軟件工程課件之第1章-軟件工程學(xué)概述(第6版)(張海潘編著)

為什么要學(xué)習(xí)這門課程正確理解和認(rèn)識(shí)“軟件”的概念及其特點(diǎn)軟件是PC的靈魂掌握軟件工程的原則、方法和思想來(lái)系統(tǒng)地開發(fā)軟件，尤其是復(fù)雜、龐大軟件的開發(fā)從程序員到軟件工程師了解和接觸各種軟件開發(fā)技術(shù)和工具軟件工程是軟件技術(shù)和管理人員必備的課程軟件開發(fā)與人才需求現(xiàn)有模式小作坊的、一人身兼多職英雄式的軟件開發(fā)生產(chǎn)模式大規(guī)模的軟件生產(chǎn)，專業(yè)化分工越來(lái)越細(xì)，團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)對(duì)人才的要求除精通開發(fā)技術(shù)外更需要軟件工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神教程軟件工程導(dǎo)論（第6版）張海藩等編著清華大學(xué)出版社教學(xué)內(nèi)容軟件工程概述（第1章）可行性研究（第2章）需求分析（第3章）系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第5章）詳細(xì)設(shè)計(jì)（第6章）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（第7章）系統(tǒng)維護(hù)（第8章）教學(xué)內(nèi)容面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論（第9章）面向?qū)ο蠓治觯ǖ?0章）面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)（第11章）面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)（第12章）軟件項(xiàng)目管理（第13章）資源/UML軟件工程組織/希賽/中國(guó)最大的開發(fā)者技術(shù)社區(qū)——《程序員》刊物官方網(wǎng)站/賽迪教育——信息產(chǎn)業(yè)部電子教育與考試中心唯一指定軟考遠(yuǎn)程輔導(dǎo)平臺(tái)/軟件測(cè)試網(wǎng)軟件工程概述內(nèi)容軟件的定義和特點(diǎn)軟件危機(jī)概況、原因和消除途徑軟件工程介紹概況、基本原理、軟件工程方法學(xué)軟件生命周期軟件過(guò)程瀑布模型、快速原型模型、增量模型、螺旋模型等軟件軟件=程序?

