軟件項目開發(fā)

1 項目模擬 實戰(zhàn)訓(xùn)練第一部分軟件工程 2 本講內(nèi)容 1軟件工程概述2軟件工程過程和活動3軟件過程模型4軟件過程成熟度模型CMM 3 1軟件工程概述 1 1軟件的概念1 2為什么要軟件工程1 3什么是軟件工程1 4參考書目 4 1 1軟件的概念 定義Program DataStructure Documents軟件的性質(zhì)復(fù)雜性難以描述性不可見性變化性 易于副本的大批量生產(chǎn)強合作性 5 1 2為什么要軟件工程 軟件危機爆發(fā)時間1967年NATO的研究組首次提出1968年NATO軟件工程會議首次提出軟件工程概念1968 2013 近40多年 危機 一詞軟件危機依然存在 Crisis 6 1 2為什么要軟件工程 軟件危機面對的問題藝術(shù)vs 標(biāo)準(zhǔn)化錯誤的發(fā)現(xiàn)軟件需求獲取軟件支持和維護開發(fā)速度vs 市場需求開發(fā)周期過長 開發(fā)成本過高研發(fā)風(fēng)險軟件開發(fā)中的復(fù)雜的協(xié)作 人員 問題 過程 不同角色的軟件神話 管理者 用戶 開發(fā)者 大眾 7 1 2為什么要軟件工程 采用什么方法緩解危機硬件 建筑學(xué) 拍電影 軟件工程 8 1 3什么是軟件工程 FritzBauer 建立和應(yīng)用完善的工程原理以便經(jīng)濟地得到在真實機器上可靠和有效運行的軟件 特點 重原理 輕技術(shù) 無度量IEEE 1 應(yīng)用系統(tǒng)的有規(guī)則的定量的方法開發(fā) 使用和維護軟件 即應(yīng)用工程于軟件 2 研究 1 中的方法特點 粗糙 9 1 3什么是軟件工程 Definition軟件工程是以質(zhì)量為核心 為了經(jīng)濟地開發(fā)滿足客戶需求的軟件而研究 建立和應(yīng)用的系統(tǒng)化的 有規(guī)則的 可度量的和可控制的工程原則 方法 涉及到軟件過程 項目管理 開發(fā)方法 軟件復(fù)用 軟件度量 開發(fā)工具 甚至企業(yè)文化等各個方面 10 1 3什么是軟件工程 11 1 4軟件工程參考書目 12 2過程和活動 2 1軟件過程的概念2 2問題定義活動2 3可行性研究活動2 4需求分析活動2 5設(shè)計活動2 6實施活動2 7測試活動2 8部署活動 13 2 1軟件過程的概念 軟件過程的定義軟件過程由開發(fā)或維護軟件及其相關(guān)產(chǎn)品的一系列活動構(gòu)成 這些活動從不同的方面定義了軟件開發(fā)中的步驟 交付物 涉眾及其職責(zé)等流程要素 14 2 1軟件過程的概念 Process 控制 約束 輸入 資源 輸出 15 2 1軟件過程的概念 What How Change 16 2 1軟件過程的概念 17 2 1軟件過程的概念 BasicActivities 基礎(chǔ)活動 問題定義 需求 設(shè)計 實b現(xiàn) 軟件驗證 集成 軟件演進 維護 退役UmbrellaActivities 輔助性活動 軟件項目跟蹤和控制 正式的技術(shù)復(fù)審 軟件質(zhì)量保證 軟件配置管理 文檔編制 復(fù)用管理 度量 風(fēng)險管理 Somethingthatcoversorprotects 保護物覆蓋或保護的事物 18 2 2問題定義活動 What問題定義是軟件開發(fā)過程當(dāng)中的一個定義要解決的問題并確定系統(tǒng)范圍的活動 Why形成一個早期判斷 達成一個最初共識When項目日程表的最前端占整個軟件開發(fā)時間中的比例很小 19 2 2問題定義活動 Who系統(tǒng)分析師 出資方領(lǐng)導(dǎo) 出資方技術(shù)人員 開發(fā)方領(lǐng)導(dǎo)和項目經(jīng)理Where客戶現(xiàn)場 20 2 2問題定義活動 How 21 2 3可行性研究活動 What可行性研究是以相對短的時間和相對低的成本來確定給定的問題在其約束條件內(nèi)是否有解 有幾種解以及哪個是最佳解 Why必須要先確立滿足約束條件的方案是否存在 是否可行 是否最優(yōu) 然后再在最優(yōu)方案的基礎(chǔ)上進行開發(fā) 22 2 3可行性研究活動 When項目的早期階段占整個軟件開發(fā)時間中的比例較小 但比問題定義活動所消耗的時間長Who系統(tǒng)分析師 出資方領(lǐng)導(dǎo) 出資方技術(shù)人員 用戶代表 開發(fā)方領(lǐng)導(dǎo) 項目經(jīng)理 架構(gòu)設(shè)計師 領(lǐng)域?qū)＜?