第1章軟件工程概述

高級(jí)軟件工程

AdvancedSoftwareEngineering西安交通大學(xué)劉海巖1西安交通大學(xué)劉海巖參考文獻(xiàn)1.軟件工程—實(shí)踐者的研究方法

RogerS.Pressman(第6版）機(jī)械工業(yè)出版社2.軟件工程（第8版）

IanSommerville

機(jī)械工業(yè)出版社

2西安交通大學(xué)劉海巖軟件工程四十年

2008年5月14日-16日在德國小鎮(zhèn)Garmisch，舉辦了軟件工程四十周年紀(jì)念會(huì)議。四十年里，計(jì)算環(huán)境發(fā)生了很大的變化，簡單的字符終端演變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)的云計(jì)算（CloudComputing）；開發(fā)方式也從個(gè)人英雄主義發(fā)展到集體兵團(tuán)作戰(zhàn)。近年來SOA的出現(xiàn)和實(shí)施，以及敏捷方法論的普及與實(shí)踐為軟件工程的發(fā)展開辟了全新的方向。當(dāng)年出席會(huì)議的PeterNaur、BrianRandell等關(guān)鍵人物依然健在，表明軟件工程還很年輕，需要繼續(xù)探索和嘗試。

3西安交通大學(xué)劉海巖第1部分軟件工程知識(shí)體系軟件工程與軟件過程需求工程軟件設(shè)計(jì)軟件測試軟件維護(hù)與進(jìn)化軟件開發(fā)方法軟件項(xiàng)目管理4西安交通大學(xué)劉海巖

2004年，由IEEE-CS對(duì)軟件工程的內(nèi)容作出進(jìn)一步的修改，出版了SWEBOK（SoftwareEngineeringBodyofKnowledge，軟件工程知識(shí)體系）指南，該體系被劃分為10個(gè)知識(shí)域：軟件需求：需求工程過程、需求獲取、需求分析、需求規(guī)格說明、需求驗(yàn)證、需求管理。軟件設(shè)計(jì)：基本概念、關(guān)鍵問題、軟件構(gòu)成與體系結(jié)構(gòu)、質(zhì)量分析與評(píng)價(jià)、軟件設(shè)計(jì)符號(hào)、策略與方法。軟件構(gòu)造：降低復(fù)雜性、預(yù)知多樣性、結(jié)構(gòu)化驗(yàn)證、使用外部標(biāo)準(zhǔn)。軟件測試：基本概念、測試級(jí)別、測試技術(shù)、測試相關(guān)度量、測試過程管理。軟件維護(hù)：基本概念、維護(hù)過程、關(guān)鍵問題、維護(hù)技術(shù)。5西安交通大學(xué)劉海巖軟件配置管理：配置過程管理、配置識(shí)別、配置控制、配置狀態(tài)報(bào)告、配置審計(jì)、軟件發(fā)布管理與交付。軟件工程管理：組織管理、過程/項(xiàng)目管理、軟件工程度量。軟件工程過程：基本概念、過程基礎(chǔ)實(shí)施、過程度量、過程定義、定性分析、過程實(shí)施與變更。軟件工程工具與方法：軟件工程工具、軟件開發(fā)方法。軟件質(zhì)量：軟件質(zhì)量概念、SQA與V&V的目的與計(jì)劃、SQA與V&V的活動(dòng)、適用于SQA與V&V的度量。6西安交通大學(xué)劉海巖第2部分軟件工程新興技術(shù)

及高級(jí)課題敏捷方法（Agile）基于MDA的開發(fā)基于復(fù)用的開發(fā)基于組件的開發(fā)面向服務(wù)的軟件開發(fā)（SOA，SaaS）面向方面的軟件開發(fā)Web工程7西安交通大學(xué)劉海巖考核要求1.筆試；2.提交作業(yè)文檔：針對(duì)軟件工程新興技術(shù)及高級(jí)課題中的某個(gè)專題寫出一篇論文或?qū)W習(xí)心得。論文要求：

（1）必須按一般論文的格式并列出參考文獻(xiàn)；（2）可做成PPt在課堂上交流（分值較高）；（3）學(xué)期末將文章及PPt發(fā)送到我的信箱中：

haiyanliuhyl@

文件名為：作者名論文題目8西安交通大學(xué)劉海巖第1章軟件工程與軟件過程軟件工程產(chǎn)生的背景軟件工程定義過程框架、CMMI、PSP與TSP軟件過程模型統(tǒng)一過程—RUP軟件工程方法工具9西安交通大學(xué)劉海巖1.1

軟件工程產(chǎn)生的背景60年代中期，隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，軟件應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，軟件越來越大型化、復(fù)雜化，產(chǎn)生了上萬行的源程序。當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)需要對(duì)這些程序進(jìn)行修改；當(dāng)用戶需求發(fā)生變化時(shí)需要修改；當(dāng)硬件環(huán)境更新時(shí)需要修改。

1968年10月，北大西洋公約組織（NATO）的科學(xué)技術(shù)委員會(huì)討論如何擺脫軟件危機(jī)問題：將大型軟件開發(fā)中普遍存在的費(fèi)用高、開發(fā)過程不易控制、工作量估計(jì)困難、軟件質(zhì)量低、軟件項(xiàng)目失敗率高以及軟件維護(hù)成本和難度大等現(xiàn)象，歸結(jié)為“軟件危機(jī)”。10西安交通大學(xué)劉海巖

為了克服軟件危機(jī)，科學(xué)家們從其他產(chǎn)業(yè)（如機(jī)械制造、建筑等）的工程化生產(chǎn)得到啟示，在該會(huì)上提出了“軟件工程”的概念，標(biāo)志著一個(gè)新學(xué)科的開始?？朔浖C(jī)的努力：

