軟件設計

軟件設計係軟件工程上嘅其中一個工序，講緊仲未郁手寫源碼實施或者修改隻軟件，先行對隻軟件嘅運作方式做計劃。軟件設計呢個工序，要產生一套有關隻軟件內部點運作嘅概念結構，通常仲會寫低一啲設計文件，團隊其後想睇返嗰陣就可以參考。^[1]

（英文） 做軟件設計嗰陣，往往會畫好似噉嘅架構圖，描繪隻軟件內部要點樣運作，諗掂先至實際郁手整。

要做軟件設計，要處理軟件架構、用家介面設計等嘅問題，要達致抽象化同埋模塊化，目標係設計出能夠正確運行得嚟又易用嘅軟件。呢個工序牽涉到跨層次嘅抽象化同埋用家體驗方面嘅思考。

軟件設計嘅前一步係要確立軟件需求。設計度好咗，下一步就係軟件建造，即係實際製作隻軟件。

基本概念

内文：軟件同設計

睇埋：複雜系統

設計本身可以定義為一種計劃同構思嘅過程，界定系統或者產品要有咩特性，從而達到使用者想要嘅目的。由工程學角度睇，設計唔淨只係畫圖咁簡單，而係成套方法，用嚟將需求轉化為可以攞去實行嘅方案，具體噉描述個系統或者件產品（最後出嘅 artifact ^{[註 1]}）要有邊啲結構同埋組件，過程中會產生流程圖、虛擬碼、用統一製模語言描述嘅模型... 等等，而且呢啲嘢冚唪唥都會紀錄在案。响呢個過程中，設計者需要平衡效能、成本同埋可用度等嘅多方考量，設計出最啱用嘅軟件系統^[2]。

做軟件設計，不時要處理一啲棘手問題^{[註 2]}，意思係指問題嘅一類，特徵係因為啲需求唔完整、互相矛盾、或者經常改變等... 而難以解決，甚至根本冇可能徹底噉解決，唔會有唯一嘅解決方案。棘手問題之所以難搞，好多時係由於啲嘢之間存在複雜嘅相互依存關係，而且一路解仲可以會揭露出其他之前未諗到嘅問題。對於棘手問題，做設計嘅人往往要靠經驗同埋權衡取捨，唔會有咩簡單方法可以「推理」或者「計」個答案出嚟^[3]。

唔同軟件嘅設計可以好唔同，但係最基本上都會用到呢啲概念，引導工程師處理複雜嘅難題：

• 抽象化：忽略啲不必要嘅細節，專注核心特性。
• 模塊化：將系統分拆成細啲、容易管理嘅部份。
• 耦合同內聚：模塊之間應盡量低耦合、高內聚。
• 封裝：將數據同操作「封」喺模塊裡便，使用者用嗰陣唔能夠亂咁搞裡便嗰啲細節。
• 關注點分離
• 契約式設計

軟件架構

内文：軟件架構

睇埋：軟件設計模式

軟件架構係指系統最高層次嘅結構設計，包括元件同埋元件之間有咩關係。喺呢個階段，設計者要界定一啲大體嘅方向。

設計模式^{[註 3]}係指緊針對反覆出現嘅設計問題而諗出嚟嘅通用解法，唔係現成嘅源碼，而係一套可重用嘅設計結構同協作關係。例如原型模式就係一種常用嘅設計模式，重重點係：採用物件導向編程，想建構物件嗰陣唔會由零開始，而係攞某件物件嚟做「板」，透過「複製」噉嘅方法產生新嘅實例。呢種做法喺遊戲程式入便就成日用到，好多時要高速生成相似（但可能稍有差異）嘅物件，諸如係遊戲入便嘅敵人、子彈、或者道具呀噉。原型模式可以避開昂貴嘅初始化，而且容易配合物件導向編程嚟用^[4]。原型模式係一種設計模式，而非某一套特定嘅源碼，好多唔同樣嘅源碼都可以係體現緊原型模式，原型模式嘅一個可能嘅虛擬碼例子，可以想像用噉嘅方法產生遊戲入便嘅虛擬敵人：

 # 原型介面
 介面 原型 { 複製(): 原型 }
 
 # 建立「敵人」呢種物件嘅原型
 類 敵人 implements 原型 {
   血量, 速度, 模型, ...
   複製(): 敵人 { 新敵人 = new 敵人(); 新敵人.血量 = 呢個.血量; ...; return 新敵人 }
 }
 
 # 原型登記冊，記住啲「敵人」物件
 類 原型庫 { 儲存; 登記(名, 原型); 產生(名): 原型 = 儲存[名].複製() }
 # 初始化樣板
 原型庫.登記("普通敵人", new 敵人(血量=100, 速度=3, 模型=獸人, ...))
 # 遊戲中生成
 快敵 = 原型庫.產生("普通敵人"); 快敵.速度 = 5; 世界.加入(快敵)

用家介面

典型嘅圖像用家介面選單

内文：用家介面設計

睇埋：用家體驗設計同資訊架構

用家介面（簡稱 UI）係指用家同電腦系統、軟件互動嘅渠道同方式。用家介面負責將系統功能以人類易明同操作嘅形式呈現出嚟，同時亦接收用家俾嘅輸入。用家介面可以包括好多唔同形式，諸如係命令行介面全靠打字同出字嚟同用家互動、圖像用家介面用圖像同 click 等嘅方式嚟同部機互動，而自從二十一世紀起，人工智能愈嚟愈識處理自然語言，自然語言用家介面亦應運而生。^[5]

用家介面設計有幾個主要挑戰。做用家介面設計，設計師往往會想達致高易用度，但係要做到易用並唔簡單。設計師需要估計用家喺本能上會點樣操作，例如佢哋直覺上會撳咩掣、用咩姿勢，而呢啲資訊好多時都要經過測試先可以確認^{[6]:Ch 4}。設計師又要引導用家，介面要清楚俾提示，畫面唔好太花，等用家能夠一睇就知跟住要撳邊度，嚴防用家迷失或者出錯。要為用家提供即時嘅回饋。然後設計師仲要處理用家多樣性嘅問題：唔同用家喺年齡、文化、語言、經驗水平以至身體能力... 等方面都有差異，所以設計要兼顧可及度，例如假如介面用到唔同顏色嘅掣，就可能要提供幾款唔同嘅色可以揀，方便色盲嘅用家使用。

設計用家介面嗰陣，可以用到紙本原型。

質量評估

做軟件設計，需要進行質量分析同評估，常見嘅評估準則有：

• 可維護度
• 可移植度
• 可測試度
• 可用度
• 頑健度

評估過程中會用到認知走查法、製作原型同做測試以及故障樹分析呀噉。

關鍵議題

根據 SWEBOK，軟件設計上嘅重要議題仲有以下呢啲：^[7]

• 並行問題
• 控制流程
• 數據要點處理
• 容錯能力
• 互動設計
• 安全問題

等等。

睇埋

• 統一製模語言
• 軟件工程
• 軟件開發
• 遊戲設計
• 平面設計
• 用家體驗

註釋

1. 粵拼：粵化口語音：aa1 ti4 fek4
2. 粵音：wicked problems
3. 英文：design pattern