財務(wù)人員 市場人員 軟件質(zhì)量保證 SQA SoftwareQualityAssure 人員等Where客戶現(xiàn)場 23 2 3可行性研究活動 How How 24 2 4需求分析活動 What需求 主要是在產(chǎn)品構(gòu)建之前確定的系統(tǒng)必須符合的條件或具備的功能 它們是關(guān)于系統(tǒng)將要完成什么工作的一段描述語句 它們必須經(jīng)過所有相關(guān)人員的認可 其目的是徹底地解決客戶的問題 需求文檔一組需求的集合用戶需求文檔 系統(tǒng)需求文檔和軟件規(guī)約文檔 25 2 4需求分析活動 功能性需求和非功能性需求功能性需求 描述了系統(tǒng)應(yīng)該做什么 即具備的功能或服務(wù) 輸入 輸出和計算等 非功能性需求 描述了系統(tǒng)必須遵守的約束條件 響應(yīng)時間 吞吐量 可靠性 可移植性 可擴展性 易用性 安全性 資源要求 可復(fù)用性 技術(shù)要求 文化和政策需求 法律需求 道德要求 隱私要求 等等 描述需求的標(biāo)準(zhǔn)是完整的 正確的 必要的 無歧義的 可行的 可驗證的以及被設(shè)置了優(yōu)先級別的 What 26 2 4需求分析活動 Why需求不一致 模糊 矛盾需求變更客戶忽略領(lǐng)域常識 知識 術(shù)語客戶集中于現(xiàn)有系統(tǒng)的不足之處 而忽略了系統(tǒng)要實現(xiàn)的關(guān)鍵功能零碎 無組織 不明確 表達不清不分輕重緩急 27 2 4需求分析活動 When項目的早期階段 貫穿于整個軟件開發(fā)過程的需求活動 28 2 4需求分析活動 Who系統(tǒng)分析師 需求闡釋者 客戶代表 用戶代表 開發(fā)方領(lǐng)導(dǎo) 項目經(jīng)理 架構(gòu)設(shè)計師 領(lǐng)域?qū)＜?財務(wù)人員 市場人員 軟件質(zhì)量保證 SQA SoftwareQualityAssure 人員 程序員 測試人員 部署人員 技術(shù)文檔編寫人員 培訓(xùn)人員等 Where調(diào)研時 在客戶現(xiàn)場編寫軟件需求規(guī)約文檔時 可以在開發(fā)單位復(fù)審相關(guān)的需求文檔時 根據(jù)需要來安排 29 2 4需求分析活動 How 30 2 5設(shè)計活動 What設(shè)計 是在系統(tǒng)的約束條件下 如預(yù)算 時間 人力資源 用戶軟 硬件環(huán)境和用戶對系統(tǒng)的操作能力等 為了實現(xiàn)系統(tǒng)的功能性需求和非功能性需求 而找到并描述的一種遵循高質(zhì)量的通用原則的方法 其交付文檔能夠指導(dǎo)開發(fā)人員實現(xiàn)系統(tǒng) 31 2 5設(shè)計活動 總體設(shè)計根據(jù)軟件需求規(guī)約文檔 確定一個合理的軟件體系結(jié)構(gòu) 這個體系結(jié)構(gòu)包括合理地劃分組成系統(tǒng)的模塊 模塊間的調(diào)用關(guān)系以及模塊間的接口關(guān)系 軟件體系結(jié)構(gòu)還從總體方面決定了系統(tǒng)的可擴充性 可維護性 以及系統(tǒng)的性能等 總體設(shè)計的設(shè)計粒度較大 有時也被稱為概要設(shè)計 架構(gòu)設(shè)計 32 2 5設(shè)計活動 詳細設(shè)計詳細設(shè)計地任務(wù)是在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上進一步確定如何實現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng) 包括系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對象的設(shè)計 人機接口的設(shè)計以及模塊邏輯的詳細設(shè)計 設(shè)計部件的粒度系統(tǒng) 子系統(tǒng) 框架 構(gòu)件 組件 模塊 類 方法等 33 2 5設(shè)計活動 Why軟件架構(gòu)是軟件系統(tǒng)的核心應(yīng)對復(fù)雜多變的情況 