（1）進(jìn)行軟件項(xiàng)目管理：

軟件度量、項(xiàng)目估算、進(jìn)度控制、人員組織、配置管理、項(xiàng)目計(jì)劃等。

（2）軟件研發(fā)技術(shù)的研究

軟件研發(fā)方法學(xué)、軟件工具和軟件工程環(huán)境。

這也是軟件工程包含的內(nèi)容。11西安交通大學(xué)劉海巖1.2

軟件工程的定義根據(jù)IEEE(TheInstituteforElectricalandElectronicengineers)

定義：

軟件工程是：（1）將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可量化的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)，即將工程應(yīng)用于軟件。（2）在（1）中所述方法的研究。12西安交通大學(xué)劉海巖RogerS.Pressman認(rèn)為軟件工程是一種層次化的技術(shù)（見下圖）。軟件是為人開發(fā)的，軟件是由人開發(fā)的。需要過程規(guī)范人的行為，需要方法幫助人面對(duì)復(fù)雜性，需要工具來貫徹這些過程和方法。任何工程必須以對(duì)質(zhì)量的承諾為基礎(chǔ)。軟件工程的根基在于質(zhì)量關(guān)注點(diǎn)（qualityfocus)。13西安交通大學(xué)劉海巖過程：建立了一個(gè)框架，構(gòu)成了軟件項(xiàng)目管理控制的基礎(chǔ)，并建立了一個(gè)環(huán)境，以便于：技術(shù)方法的采用、工程產(chǎn)品（模型、文檔、數(shù)據(jù)）的產(chǎn)生、里程碑（milestone，工作產(chǎn)品的目標(biāo)及條件的結(jié)合)的建立、質(zhì)量的保證及正常變更的正確管理。方法：提供了建造軟件在技術(shù)上“如何做”。方法覆蓋面：溝通、需求分析、設(shè)計(jì)、編程、測試和支持。工具：對(duì)過程和方法提供了自動(dòng)或半自動(dòng)的支持。工具集成起來，建立一個(gè)軟件開發(fā)的支持環(huán)境，稱為計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）。14西安交通大學(xué)劉海巖1.3過程框架、CMMI、PSP與TSP1、過程框架

過程框架（Processframework）定義了若干框架活動(dòng)，為完整的軟件開發(fā)過程建立了基礎(chǔ)。這些框架活動(dòng)可廣泛的應(yīng)用于所有的軟件開發(fā)項(xiàng)目。軟件過程框架普適性活動(dòng)（umbrellaactivity）框架活動(dòng)（frameworkactivity)#1

軟件工程活動(dòng)（action)#1.1

任務(wù)集...軟件工程活動(dòng)#1.k

任務(wù)集…

工作任務(wù)工作產(chǎn)品質(zhì)量保證點(diǎn)項(xiàng)目里程碑框架活動(dòng)（frameworkactivity)#n

軟件工程活動(dòng)#n.1

任務(wù)集...軟件工程活動(dòng)#n.m

任務(wù)集

工作任務(wù)工作產(chǎn)品質(zhì)量保證點(diǎn)項(xiàng)目里程碑15西安交通大學(xué)劉海巖溝通：包含了與客戶之間的交流和協(xié)作，還包括需求獲取以及其他相關(guān)活動(dòng)。策劃：為后續(xù)的軟件工程工作制訂計(jì)劃。該計(jì)劃描述了需要執(zhí)行的技術(shù)任務(wù)、可能的風(fēng)險(xiǎn)、資源需求、工作產(chǎn)品和工作進(jìn)度計(jì)劃。建模：包括分析與設(shè)計(jì)兩個(gè)action的建模（和/或生成規(guī)格說明）。創(chuàng)建模型有助于理解需求、實(shí)現(xiàn)需求。構(gòu)建：包括編碼和測試。部署：包括交付、安裝、評(píng)價(jià)、反饋。不同的應(yīng)用中過程的細(xì)節(jié)可能不一樣，但框架活動(dòng)是一致的。通用的框架活動(dòng)有以下5個(gè)：16西安交通大學(xué)劉海巖普適性（umbrella）活動(dòng)一般包括：軟件項(xiàng)目跟蹤與控制風(fēng)險(xiǎn)管理軟件質(zhì)量保證正式技術(shù)評(píng)審度量軟件配置管理可復(fù)用管理工作產(chǎn)品的準(zhǔn)備和生產(chǎn)17西安交通大學(xué)劉海巖2、能力成熟度模型集成（CMMI）

起源于CMM，被用于政府和軍方評(píng)估軟件承包商的標(biāo)準(zhǔn)。CMMI（CapabilityMaturityModelIntegration）是由美國國防部與卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)軟件工程研究院（SEI）和美國國防工業(yè)協(xié)會(huì)共同開發(fā)和研制的一套融合多學(xué)科的、可擴(kuò)充的過程改進(jìn)框架，其研制的目的是利用兩個(gè)或多個(gè)單一學(xué)科的模型實(shí)現(xiàn)一個(gè)組織的集成化過程改進(jìn)，該模型能廣泛應(yīng)用于多種企業(yè)。CMMI模型的表示方式有兩種：連續(xù)（continuous）和分級(jí)（staged）表示，或者稱為連續(xù)版本或分級(jí)版本。

18西安交通大學(xué)劉海巖（1）分級(jí)版本的CMMI成熟度等級(jí)過程域1過程域2過程域n（做什么）目標(biāo)實(shí)施保證實(shí)施能力執(zhí)行活動(dòng)驗(yàn)證實(shí)施實(shí)踐???成熟度等級(jí)分為以下5級(jí)：對(duì)一個(gè)組織要達(dá)到的期望狀態(tài)的抽象描述（特定目標(biāo)、共性目標(biāo)）對(duì)達(dá)到目標(biāo)的方法的描述19西安交通大學(xué)劉海巖①初始級(jí)（Initial）：在初始級(jí)，企業(yè)一般不具備穩(wěn)定的軟件開發(fā)與維護(hù)環(huán)境。項(xiàng)目成功與否在很大程度上取決于是否有杰出的項(xiàng)目經(jīng)理和經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)團(tuán)隊(duì)。此時(shí)，項(xiàng)目經(jīng)常超出預(yù)算和不能按期完成，組織的軟件過程能力不可預(yù)測。②

