【Day 04】阿公级的系统分析方法 -- DFD

前言

上一篇谈到领域驱动设计并不是横空出世，而是经由过去几十年的逐步演化而成的，因此，我们就来看看阿公级的系统分析方法 -- 『结构化分析与设计』(俗称DFD)，现在很少人在讨论了，但是它其实是一个最直觉的系统分析方法，系统开发人员可以藉由这个方法轻易的掌握使用者的需求。

初步接触

记得读研究所时，直属学长就极力推荐一本书『Structured Analysis and System Specification』，当时很讶异，我读的是工业工程研究所，不是资工啊，不过为了尊重学长，还是买了这本书，就让它躺在书架上，直到初入社会，没想到Mentor也指定一个月要看完这本书，且要周周报告，这才努力地看完，也才领略到系统分析之美，为了写这篇文章，特地查看市面上是否还销售这本书，没想到竟暴涨到4234元，跟收集古董一样，当初只花了200元，赚翻了。

图一. 博客来-Structured Analysis and System Specification，图片来源：https://www.books.com.tw/products/F012874494

之後，Edward Yourdon 又出了一系列的相关书籍，其中『Modern Structured Analysis』的附录有一完整的个案研究，非常珍贵，它以自身出版社系统为例，撰写出完整的规格书。这本书便宜一点，现在只卖US$22.5，记得很多年以前，天珑书局清库存时，只卖NT$50，当时有一股冲动，想要全部买下来，只可惜没有付诸行动。

图二. Modern Structured Analysis，图片来源：https://www.marlowesbooks.com/Modern-Structured-Analysis-Yourdon-Edward-Book-122490

核心流程

讲了这麽多废话，结构化分析(Structured Analysis)究竟有甚麽特点呢?

1. 它以资料流程图(Data Flow Diagram, DFD)为核心，先绘制系统的功能(Function)，再描述功能之间的资料流，如果需要落地，就绘制『资料储存』(Data Store)，就这麽简单。
   范例一. 订单处理
   
   图三. Modern Structured Analysis，图片来源：https://www.conceptdraw.com/examples/data-flow-diagram-of-library-system

范例二. 生鲜蔬菜购物系统

图四. 生鲜蔬菜购物系统 Level 0 DFD，图片来源：https://sites.google.com/site/gdghujy/gtgrgtr/di1jiedfd

其中包含的符号很简单：

图五. DFD 元素

『资料储存』(Data Store)有另一派画法，Gane Sarson 以下列符号表示：

绘制的思维很直觉，先跟使用者访谈，将使用者的角色、属性、职掌记录下来，再从访谈记录中将流程萃取出来，并思考现行流程如何改善，就可画出上述的流程图，并将每一个处理的输入及输出标示出来，即为资料流。期间如果要存档或写入资料库，即绘制『资料储存』(Data Store)。注意，DFD不考虑例外状况及控制，只描述资料在处理之间的流动，细部规划留待系统设计阶段处理，避免过於钻牛角尖。

2. 资料字典(Data Dictionary)：将资料流的栏位内容列表，并注明资料型态、长度、预设值、发生频率等。
   
   图六. 资料字典

3. 资料储存(Data Store)：与资料流相同，列出包含的栏位内容。注意，在系统分析阶段，并不需要对资料储存作资料表的规划，例如正规化，现阶段主要着重『What』，而非『How』。

4. 为每个处理撰写处理规格书(Mini Spec.)：以结构化叙述(Structured English)说明输入资料流如何转换为输出资料流，如果，处理逻辑过於复杂，可绘制下一层的资料流程图，直到处理规格书可以使用一页就撰写完成为止。
   
   图六. 结构化叙述(Structured English)

分层(Layer)的概念是DFD非常棒的特点，它可以把很复杂的系统描绘清楚，例如，ERP系统分为采购、库存、销售、会计、...等子系统，而每个子系统的处理又非常复杂，若使用DFD分层绘制，每个人可以聚焦在不同的层次或是不同的子系统，例如图四『生鲜蔬菜购物系统』 Level 0 DFD 中的『2.0 订单管理』可以再展开，另画一张DFD说明细节，如下图：

图七. 『生鲜蔬菜购物系统』 Level 1 DFD，图片来源：https://sites.google.com/site/gdghujy/gtgrgtr/di1jiedfd

完稿後DFD结构如下：

图八. DFD 分层(Layer)

上述工作完成後，就是一本很完整的系统分析报告书，系统设计人员再把控制/例外细节、资料料库设计、程序规格补上，就可以交给程序设计师开发了。

当年市面上有许多辅助的CASE Tools，可以把图形超连结，只要点选上层DFD的处理，就可跳到下一层的DFD或处理规格书，点选资料流或资料储存，就可以弹出资料字典，看到详细的内容。只可惜价格过高，并没有被普遍采用，否则，今天搞不好还是『结构化分析』独霸的局面。

结语

从以上的介绍，结构化分析有几项特点：

1. 它是一个完整的方法论，不是单纯的图形工具，只要照着作，就可以完成系统分析的工作，它还有很多检查清单(Check List)，可以自我审查报告书是否有疏漏，另外针对复杂的逻辑，还有其他的图形工具辅助，如Decision tree、Decision table、State Transition Diagram。
2. 分层的DFD是一个由上往下(Top Down)的分析方式，先看全貌，再展开为细节，见树又见林。编码系统，可以串联上下层的关系，例如DFD 1 可以展开为 1.1、1.2、1.3...。
3. 将处理转为函数非常直觉，因为输入/输出(资料流)都描绘清楚了。
4. 只有处理、资料流、资料储存、外部系统四种符号，非常容易说明。

相对的，它也有一些缺点，导致此方法论被取代：

1. 现在物件导向程序设计(OOP)当道，DFD以处理为核心，并没有与OOP有直接的连结，虽然，Yourdon 出版了几本书，试图与物件导向连结，不过，似乎未能挽回颓势。
2. 瀑布型的开发期程过长，不符合瞬息万变的企业环境，导致RUP、SCRUM等并行开发方式崛起。
   

我还记得当年主管的提醒，不断的练习才能熟能生巧，从早上醒来到出发上班，都可以练习画DFD，应用无所不在，例如，这一篇访谈记录『引进日本经验打好物流基本功，新竹物流下一步要迈向智慧物流』谈到货运业的货品追踪系统，如何以DFD描绘系统功能就是一个很好的个案研究。

这系列的文章虽然以领域驱动设计(DDD)为主，但笔者认为结构化分析的思维，仍有许多值得参考的地方，值得大家品尝，其中的细节可以讲个一天，避免文章过长，只能浅嚐即止了。