同時保持完整性應(yīng)對系統(tǒng)在擴展功能當(dāng)中出現(xiàn)的問題大規(guī)模復(fù)用的有效基礎(chǔ)項目管理的基礎(chǔ) 34 2 5設(shè)計活動 When項目的中 早期階段 工作量 早期中期后期 項目時間 大小 貫穿于整個軟件開發(fā)過程的設(shè)計活動 35 2 5設(shè)計活動 Who主要包括架構(gòu)設(shè)計師 軟件設(shè)計員 復(fù)用工程師 設(shè)計復(fù)審員 項目經(jīng)理 財務(wù)人員 軟件質(zhì)量保證 SQA SoftwareQualityAssure 人員和需求變更者等Where建議在軟件企業(yè)內(nèi)部進行設(shè)計 36 2 5設(shè)計活動 How 37 2 6實施活動 What編碼 是將軟件設(shè)計結(jié)果轉(zhuǎn)換成用某種程序設(shè)計語言書寫的程序 單元測試 是把一個模塊作為獨立的程序單元進行測試 以保證它能夠正確執(zhí)行規(guī)定的功能 集成 是指將單獨的軟件構(gòu)件合并成一個整體的軟件系統(tǒng) 集成分為集成子系統(tǒng)和集成系統(tǒng)兩個級別 38 2 6實施活動 Why以實施為中心的軟件開發(fā)弱化的需求弱化的設(shè)計對實施人員的過度依賴 39 2 6實施活動 Why將單元測試作為實施的一部分When項目的中 后期階段 工作量 早期中期后期 項目時間 大小 貫穿于整個軟件開發(fā)過程的實施活動 40 2 6實施活動 Who包括實施員 代碼復(fù)審員 集成員 測試工程師 測試員 項目經(jīng)理 架構(gòu)設(shè)計師 軟件設(shè)計員 復(fù)用工程師 SQA人員和財務(wù)人員等Where建議在軟件企業(yè)內(nèi)部進行開發(fā) 41 2 6實施活動 How 42 2 7測試活動 What測試 是選擇適當(dāng)?shù)臏y試用例執(zhí)行被測程序的過程 其目的在于發(fā)現(xiàn)程序錯誤 缺陷 是系統(tǒng)任一方面 包括需求 設(shè)計或代碼 的缺點 該缺點會促成或潛在的促成一個或多個失敗發(fā)生 錯誤 是指程序中的缺陷所產(chǎn)生的不正確結(jié)果 失敗 當(dāng)一個程序不能運行或者其表現(xiàn)不可被接受時稱為失敗 失敗是系統(tǒng)執(zhí)行中出現(xiàn)的情況 失敗源于代碼缺陷 單元測試 集成測試 系統(tǒng)測試 alpha Beta 驗收測試 43 2 7測試活動 質(zhì)量維度 描述質(zhì)量的概念或評測質(zhì)量的方法的不同視角可靠性維度可用性維度性能維度測試用例 為特定目標(biāo)開發(fā)的測試輸入 執(zhí)行條件和預(yù)期結(jié)果的集合 44 2 7測試活動 When項目的后期階段 優(yōu)點縮短測試時間易于定位缺陷避免錯上加錯 工作量 早期中期后期 項目時間 大小 45 2 7測試活動 Who主要包括測試工程師 測試員 軟件設(shè)計員 實施員 項目經(jīng)理 部署工程師 部署員 SQA人員和財務(wù)人員等Where建議單元測試 集成測試和系統(tǒng)測試在實施員所在的開發(fā)現(xiàn)場及其附近進行 測試和驗收測試則完全在用戶現(xiàn)場測試 46 2 7測試活動 5 5 How 47 2 8部署活動 What部署 是為確保最終用戶可以正常使用軟件產(chǎn)品而進行的活動 根據(jù)產(chǎn)品類型 可以將部署分為三種模式 自定義安裝模式現(xiàn)場支持模式Internet模式 48 2 8部署活動 部署單元 由一個工作版本 可執(zhí)行構(gòu)件集 文檔 最終用戶支持材料和發(fā)布說明 和安裝工件組成部署計劃 說明如何將產(chǎn)品從開發(fā)商轉(zhuǎn)移到用戶群兼容 轉(zhuǎn)換和遷移策略部署時間表部署順序用戶培訓(xùn) 49 2 8部署活動 When項目的后期階段 工作量 早期中期后期 項目時間 大小 50 2 8部署活動 Who主要包括部署工程師 部署員 文檔編寫員 包裝員 實施員 項目經(jīng)理 SQA人員和財務(wù)人員等Where一部分工作可以在開發(fā)現(xiàn)場進行 如制定部署計劃 包裝產(chǎn)品 編寫相關(guān)文檔等 另一部分工作必須在用戶現(xiàn)場進行 如 測試 驗收測試和用戶正式使用中的安裝 培訓(xùn)工作等 51 