已管理級(jí)(Managed)：在可重復(fù)級(jí)，組織建立了管理軟件項(xiàng)目的方針以及為貫徹執(zhí)行這些方針的措施。組織基于在類似項(xiàng)目上的經(jīng)驗(yàn)對(duì)新項(xiàng)目進(jìn)行策劃和管理。組織的軟件過程能力可描述為有紀(jì)律的，并且項(xiàng)目過程處于項(xiàng)目管理系統(tǒng)的有效控制之下。20西安交通大學(xué)劉海巖③已定義級(jí)（Defined）：在該級(jí)中，組織形成了管理軟件開發(fā)和維護(hù)活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程，包括軟件工程過程和軟件管理過程，即建立起文件化的“標(biāo)準(zhǔn)軟件過程”。項(xiàng)目依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定義自己的軟件過程進(jìn)行管理和控制。達(dá)到了這一級(jí)，表明組織的軟件過程能力“成熟了”。④

已量化管理級(jí)（QuantitativelyManaged）：指使用統(tǒng)計(jì)和其他量化方法來控制過程。在該級(jí)，組織對(duì)軟件產(chǎn)品和軟件過程都設(shè)置定量的質(zhì)量目標(biāo)，并能對(duì)跨項(xiàng)目的重要的過程活動(dòng)的效率和質(zhì)量予以度量。組織的軟件過程能力可描述為可預(yù)測的，軟件產(chǎn)品具有可預(yù)測的高質(zhì)量。21西安交通大學(xué)劉海巖

⑤優(yōu)化級(jí)（Optimizing）：該級(jí)，組織通過預(yù)防缺陷、技術(shù)創(chuàng)新和調(diào)整過程等方式，不斷提高軟件過程能力以適應(yīng)業(yè)務(wù)需要。組織的軟件過程能力可描述為持續(xù)改善的。

與每個(gè)目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的實(shí)踐活動(dòng)通過過程域進(jìn)行分類定義。達(dá)到5個(gè)成熟度等級(jí)相關(guān)的關(guān)鍵過程域（KPA）和關(guān)注的焦點(diǎn)見下圖：

22西安交通大學(xué)劉海巖配置管理、過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證、度量與分析、供方合同管理、項(xiàng)目監(jiān)督和控制、項(xiàng)目規(guī)劃、需求管理需求開發(fā)、技術(shù)解決方案、產(chǎn)品集成、驗(yàn)證、確認(rèn)、組織過程焦點(diǎn)、組織過程定義、組織培訓(xùn)方案、集成項(xiàng)目管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、決策分析和決定、組織的集成環(huán)境、集成化團(tuán)隊(duì)、集成供方管理組織過程性能、量化項(xiàng)目管理組織創(chuàng)新和部署、原因分析與決策初始級(jí)已管理級(jí)已定義級(jí)已定量管理級(jí)優(yōu)化級(jí)關(guān)注焦點(diǎn)：基本的項(xiàng)目管理關(guān)注焦點(diǎn)：過程標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)注焦點(diǎn)：量化的管理持續(xù)的過程改進(jìn)達(dá)到5個(gè)成熟度等級(jí)所需的KPA：23西安交通大學(xué)劉海巖

CMMI分級(jí)模型中的實(shí)施保證：制定過程改進(jìn)的策略。實(shí)施能力：提供項(xiàng)目和（或）組織具有實(shí)現(xiàn)過程改進(jìn)所需要的資源。執(zhí)行活動(dòng)：包括收集、度量和分析與過程相關(guān)的數(shù)據(jù)。驗(yàn)證實(shí)施：驗(yàn)證過程活動(dòng)和產(chǎn)品是否遵循規(guī)程。隨著某個(gè)成熟度等級(jí)的一組過程域的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，則提高了組織的過程成熟度并得到過程改進(jìn)。

24西安交通大學(xué)劉海巖（2）連續(xù)性版本的CMMI結(jié)構(gòu)

該模型不根據(jù)離散級(jí)來分類，它為每個(gè)過程域賦予一個(gè)1-6級(jí)的能力評(píng)價(jià)。將過程域?yàn)?類：過程管理、項(xiàng)目管理、工程、支持。對(duì)不同的過程域，組織機(jī)構(gòu)會(huì)在不同的成熟度級(jí)別上運(yùn)作，成熟度評(píng)估的結(jié)果不是一個(gè)值，而是一組值，是一個(gè)能力概圖。

12345項(xiàng)目監(jiān)督和控制供方合同管理風(fēng)險(xiǎn)管理配置管理需求管理驗(yàn)證確認(rèn)

右圖給出了能力概圖的片段。組織可以開發(fā)目標(biāo)能力概圖和實(shí)際能力概圖。目標(biāo)概圖反映的是期望達(dá)到的過程域的能力級(jí)。

不同的組織類型有不同的過程改進(jìn)需求，該模型更靈活。25西安交通大學(xué)劉海巖

CMMI與ISO9001

ISO9001：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出的涉及軟件、硬件、材料、產(chǎn)品、服務(wù)等行業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)，定義了質(zhì)量管理體系的要求，適用范圍比較廣。

ISO9001:2000采用plan-do-check-act循環(huán)，將其應(yīng)用于軟件項(xiàng)目的質(zhì)量管理環(huán)節(jié)?！坝?jì)劃”是為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品建立必須的過程目標(biāo)、活動(dòng)和任務(wù)?！皩?shí)施”是執(zhí)行軟件過程?！皺z查”是監(jiān)督并測量過程，以保證為質(zhì)量管理所建立的需求均已實(shí)現(xiàn)?！靶袆?dòng)”是持續(xù)的改進(jìn)軟件過程。

