── 分类选择
└── 保存草稿

结构图示例（文字描述）：

       新闻管理系统
     /           |        |      \
  用户管理 采编  发布  浏览
                    |
     ┌─────┼─────┐
     录入       编辑       查询
       |
  ┌───┼───┬───┐
 标题 正文 图片 分类

模块说明表（部分）：

输出：软件结构图 + 模块说明书。

四、步骤3：数据库设计（数据结构设计）

具体做法

1. 概念设计：用E-R图描述实体、属性、联系。

2. 逻辑设计：将E-R图转换为关系模式（表结构），确定主键、外键。

3. 规范化：至少达到3NF，消除冗余和异常。

4. 物理设计：确定索引、存储引擎、分区策略。

5. 编写数据字典：字段名、类型、长度、约束、说明。

新闻管理系统举例

E-R图核心实体：

• 用户（用户ID、用户名、密码、角色）

• 新闻（新闻ID、标题、正文、分类ID、作者ID、状态、发布时间）

• 分类（分类ID、分类名）

• 评论（评论ID、新闻ID、用户ID、内容、时间）

关系模式：

用户(UserID, UserName, Password, Role)
分类(CategoryID, CategoryName)
新闻(NewsID, Title, Content, CategoryID, AuthorID, Status, PublishTime)
评论(CommentID, NewsID, UserID, Content, CommentTime)

数据字典（新闻表部分）：

输出：E-R图 + 关系模式 + 数据字典。

五、步骤4：接口设计

具体做法

1. 外部接口：系统与用户、外部系统的交互方式（UI、API、文件格式）。

2. 内部接口：模块之间的调用约定（函数签名、参数、返回值）。

3. 用户界面设计：页面布局、导航结构、交互流程。

4. 通信协议：HTTP/REST、消息队列、RPC等。

新闻管理系统举例

外部接口：

• 用户界面：Web页面（首页、新闻详情页、后台管理页）。

• 对外API：GET /api/news?category=1 返回JSON新闻列表。

• 第三方：调用对象存储API上传图片。

内部接口（模块调用约定）：

// 新闻录入模块调用数据访问模块
int insertNews(News news);  // 返回新新闻ID，失败返回-1

// 新闻发布模块调用审核模块
boolean approveNews(int newsID, int auditorID);

UI设计：首页 → 分类导航 → 新闻列表 → 新闻详情 → 评论框；后台：登录 → 新闻管理 → 录入/编辑 → 提交审核。

输出：接口规格说明书 + 界面原型。

六、步骤5：编写总体设计说明书

具体做法

将上述所有内容整理成规范文档，通常包括：

1. 引言（目的、范围、术语）

2. 系统总体方案（架构图、技术选型）

3. 软件结构设计（结构图、模块说明）

4. 数据库设计（E-R图、表结构、数据字典）

5. 接口设计（外部/内部接口、UI）

6. 运行设计（部署图、运行流程）

7. 出错处理与安全设计

8. 评审与附录

新闻管理系统举例

说明书目录示例：

1. 引言
2. 总体方案（B/S分层架构图、技术栈）
3. 软件结构（6大子系统结构图 + 模块表）
4. 数据库设计（E-R图 + 4张表 + 数据字典）
5. 接口设计（REST API列表 + 页面流程图）
6. 运行设计（Nginx+Tomcat+MySQL部署图）
7. 安全设计（SQL注入防护、XSS过滤、权限控制）

输出：总体设计说明书（评审通过后作为详细设计依据）。

七、步骤6：设计评审

具体做法

1. 组织评审会（开发、测试、需求方参加）。

2. 检查：需求覆盖性、模块合理性、接口一致性、数据库规范性。

3. 记录问题并整改。

4. 评审通过后基线化，进入详细设计阶段。

新闻管理系统举例

评审要点：

• 是否覆盖了"新闻发布、审核、评论"全部需求？

• 模块划分是否高内聚低耦合？（如"审核"独立成模块）

• 新闻表与评论表的外键关系是否正确？

• API接口是否满足前端调用需求？

八、总结

总体设计的本质是"自顶向下、逐步细化、模块化、抽象化"，新闻管理系统的例子表明：先定架构，再分模块，再定数据与接口，最后文档化评审，即可完成从需求到设计的关键跨越。