2 8部署活動 How 52 3軟件過程模型 3 1過程模型概念3 2線形順序模型系列3 3演進模型系列3 4其它模型系列3 5過程模型的選擇 53 3 1過程模型概念 為什么需要模型 模型幫助我們解釋事物如何工作模型能夠拓寬我們的視野 抽象 軟件過程模型一個過程模型是一個過程的抽象表示過程模型幫助我們更好地理解軟件開發(fā) 54 3 1過程模型概念 2 5 55 3 1過程模型概念 56 3 1過程模型概念 57 3 1過程模型概念 經(jīng)典模型LinearSequentialModelWaterfallModelVModelDepartmentofDefenseModelRADModel PrototypingModelBuild and FixModelIncrementalModelSpiralModelConcurrentDevelopmentModelXPModelRUPModel 58 3 2線形順序模型系列 線性順序模型 59 3 2線形順序模型系列 瀑布模型 60 特征接受上一階段的結(jié)果作為本階段的輸入開發(fā)階段嚴格按線性方式進行對本階段的工作進行評審每一階段具有相關(guān)的里程碑和交付產(chǎn)品缺點缺乏靈活性 難以適應(yīng)需求不明確或需求經(jīng)常變化的軟件開發(fā)開發(fā)早期存在的問題往往要到交付使用時才發(fā)現(xiàn) 維護代價大適用在開發(fā)的早期階段軟件需求被完整確定 3 2線形順序模型系列 61 實際使用的瀑布模型 3 2線形順序模型系列 62 3 2線形順序模型系列 V模型 63 3 2線形順序模型系列 RAD RapidApplicationDevelopment 模型 60 90days 64 3 3演進模型系列 原型模型 Listentocustomer build revisemock up customertest drivesmock up 65 3 3演進模型系列 邊建邊改Model 66 3 3演進模型系列 邊建邊改Model 續(xù) 67 3 3演進模型系列 增量模型 System Informationengineering analysis design Code Test 增量一 交付1 analysis design Code test 增量二 analysis design Code test 增量三 analysis design Code test 增量四 CalendarTime 交付2 交付3 交付5 68 3 3演進模型系列 CustomerCommunication RiskAnalysis Engineering Construction Release Planning CustomerEvaluation ProjectentryPointaxis 螺旋模型 69 3 3演進模型系列 XP模型 一種敏捷開發(fā)方法 70 3 4其它模型系列 構(gòu)件組裝模型與瀑布模型對比 71 3 4其它模型系列 72 各種模型的比較 73 3 5過程模型的選擇 軟件工程過程模型的選擇是基于 項目的應(yīng)用特點采用的方法和工具需要的控制交付的產(chǎn)品 74 3 5過程模型總結(jié) 在前期需求明確 盡量采用瀑布模型用戶沒有信息系統(tǒng)使用經(jīng)驗 需求分析人員技能不足 采用原型不確定因素很多 無法一下子計劃 采用增量或螺旋需求不穩(wěn)定 采用增量資金和成本無法一次到位 采用增量可以各種模型合并使用 但每一次必須要有明確的交付物和出口準(zhǔn)則編程人員經(jīng)驗較少 不宜采用快速的方法 75 4軟件過程能力成熟度 76 4能力成熟度模型CMM CMM CapabilityMaturityModel 即能力成熟度模型 是美國卡耐基梅隆大學(xué)軟件工程研究所 SEI 建立的 用于評價軟件機構(gòu)的軟件過程能力成熟度的模型 此模型建立之初的主要目的在于提供一種評價軟件承接方能力的方法 為大型軟件項目的招投標(biāo)活動提供一種全面而客觀的評審依據(jù) 而發(fā)展到后來 又同時被軟件組織用于改進其軟件過程 77 軟件組織的成熟與不成熟 不成熟的軟件組織軟件過程一般并不預(yù)先計劃 而是在項目進行中由實際工作人員及管理員臨時計劃有時 即使軟件過程已計劃好 仍不按計劃執(zhí)行沒有一個客觀的基準(zhǔn)來判斷產(chǎn)品質(zhì)量 或解決產(chǎn)品和過程中的問題對軟件過程步驟如何影響軟件質(zhì)量 