ISO9001只包含兩個(gè)級(jí)別的認(rèn)證，即通過或沒有通過。一個(gè)軟件組織打算推進(jìn)質(zhì)量管理或改進(jìn)軟件過程時(shí)，是采用ISO9001還是采用CMMI？按照CMMI的要求進(jìn)行逐級(jí)過程改進(jìn)，有助于通過ISO9001認(rèn)證。26西安交通大學(xué)劉海巖3、個(gè)體軟件過程（PSP）好的軟件過程需要貼近于過程的執(zhí)行人員。每個(gè)開發(fā)人員應(yīng)該有最適合他的過程，并同時(shí)能夠與開發(fā)隊(duì)伍及整個(gè)組織的要求相吻合。個(gè)體軟件過程（PersonalSoftwareProcess）是一種用以指導(dǎo)軟件開發(fā)人員控制、管理、改進(jìn)個(gè)人工作方式的自我完善過程，是一個(gè)包括軟件開發(fā)表格、指南和規(guī)程的結(jié)構(gòu)化框架。PSP能夠指導(dǎo)軟件工程師如何保證自己的工作質(zhì)量，估算和規(guī)劃自身的工作，度量和追蹤個(gè)人的表現(xiàn)，管理自身的軟件過程和產(chǎn)品質(zhì)量。PSP的實(shí)施有助于組織CMMI目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

PSP著眼點(diǎn)在于軟件缺陷的預(yù)防。SEI的統(tǒng)計(jì)資料表明：在應(yīng)用PSP以后，軟件系統(tǒng)的缺陷數(shù)減少了58%，效率提高了20.8%。27西安交通大學(xué)劉海巖個(gè)體軟件過程框架

一個(gè)說明完整的過程有許多腳本（script）、表格、模版和標(biāo)準(zhǔn)組成。其中過程腳本是指在過程中應(yīng)該遵守的一系列步驟。下圖顯示了PSP過程流程及主要元素：過程腳本計(jì)劃設(shè)計(jì)編碼編譯測試后置處理日志項(xiàng)目計(jì)劃與總結(jié)表需求最終產(chǎn)品計(jì)劃所用時(shí)間結(jié)果指導(dǎo)28西安交通大學(xué)劉海巖目的指導(dǎo)開發(fā)人員進(jìn)行模塊程序的開發(fā)入口條件問題描述；項(xiàng)目計(jì)劃總結(jié)表；以前開發(fā)程序的實(shí)際規(guī)模和時(shí)間數(shù)據(jù)；時(shí)間日志。計(jì)劃描述程序功能；估計(jì)程序的代碼行；計(jì)算開發(fā)效率的歷史數(shù)據(jù)（分鐘/LOC）；估算開發(fā)時(shí)間；預(yù)測缺陷數(shù)目；制定計(jì)劃；將計(jì)劃數(shù)據(jù)填入總結(jié)表；將計(jì)劃階段所花費(fèi)的時(shí)間記入時(shí)間日志。設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)；以指定的格式記錄設(shè)計(jì)文檔；將該階段所花費(fèi)的時(shí)間記錄時(shí)間日志。編碼實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)；將編碼階段所花費(fèi)的時(shí)間記入時(shí)間日志。編譯編譯程序；改正所有發(fā)現(xiàn)的缺陷；將編譯階段所花費(fèi)的時(shí)間記入時(shí)間日志。測試測試程序；改正所有發(fā)現(xiàn)的缺陷；將測試階段所花費(fèi)的時(shí)間記入時(shí)間日志。后置處理將實(shí)際的規(guī)模和時(shí)間數(shù)據(jù)填入項(xiàng)目總結(jié)表；通過大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析確定過程的有效性；將該階段所用的時(shí)間記入時(shí)間日志。出口條件詳盡測試過的程序；設(shè)計(jì)文檔；源程序清單；已填寫完成的項(xiàng)目計(jì)劃總結(jié)表；已填寫完成的時(shí)間日志。PSP過程腳本29西安交通大學(xué)劉海巖

PSP進(jìn)化框架共有4級(jí)：?個(gè)體度量過程（PersonalMeasurementProcess）：PSP0和PSP0.1?個(gè)體規(guī)劃過程（PersonalPlanningProcess）

：PSP1和PSP1.1?個(gè)體質(zhì)量管理過程（PersonalQualityManagementProcess）：

PSP2和PSP2.1?個(gè)體循環(huán)過程（Cycle

PersonalProcess）：PSP3在PSP的前面三級(jí)進(jìn)化框架中，后一個(gè)版本都是前一個(gè)版本的增強(qiáng)版。30西安交通大學(xué)劉海巖PSP進(jìn)化框架PSP0目的是建立個(gè)體過程基線，包括計(jì)劃，開發(fā)（設(shè)計(jì)、編碼、編譯和測試）及后置處理，并對(duì)過程中主要任務(wù)和工作結(jié)果進(jìn)行度量。PSP1重點(diǎn)是個(gè)體計(jì)劃。PSP2重點(diǎn)是個(gè)體質(zhì)量管理。PSP3目標(biāo)是把個(gè)體開發(fā)小程序所能達(dá)到的生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量，延伸到大型程序，其方法是采用螺旋式上升過程，即迭代增量式開發(fā)方法。PSP3循環(huán)開發(fā)PSP2代碼復(fù)查設(shè)計(jì)評(píng)審PSP2.1設(shè)計(jì)模板PSP1程序規(guī)模估計(jì)測試報(bào)告PSP1.1任務(wù)規(guī)劃進(jìn)度計(jì)劃PSP0當(dāng)前軟件過程基本度量PSP0.1編碼標(biāo)準(zhǔn)過程改善建議軟件規(guī)模度量31西安交通大學(xué)劉海巖在PSP中，從時(shí)間管理、項(xiàng)目規(guī)劃、缺陷管理和質(zhì)量管理等幾個(gè)方面，提出了達(dá)到生產(chǎn)無缺陷產(chǎn)品的策略和方法。PSP規(guī)范為軟件工程師提供了發(fā)展個(gè)人技能的一個(gè)階梯式的進(jìn)化框架，以循序漸進(jìn)的方法逐步達(dá)到開發(fā)無缺陷產(chǎn)品的目標(biāo)。專家們認(rèn)為產(chǎn)品的質(zhì)量取決于過程的質(zhì)量，而過程的質(zhì)量又取決于人們的工作方式。因此為了開發(fā)出更好的產(chǎn)品，需要改變個(gè)人的工作方式。PSP代表的是一種嚴(yán)格有序的、基于度量的軟件工程方法，對(duì)第一線人員產(chǎn)生文化沖擊。未被廣泛采用的主要原因在于個(gè)人和軟件開發(fā)組織的慣性。32西安交通大學(xué)劉海巖