《IEEEStandardGlossaryofSoftwareEngineeringTerminology》計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程以及運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能需要的相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)。程序：在運(yùn)行時(shí)，能提供所希望的功能和性能的指令序列。數(shù)據(jù)：使程序能夠正確運(yùn)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文檔：描述程序研發(fā)過(guò)程、方法及使用的文檔軟件中的文檔促進(jìn)對(duì)軟件的開發(fā),管理和維護(hù)；便于各種人員(用戶,開發(fā)人員)的交流軟件本質(zhì)特性復(fù)雜性軟件在規(guī)模上可能比任何由人類創(chuàng)造的其他實(shí)體都要復(fù)雜，復(fù)雜性是軟件的本質(zhì)特征軟件的復(fù)雜形是必要屬性大量的組合狀態(tài)豐富的結(jié)構(gòu)和相互依賴性良好的接口用以封裝內(nèi)部的復(fù)雜性開發(fā)問(wèn)題也會(huì)增加復(fù)雜性高效率的代碼通常是復(fù)雜的重用通用化的組件意味著復(fù)雜的狀態(tài)連接復(fù)雜的代碼難以維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)上的更復(fù)雜軟件本質(zhì)特性復(fù)雜性Windows95有1000萬(wàn)行代碼Windows2000有5000萬(wàn)行代碼Exchange2000和Windows2000開發(fā)人員結(jié)構(gòu)軟件本質(zhì)特性一致性軟件必須遵從人為的慣例并適應(yīng)已有的技術(shù)和系統(tǒng)軟件必須遵循各種接口、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)有些情況下，兼容性是軟件開發(fā)的目標(biāo)軟件需要隨接口的不同而改變，隨時(shí)間的推移而變化，而這些變化是不同的人設(shè)計(jì)的結(jié)果。許多復(fù)雜性來(lái)自保持與其他接口的一致，對(duì)軟件的任何再設(shè)計(jì)，都無(wú)法簡(jiǎn)化這些復(fù)雜特性。軟件本質(zhì)特性可變性軟件產(chǎn)品扎根于文化的母體中，如各種應(yīng)用、用戶、自然及社會(huì)規(guī)律、計(jì)算機(jī)硬件等，后者持續(xù)不斷地變化著，這些變化無(wú)情地強(qiáng)迫著軟件隨之變化。所有成功的軟件都會(huì)發(fā)生變更！當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)軟件很有用時(shí)，會(huì)在原有應(yīng)用范圍的邊界，或者在超越邊界的情況下使用軟件；功能擴(kuò)展的壓力主要來(lái)自那些喜歡基本功能，又對(duì)軟件提出了很多新用法的用戶們。軟件本質(zhì)特性可變性軟件退化軟件本質(zhì)特性不可見性軟件是不可見的和無(wú)法可視化的軟件的客觀存在不具有空間的形體特征定義“需要做什么”成為軟件開發(fā)的根本問(wèn)題人們一直試圖使用不同的技術(shù)進(jìn)行軟件可視化控制流程、數(shù)據(jù)流、依賴關(guān)系、UML、……這些技術(shù)仍然無(wú)法給出準(zhǔn)確的、完整的描述軟件仍然保持著無(wú)法可視化的固有特性，從而剝奪了一些具有強(qiáng)大功能的概念工具的構(gòu)造思路。這種缺憾不僅限制了個(gè)人的設(shè)計(jì)過(guò)程，也嚴(yán)重地阻礙了相互之間的交流。軟件分類按工作方式劃分實(shí)時(shí)處理軟件分時(shí)軟件交互式軟件批處理軟件軟件分類按功能劃分系統(tǒng)軟件與計(jì)算機(jī)硬件緊密配合在一起，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)部件、相關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、高效地工作的軟件支撐軟件能協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件，其中包括幫助程序人員開發(fā)軟件產(chǎn)品的工具，也包括幫助管理人員控制開發(fā)的進(jìn)程的工具應(yīng)用軟件：在特定領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)，為特定目的服務(wù)的一類軟件軟件分類按規(guī)模（人力、時(shí)間、源程序行數(shù)）劃分軟件分類按用途通用軟件面向市場(chǎng)公開銷售的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)。例如：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、字處理軟件等。定制軟件由客戶委托，在合同約束下開發(fā)的軟件例如：網(wǎng)上書店、圖書管理系統(tǒng)、空中交通管理系統(tǒng)等。軟件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的三個(gè)時(shí)期程序設(shè)計(jì)階段（60年代中期之前）硬件通用，軟件專用；程序規(guī)模小，編寫者和使用者為同一人（同組人）。程序系統(tǒng)階段（60年代中期-70年代中期）出現(xiàn)“軟件作坊”、產(chǎn)品軟件；“個(gè)體化”開發(fā)方法。軟件工程階段（70年代中期之后）軟件開發(fā)成為一門新興的工程學(xué)科——軟件工程。軟件的發(fā)展各階段特點(diǎn)軟件危機(jī)概念軟件危機(jī)指的使軟件開發(fā)和維護(hù)過(guò)程中遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題，包含兩方面的問(wèn)題：如何開發(fā)軟件，怎樣滿足對(duì)軟件的日益增長(zhǎng)的需求如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件軟件危機(jī)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)不準(zhǔn)確產(chǎn)品不符合用戶的要求軟件質(zhì)量不高、可靠性差軟件常常不可維護(hù)、錯(cuò)誤難以改正缺乏適當(dāng)?shù)奈臋n資料軟件成本占系統(tǒng)總成本的比例逐年上升軟件開發(fā)速度跟不上計(jì)算機(jī)發(fā)展速度軟件危機(jī)軟件危機(jī)-開發(fā)成本高軟件危機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)步落后于需求增長(zhǎng)軟件危機(jī)產(chǎn)生軟件危機(jī)的主要原因客觀：軟件本身特點(diǎn)邏輯部件，難以控制質(zhì)量規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜主觀：不正確的開發(fā)方法，落后的開發(fā)工具忽視需求分析錯(cuò)誤認(rèn)為：軟件開發(fā)=程序編寫輕視軟件維護(hù)軟件危機(jī)解決軟件危機(jī)的途徑技術(shù)措施使用更好的軟件開發(fā)方法和開發(fā)工具組織管理措施軟件開發(fā)不是某種個(gè)體勞動(dòng)的神秘技巧，而應(yīng)該是一種組織良好、管理嚴(yán)密、各類人員協(xié)同配合、共同完成的工程項(xiàng)目。軟件工程指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的一門科學(xué)。采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來(lái)開發(fā)和維護(hù)軟件，把經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和技術(shù)方法結(jié)合起來(lái)，以經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件并有效維護(hù)。產(chǎn)生1968年,北大西洋公約組織(NATO),召開的有關(guān)計(jì)算機(jī)軟件會(huì)議上正式提出“軟件工程”術(shù)語(yǔ)。[IEEE1993年]定義軟件工程（SoftwareEngineer）軟件工程本質(zhì)特性關(guān)注大型程序構(gòu)造中心課題：簡(jiǎn)化復(fù)雜性變動(dòng)成本控制提高開發(fā)效率和諧開發(fā)軟件必須有效支持用戶功能、性能和可用性開發(fā)者和使用者來(lái)自不同文化背景連接著的角色