一無所知 產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證 而且 一些提高質(zhì)量的環(huán)節(jié) 如檢查 測試等經(jīng)常由于要趕進度而減少或取消 4能力成熟度模型CMM 78 產(chǎn)品在交付前 對客戶來說 一切都是不可見的沒有長遠目標(biāo) 管理員通常只關(guān)注解決任何當(dāng)前的危機由于沒有實事求是地估計進度 預(yù)算 因此他們經(jīng)常超支 超時 當(dāng)最后期限臨近 他們往往在功能性和質(zhì)量上妥協(xié) 或以加班加點方式趕進度 4能力成熟度模型CMM 79 2 成熟的軟件組織具有全面而充分的組織和管理軟件開發(fā)和維護過程的能力管理員監(jiān)視軟件產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)這些產(chǎn)品的過程 制定了一系列客觀基準(zhǔn)來判別產(chǎn)品質(zhì)量 并分析產(chǎn)品和過程中的問題 進度和預(yù)算可以按照以前積累的經(jīng)驗來制定 結(jié)果可行 預(yù)期的成本 進度 功能與性能和質(zhì)量都能實現(xiàn) 并達到目的 4能力成熟度模型CMM 80 能準(zhǔn)確及時地向工作人員通報實際軟件過程 并按照計劃有規(guī)則地 前后一致 不互相矛盾 工作凡規(guī)定的過程都編成文檔軟件過程和實際工作方法相吻合 必要時 過程定義會及時更新 通過測試 或者通過成本 效益分析來改進過程 全體人員普遍地 積極地參與改進軟件過程的活動 在組織內(nèi)部的各項目中 每人在軟件過程中的職責(zé)都十分清晰而明確 各守其責(zé) 協(xié)同工作 有條不紊 甚至能預(yù)見和防范問題的發(fā)生 4能力成熟度模型CMM 81 CMM的組成 4能力成熟度模型CMM 82 4能力成熟度模型CMM 83 CMM提供了一個成熟度等級框架 1級 初始級 2級 可重復(fù)級 3級 已定義級 4級 已管理級和5級 優(yōu)化級 1 初始 initial 級 軟件過程的特點是無秩序的 甚至是混亂的 幾乎沒有什么過程是經(jīng)過妥善定義的 成功往往依賴于個人或小組的努力 2 可重復(fù) repeatable 級 建立了基本的項目管理過程來跟蹤成本 進度和功能特性 制定了必要的過程紀律 能重復(fù)早先類似應(yīng)用項目取得的成功 4能力成熟度模型CMM 84 3 已定義 defined 級 己將管理和工程活動兩方面的軟件過程文檔化 標(biāo)準(zhǔn)化 并綜合成該機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程 所有項目均使用經(jīng)批準(zhǔn) 剪裁的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程來開發(fā)和維護軟件 4 已管理 managed 級 收集對軟件過程和產(chǎn)品質(zhì)量的詳細度量值 對軟件過程和產(chǎn)品都有定量的理解和控制 5 優(yōu)化 optimizing 級 整個組織關(guān)注軟件過程改進的持續(xù)性 預(yù)見及增強自身 防止缺陷及問題的發(fā)生 過程的量化反饋和先進的新思想 新技術(shù)促使過程不斷改進 4能力成熟度模型CMM 85 成熟度等級表明了一個軟件組織的過程能力的水平 除初始級外 每個成熟度等級都包含若干個關(guān)鍵過程域 KeyProcessArea 簡稱KPA 達到某個成熟度級別 該級別 以及較低級別 的所有關(guān)鍵過程域都必須得到滿足 并且過程必須實現(xiàn)制度化 4能力成熟度模型CMM 86 能力成熟度級別中的關(guān)鍵過程域18個 優(yōu)化級 已管理級 已定義級 可重復(fù)級 初始級 4能力成熟度模型CMM 6個 7個 2個 3個 87 能力成熟度模型集成CMMICapabilityMaturityModelIntegration CMM的成功導(dǎo)致了各種模型的衍生 每一種模型都探討了某一特定領(lǐng)域中的過程改進問題SW CMM 適用于軟件開發(fā)SE CMM 系統(tǒng)工程能力成熟度模型SA CMM 適用于軟件獲取SECAM 系統(tǒng)工程能力評估模型PeopleCMM 討論軟件組織吸引 開發(fā)