4、團(tuán)隊(duì)軟件過程（TSP）TSP（TeamSoftwareProcess）的目標(biāo)是建立一個(gè)能“自我管理”的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。它定義了每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的角色和責(zé)任；跟蹤定量項(xiàng)目數(shù)據(jù)（包括生產(chǎn)率和質(zhì)量）；確定適合該項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)過程和執(zhí)行此過程的具體策略；定義適合團(tuán)隊(duì)工作的本地標(biāo)準(zhǔn)；持續(xù)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)并采取風(fēng)險(xiǎn)避免措施；跟蹤、管理和報(bào)告項(xiàng)目狀態(tài)。TSP定義了以下框架活動(dòng)：

項(xiàng)目啟動(dòng)、高層設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、集成、測試、后驗(yàn)。這些活動(dòng)使團(tuán)隊(duì)按規(guī)范的方式開發(fā)軟件，同時(shí)定量的評(píng)測軟件過程和產(chǎn)品，并通過后驗(yàn)確定改進(jìn)的步驟。TSP使用大量的腳本和標(biāo)準(zhǔn)等來指導(dǎo)其團(tuán)隊(duì)成員的工作，也是一個(gè)嚴(yán)格的軟件工程過程。33西安交通大學(xué)劉海巖CMMI組織級(jí)能力建立TSP高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)并交付PSP個(gè)人技能建立原則技能目標(biāo)CMMI與PSP、TSP

的關(guān)系34西安交通大學(xué)劉海巖1.4軟件過程模型

軟件過程中定義了如下框架活動(dòng)：溝通、策劃、建模、構(gòu)建、部署。這些活動(dòng)如何銜接，開發(fā)過程中采用什么樣的策略，應(yīng)遵守什么樣的規(guī)定和制約，將這些活動(dòng)及其關(guān)聯(lián)（忽略不必要的細(xì)節(jié)）用一種模型表示出來，稱為軟件過程模型（或軟件開發(fā)模型）。每個(gè)模型根據(jù)應(yīng)用問題的不同都對(duì)框架活動(dòng)有不同的側(cè)重。應(yīng)用過程模型的目的是提高軟件質(zhì)量、項(xiàng)目的可管理性以及對(duì)于交付時(shí)間和項(xiàng)目費(fèi)用的可預(yù)測性，這樣把規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理復(fù)雜的軟件開發(fā)變得容易控制和管理。35西安交通大學(xué)劉海巖

軟件過程模型為軟件工程工作提供了路線圖，對(duì)軟件開發(fā)人員構(gòu)建系統(tǒng)所必需的工作提供指導(dǎo)。過程模型的選擇基于項(xiàng)目和應(yīng)用的性質(zhì)、采用的方法工具以及需要的控制和交付的產(chǎn)品。幾種典型的模型：

⑴瀑布模型（線性順序模型）

溝通項(xiàng)目啟動(dòng)需求獲取策劃項(xiàng)目估算進(jìn)度計(jì)劃項(xiàng)目跟蹤建模分析設(shè)計(jì)構(gòu)建編碼測試部署交付支持反饋瀑布模型36西安交通大學(xué)劉海巖TheWaterfallModel37西安交通大學(xué)劉海巖特點(diǎn)：

?提供了軟件過程模型的基本框架（模板）。

?強(qiáng)調(diào)了每一階段活動(dòng)的嚴(yán)格順序。

?質(zhì)量保證觀點(diǎn)：以經(jīng)過評(píng)審確認(rèn)了的階段工作產(chǎn)品（文檔）驅(qū)動(dòng)下一階段的工作，便于管理。

?是一種整體開發(fā)模型，程序的物理實(shí)現(xiàn)集中在開發(fā)階段的后期，用戶在最后才能看到自己的產(chǎn)品。

?適合于用戶需求明確、完整、無重大變化的軟件項(xiàng)目開發(fā)。38西安交通大學(xué)劉海巖

（2）

原型模型

在用戶不能給出完整、準(zhǔn)確的需求說明，或者開發(fā)者不能確定算法的有效性、操作系統(tǒng)的適應(yīng)性或人機(jī)交互的形式等許多情況下，可以根據(jù)用戶的一組基本需求，快速建造一個(gè)原型（可運(yùn)行的軟件），然后提交、評(píng)估，進(jìn)一步精化（迭代）、調(diào)整原型，使其滿足用戶的要求，也使開發(fā)者對(duì)將要做的事情有更好的理解。39西安交通大學(xué)劉海巖原型的分類：

?拋棄型：主要用于需求分析階段，針對(duì)開發(fā)目標(biāo)模糊、用戶與開發(fā)者對(duì)項(xiàng)目都缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況。建立原型的目的是為了搞清用戶的需求，確定所期望的特性，探索各種方案的可行性。產(chǎn)生完整、一致、準(zhǔn)確的需求說明。

?實(shí)驗(yàn)型：主要用于設(shè)計(jì)階段，通過原型驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。原型或成為設(shè)計(jì)結(jié)果的一部分或拋棄。

?演化型：用于整個(gè)開發(fā)階段。原型經(jīng)過不斷擴(kuò)充，演化為最終的軟件系統(tǒng)。40西安交通大學(xué)劉海巖存在的問題：