軟件工程的基本原理軟件工程的原則和信條100多條B.W.Boehm的7條基本原理

軟件工程的基本原理用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明，不成功的軟件項(xiàng)目中有一半左右是由于計(jì)劃不周造成的。Boehm認(rèn)為，在軟件的整個(gè)生命周期中應(yīng)制定并嚴(yán)格執(zhí)行六類計(jì)劃：項(xiàng)目概要計(jì)劃、里程碑計(jì)劃、項(xiàng)目控制計(jì)劃、產(chǎn)品控制計(jì)劃、驗(yàn)證計(jì)劃、運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃。

軟件工程的基本原理堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審大部分錯(cuò)誤是在編碼之前造成的錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)與改正得越晚，所需付出的代價(jià)越高。因此，在每個(gè)階段都進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)在軟件開發(fā)過(guò)程的錯(cuò)誤

軟件工程的基本原理實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制在軟件開發(fā)過(guò)程中不要隨意改變需求，因?yàn)楦淖兡稠?xiàng)需求往往需要付出較高的代價(jià)，但在實(shí)踐中用戶往往會(huì)提出需求變更，因此需要采取科學(xué)的產(chǎn)品控制技術(shù)。目前主要實(shí)行基準(zhǔn)配置管理：基準(zhǔn)配置是指經(jīng)過(guò)階段評(píng)審后的軟件配置成分，如各個(gè)階段產(chǎn)生的文檔或程序代碼。對(duì)涉及基準(zhǔn)配置的修改，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的評(píng)審，通過(guò)后才能實(shí)施修改。

軟件工程的基本原理采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)踐表明：采用先進(jìn)的技術(shù)既可提高軟件開發(fā)的效率，又可提高軟件維護(hù)的效率。80年代及之前：結(jié)構(gòu)化分析、設(shè)計(jì)技術(shù)90年代：面向?qū)ο蠓治觥⒃O(shè)計(jì)技術(shù)

軟件工程的基本原理結(jié)果應(yīng)能清楚地審查軟件產(chǎn)品是看不見、摸不著的邏輯產(chǎn)品，開發(fā)過(guò)程難以評(píng)價(jià)和管理。根據(jù)軟件開發(fā)項(xiàng)目的總目標(biāo)及完成期限，規(guī)定開發(fā)組織的責(zé)任和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使所得的結(jié)果能夠清楚地審查

軟件工程的基本原理開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精開發(fā)小組人員的素質(zhì)和數(shù)量是影響軟件產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)效率的重要因素。開發(fā)小組人員數(shù)目的增加，使相互交流復(fù)雜、費(fèi)用增加。