⑴為了使原型盡快的工作，沒有考慮軟件的總體質(zhì)量和長期的可維護(hù)性。

⑵為了演示，可能采用不合適的操作系統(tǒng)、編程語言、效率低的算法，這些不理想的選擇成了系統(tǒng)的組成部分。

⑶開發(fā)過程不便于管理。有效的使用原型模式是：建造原型僅是為了定義需求，之后就被拋棄（或被部分拋棄），實(shí)際的軟件在充分考慮了質(zhì)量和可維護(hù)性之后才被開發(fā)。41西安交通大學(xué)劉海巖

（3）

增量模型是一種漸進(jìn)地開發(fā)逐步完善的軟件版本的模型。

42西安交通大學(xué)劉海巖特點(diǎn)：

?反復(fù)的應(yīng)用瀑布模型的基本成分和原型模型的迭代特征，每一個(gè)線型過程產(chǎn)生一個(gè)“增量”的發(fā)布或提交，該增量均是一個(gè)可運(yùn)行的產(chǎn)品。

?第一個(gè)增量往往是核心產(chǎn)品，即滿足用戶的基本需求，提供給用戶評(píng)估的平臺(tái)，以便制定下一個(gè)增量計(jì)劃。43西安交通大學(xué)劉海巖（4）

螺旋模型

對(duì)于復(fù)雜的大型軟件，開發(fā)一個(gè)原型往往達(dá)不到要求。螺旋模型將瀑布模型和增量模型結(jié)合起來，加入了風(fēng)險(xiǎn)分析。在該模型中，軟件開發(fā)使一系列的增量發(fā)布，早期的迭代中，發(fā)布的增量可能是一個(gè)理論模型或原型，在以后的迭代中，逐步產(chǎn)生更加完善的系統(tǒng)版本。每個(gè)演進(jìn)過程，除了考慮風(fēng)險(xiǎn)，還要標(biāo)記里程碑。螺旋模型將開發(fā)過程劃分為幾個(gè)螺旋周期，每個(gè)周期有三到六個(gè)任務(wù)區(qū)域，見下圖。44西安交通大學(xué)劉海巖45西安交通大學(xué)劉海巖螺旋模型的簡單表示46西安交通大學(xué)劉海巖

螺旋的第一圈可能產(chǎn)生產(chǎn)品的規(guī)格說明，再下面的螺旋可能用于開發(fā)一個(gè)原型系統(tǒng)，隨后可能是軟件的更完善的版本。每一圈還要根據(jù)用戶評(píng)估的反饋對(duì)項(xiàng)目計(jì)劃（包括進(jìn)度、費(fèi)用）進(jìn)行調(diào)整。特點(diǎn)：

?適合于大型系統(tǒng)的軟件開發(fā)，隨著過程的進(jìn)展演化，開發(fā)者和用戶能夠更好的識(shí)別和對(duì)待每一個(gè)演化級(jí)別上的風(fēng)險(xiǎn)。

?演進(jìn)的方法不一定可控，依賴于相當(dāng)豐富的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)來保證成功。47西安交通大學(xué)劉海巖（5）

形式化方法模型

是基于形式化語言和程序變換的模型，因此，也稱變換模型。從軟件需求形式化說明開始，經(jīng)過一系列的數(shù)學(xué)變換和正確性證明，最終得到系統(tǒng)高層的設(shè)計(jì)邏輯或低層的目標(biāo)程序。形式化方法使開發(fā)者應(yīng)用一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)符號(hào)體系來表示、構(gòu)造和驗(yàn)證系統(tǒng)，從而大大提高軟件的可靠性。模型見下圖：48西安交通大學(xué)劉海巖

變換模型

形式化規(guī)格說明與需求比較后修正形式化開發(fā)記錄變換n變換2變換1驗(yàn)證系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)邏輯或目標(biāo)系統(tǒng)……49西安交通大學(xué)劉海巖兩種技術(shù)：

?基于模型的方法基于模型的方法使用數(shù)學(xué)上的概念如集合、關(guān)系、函數(shù)、結(jié)構(gòu)等概念為系統(tǒng)建模。它們能展現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)以簡化對(duì)某些行為的描述，即將系統(tǒng)操作表達(dá)成系統(tǒng)狀態(tài)模型的改變?；谀Ｐ偷拿枋稣Z言及方法如Z、VDM(ViennaDefinitionMethod)、B、PetriNets等。

?代數(shù)方法系統(tǒng)用類型操作和它們之間的聯(lián)系來描述。代數(shù)方法適合于對(duì)接口的描述。這里接口被定義為一組對(duì)象類或抽象數(shù)據(jù)類型的集合。50西安交通大學(xué)劉海巖特點(diǎn)：

?該模型迫使對(duì)系統(tǒng)需求的分析在軟件開發(fā)的早期階段完成。在這個(gè)階段改正錯(cuò)誤比在系統(tǒng)被交付之后修改錯(cuò)誤要經(jīng)濟(jì)得多。

?形式化描述是對(duì)非形式化描述技術(shù)的補(bǔ)充，可以用來精化非形式化的詳細(xì)的系統(tǒng)需求描述。描述是精確的和無二義的，避免了由于語言誤解而產(chǎn)生的一些問題。形式化描述可用來描述標(biāo)準(zhǔn)。

?最適合用于安全性、可靠性和保密性等性能要求極高的系統(tǒng)。

?開發(fā)成本較高，往往不能快速開發(fā)。

?需要嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論和開發(fā)環(huán)境的支持。

?難以與用戶進(jìn)行溝通。51西安交通大學(xué)劉海巖

形式化過程模型的一個(gè)擴(kuò)展，稱為凈室軟件工程（cleanroomsoftwareengineering)或凈室模型，它除了強(qiáng)調(diào)分析和設(shè)計(jì)上的嚴(yán)格性，以及使用基于數(shù)學(xué)的正確性證明來對(duì)設(shè)計(jì)模型的每個(gè)元素進(jìn)行形式化驗(yàn)證外，還強(qiáng)調(diào)了統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)?；舅枷耄毫η笤诜治龊驮O(shè)計(jì)階段就消除錯(cuò)誤，確保正確，然后在無缺陷或“潔凈”的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)軟件的制作。關(guān)鍵技術(shù)：

?基于統(tǒng)計(jì)過程控制之下的增量開發(fā)?！昂小保ǚ庋b系統(tǒng)或某些方面）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手→→正確性驗(yàn)證→統(tǒng)計(jì)使用測試

?基于函數(shù)的規(guī)范、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證。

?統(tǒng)計(jì)使用測試（按照對(duì)用例使用的概率分布來確定進(jìn)一步測試）和軟件可靠性認(rèn)證。52西安交通大學(xué)劉海巖（6）構(gòu)件組裝模型

構(gòu)件（component)也稱為組件，是一段實(shí)現(xiàn)一系列有確定接口的程序體，具有自己的功能和邏輯，能同其他構(gòu)件組裝起來協(xié)調(diào)工作。該模型支持軟件重用，對(duì)縮短軟件開發(fā)周期、降低項(xiàng)目成本有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，建造符合某應(yīng)用領(lǐng)域體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件，可以用來搭建分布式的、跨越不同操作平臺(tái)的軟件，擴(kuò)展了軟件的應(yīng)用前景，促進(jìn)了軟件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的發(fā)展。因此，在此基礎(chǔ)上專家們又提出了“基于構(gòu)件的軟件工程”(CBSE)。構(gòu)件組裝模型的一種形式如下圖所示：53西安交通大學(xué)劉海巖

構(gòu)件組裝模型的一種形式該模型是軟件體系結(jié)構(gòu)被建立后用構(gòu)件去充實(shí)。這些構(gòu)件可從復(fù)用庫（或商品庫）中獲得，或者根據(jù)專門需要而開發(fā)。整個(gè)過程可以演化地進(jìn)行，面向?qū)ο蠓椒ńo予技術(shù)上的支持。54西安交通大學(xué)劉海巖1.5統(tǒng)一過程-RUP

RUP(RationalUnifiedProcess)或UP于1998年6月由Rational公司推出。有上千家公司在使用，分布于電信、交通、航空、國防、制造、金融等不同的行業(yè)和應(yīng)用域。RUP是一個(gè)二維的迭代結(jié)構(gòu):橫軸為生命周期的四個(gè)階段——起始、細(xì)化、構(gòu)建和產(chǎn)品化，各階段結(jié)束于一個(gè)里程碑?？v軸為九個(gè)工作流（RUP2000版）——業(yè)務(wù)建模、需求、分析設(shè)計(jì)、實(shí)施、測試、部署、配置(稱為核心過程工作流）與變更管理、項(xiàng)目管理、環(huán)境（稱為核心支持工作流）。下圖顯示了五個(gè)核心過程工作流的二維結(jié)構(gòu)：

55西安交通大學(xué)劉海巖56西安交通大學(xué)劉海巖inception統(tǒng)一過程57西安交通大學(xué)劉海巖

起始（inception）：定義業(yè)務(wù)需求、提出系統(tǒng)大致的架構(gòu)，識(shí)別各種資源，評(píng)估主要風(fēng)險(xiǎn)，制定開發(fā)計(jì)劃。

細(xì)化（elaboration）：擴(kuò)展起始階段定義的用例，擴(kuò)展體系結(jié)構(gòu)以包括各類視圖—用例模型、分析模型、設(shè)計(jì)模型、實(shí)現(xiàn)模型和部署模型，修改項(xiàng)目計(jì)劃。

構(gòu)建（construction）：以體系結(jié)構(gòu)模型作為輸入，開發(fā)或獲取軟件構(gòu)件，確保最終用戶能夠操作用例。

轉(zhuǎn)換（transition）：軟件被提交給用戶進(jìn)行Beta測試和驗(yàn)收測試，根據(jù)缺陷進(jìn)行必要的變更，創(chuàng)建系統(tǒng)發(fā)布所必要的支持信息。生產(chǎn)（production）：持續(xù)的監(jiān)控軟件的運(yùn)行并提供運(yùn)行環(huán)境的技術(shù)支持。在構(gòu)建、轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)階段的同時(shí)，下一個(gè)增量的工作已開始。58西安交通大學(xué)劉海巖1、RUP每一階段產(chǎn)生的主要工作產(chǎn)品起始階段·初始用例模型·初始項(xiàng)目術(shù)語表·初始業(yè)務(wù)用例·初始風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估·項(xiàng)目計(jì)劃階段及迭代·業(yè)務(wù)模型

如果需要·一個(gè)或多個(gè)原型細(xì)化階段·用例模型·補(bǔ)充需求

包括非功能需求·分析模型·軟件體系結(jié)構(gòu)描述·可執(zhí)行的體系結(jié)構(gòu)原型·初步的設(shè)計(jì)模型·修訂的風(fēng)險(xiǎn)列表·項(xiàng)目計(jì)劃，包括

·迭代計(jì)劃

·調(diào)整的工作流

·里程碑

·技術(shù)工作產(chǎn)品·初始用戶手冊(cè)

構(gòu)建階段·設(shè)計(jì)模型·軟件構(gòu)件·集成的軟件增量·測試計(jì)劃及步驟·測試用例

·支持文檔

·用戶手冊(cè)

·安裝手冊(cè)·對(duì)于并發(fā)增量的描述轉(zhuǎn)換階段·提交的軟件增量·Beta測試報(bào)告·綜合用戶反饋

59西安交通大學(xué)劉海巖

2、RUP的主要特點(diǎn)：（1）用例驅(qū)動(dòng)用例作為系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試的基本輸入。即用例不只是一種確定系統(tǒng)需求的工具，它還能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試的進(jìn)行?；谟美Ｐ?，開發(fā)人員可以創(chuàng)建一系列實(shí)現(xiàn)這些用例的設(shè)計(jì)模型和實(shí)現(xiàn)模型。開發(fā)人員可以審查每個(gè)后續(xù)建立的模型是否與用例模型一致。測試人員測試實(shí)現(xiàn)以確定實(shí)現(xiàn)模型的構(gòu)件是否實(shí)現(xiàn)了用例。所以用例啟動(dòng)了開發(fā)過程，還使開發(fā)過程結(jié)合為一體。開發(fā)過程是沿著一系列從用例得到的工作流前進(jìn)的。60西安交通大學(xué)劉海巖下圖顯示了用例模型與其他模型之間的相關(guān)性：用例模型由…建立分析模型為系統(tǒng)描述一系列類由…設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)模型為系統(tǒng)定義一系列子系統(tǒng)和界面由…實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)模型將類映射到構(gòu)件由…分布測試模型由…驗(yàn)證驗(yàn)證系統(tǒng)是否提供了用例模型中描述的功能實(shí)施模型定義軟件部署61西安交通大學(xué)劉海巖

（2）以構(gòu)架（Architecture)為中心軟件系統(tǒng)的構(gòu)架從不同角度描述了即將構(gòu)造的系統(tǒng)，它刻畫了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，去掉了細(xì)節(jié)部分，突出了系統(tǒng)的重要特征，包含了系統(tǒng)中最重要的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為。構(gòu)架是根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要逐漸發(fā)展起來的，并在用例中得到反映。每種產(chǎn)品都具有功能和表現(xiàn)形式，功能與用例對(duì)應(yīng)，表現(xiàn)形式與構(gòu)架對(duì)應(yīng)。用例與構(gòu)架是相互影響的，用例在實(shí)現(xiàn)時(shí)必須符合于構(gòu)架，構(gòu)架必須預(yù)留空間以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在或?qū)硭行枰挠美?2西安交通大學(xué)劉海巖

（3）迭代與增量的過程迭代指工作流中的步驟，是反復(fù)求精的概念；增量指產(chǎn)品中增加的部分,是逐塊建造的概念。迭代過程要處理一組用例，這組用例合起來能擴(kuò)展所開發(fā)產(chǎn)品的可用性，后續(xù)的迭代過程建立在前一次迭代過程末期所開發(fā)的產(chǎn)品上。構(gòu)架提供了一種結(jié)構(gòu)來指導(dǎo)迭代過程中的工作，用例則確定了目標(biāo)并驅(qū)動(dòng)每次迭代的工作。——三條腿的凳子?。?）基于構(gòu)件統(tǒng)一過程所構(gòu)造的軟件系統(tǒng)，是由軟件構(gòu)件通過明確定義的接口相互連接所建造起來的。63西安交通大學(xué)劉海巖

（5）使用UML統(tǒng)一過程使用UML來制定軟件系統(tǒng)的所有藍(lán)圖，UML是整個(gè)統(tǒng)一過程的一個(gè)完整部分，他們是共同發(fā)展起來的，它強(qiáng)調(diào)創(chuàng)建和維護(hù)模型。

（6）過程可剪裁

RUP是一個(gè)過程模式，或過程定義（PD）而非過程（P）?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)的規(guī)模、項(xiàng)目的性質(zhì)、開發(fā)組織的經(jīng)驗(yàn)對(duì)過程加以裁剪。IvarJacobson于2005年發(fā)布了EssUP，即“超輕和超敏捷的”RUP。2007年，他提出“EnoughofProcesses，Let’sDoPractices”。64西安交通大學(xué)劉海巖另外，在人員方面，RUP定義了角色的概念，從角色視角對(duì)不同人員從事的不同活動(dòng)進(jìn)行了規(guī)范。在方法與產(chǎn)品方面，RUP提供了使用UML進(jìn)行可視化建模、基于用例驅(qū)動(dòng)且以架構(gòu)為中心的分析設(shè)計(jì)方法，并有相應(yīng)的工具支持，如RationalSolutions，包括建模工具Rose、文檔自動(dòng)生成工具SoDA、測試工具Purify和Quality、配置管理工具ClearCase、變更管理工具ClearQuest等。RUP強(qiáng)調(diào)了開發(fā)方法的統(tǒng)一、建模語言的統(tǒng)一、研究成果的統(tǒng)一。65西安交通大學(xué)劉海巖

現(xiàn)代軟件工程領(lǐng)域的一些專家普遍認(rèn)為影響軟件實(shí)踐的三個(gè)基本要素是：人、技術(shù)和過程。RUP主要強(qiáng)調(diào)的是過程，認(rèn)為具有好的過程才能生產(chǎn)出穩(wěn)定質(zhì)量的軟件。

新提出的敏捷（Agile）方法（第8章）強(qiáng)調(diào)的是人，認(rèn)為人才是創(chuàng)造的源泉，只有人與人之間的充分交流（包括與用戶的交流和開發(fā)著之間的交流）才是解決許多問題的關(guān)鍵。66西安交通大學(xué)劉海巖1.6

軟件工程方法

是軟件生產(chǎn)的組織方式，包括軟件過程指南、使用的標(biāo)記法、軟件描述和設(shè)計(jì)的規(guī)則等。

?

面向過程的方法

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1、結(jié)構(gòu)化方法

結(jié)構(gòu)化方法是70年代末由DeMarco、Yourdon、Constantine等人提出的系統(tǒng)的開發(fā)方法，包括結(jié)構(gòu)化分析（SA）、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)（SD）和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（SP）IDEF、ER方法等。

67西安交通大學(xué)劉海巖結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)各組成元素之間的相互聯(lián)系、相互作用的框架。結(jié)構(gòu)化方法，就是如何使一個(gè)復(fù)雜的問題從結(jié)構(gòu)上給以簡化，得到一個(gè)結(jié)構(gòu)清晰的程序。