軟件工程的基本原理承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性遵循前6條基本原理，就能夠按照當(dāng)代軟件工程基本原理實(shí)現(xiàn)軟件的工程化生產(chǎn)，但不能保證趕上時(shí)代前進(jìn)的步伐。積極主動(dòng)采納新的軟件技術(shù)，且不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。軟件工程方法學(xué)軟件工程生命周期中采用的一整套技術(shù)方法的集合傳統(tǒng)方法學(xué)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)軟件工程的三要素過(guò)程（Process）支持軟件生命周期的所有活動(dòng)方法（Method）為完成軟件生命周期的一系列活動(dòng)提供“怎么做”的技術(shù)工具（Tool）為“方法”提供一系列自動(dòng)、半自動(dòng)的軟件支撐環(huán)境傳統(tǒng)方法學(xué)采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)完成軟件開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)并使用適當(dāng)?shù)能浖ぞ呋颦h(huán)境來(lái)支持技術(shù)的運(yùn)用把生命周期劃分為若干個(gè)階段，然后分階段完成，前一階段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是后一階段的開始并分階段審查結(jié)果面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)既面向數(shù)據(jù)又面向行為的方法學(xué)把對(duì)象作為融合數(shù)據(jù)和操作的統(tǒng)一軟件構(gòu)件所有對(duì)象都劃分類，類定義數(shù)據(jù)和操作按父類子類關(guān)系，組成層次結(jié)構(gòu)對(duì)象間發(fā)送消息軟件生命周期軟件從提出需求開始直到該軟件報(bào)廢為止的整個(gè)時(shí)期。軟件定義問(wèn)題定義、可行性研究、需求分析軟件開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編碼、單元測(cè)試綜合測(cè)試軟件維護(hù)軟件生命周期問(wèn)題定義做什么，問(wèn)題性質(zhì)、目標(biāo)、規(guī)?？尚行匝芯渴欠裰档?，是否能做需求分析->規(guī)格說(shuō)明書(Specification)明確細(xì)致的確定做什么系統(tǒng)邏輯模型數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典簡(jiǎn)要算法軟件生命周期概要設(shè)計(jì)幾種可能的方案和架構(gòu)模塊化詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊的細(xì)化功能描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)軟件生命周期編碼與單元測(cè)試綜合測(cè)試集成測(cè)試按軟件結(jié)構(gòu)把模塊組裝測(cè)試按規(guī)格說(shuō)明書測(cè)試，由用戶驗(yàn)收維護(hù)改正性適應(yīng)性，修改適應(yīng)環(huán)境完善性，功能完善預(yù)防性軟件過(guò)程為了獲得高質(zhì)量軟件所需完成的一系列任務(wù)框架，規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的步驟描述為了開發(fā)高質(zhì)量的軟件，什么人在什么時(shí)候做什么事以及怎樣做。使用資源將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的活動(dòng)所構(gòu)成的系統(tǒng)軟件開發(fā)過(guò)程應(yīng)該明確定義以下元素：過(guò)程中所執(zhí)行的活動(dòng)及其順序關(guān)系。每一個(gè)活動(dòng)的內(nèi)容和步驟。團(tuán)隊(duì)人員的工作和職責(zé)。軟件過(guò)程模型–瀑布模型特點(diǎn)順序性和依賴性推遲實(shí)現(xiàn)不要急著寫代碼階段性評(píng)審質(zhì)量保證缺陷用戶對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)在開發(fā)階段僅來(lái)自文檔無(wú)法處理用戶的模糊需求軟件過(guò)程模型–快速原型模型特點(diǎn)線性順序開發(fā)，無(wú)反饋軟件過(guò)程模型–增量模型優(yōu)點(diǎn)：能較短時(shí)間內(nèi)提交可完成部分工作的產(chǎn)品；可以使用戶有充裕的時(shí)間學(xué)習(xí)和適應(yīng)新產(chǎn)品。文檔系統(tǒng)：字處理，文法檢測(cè)，頁(yè)面排版分步完善軟件過(guò)程模型–增量模型并發(fā)程度高，集成風(fēng)險(xiǎn)更大軟件過(guò)程模型–螺旋模型特點(diǎn)可把它看作在每個(gè)階段之前都增加風(fēng)險(xiǎn)分析的快速原型模型。軟件過(guò)程模型–螺旋模型軟件過(guò)程模型–螺旋模型螺旋模型優(yōu)點(diǎn)以風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)開發(fā)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)可選方案和約束條件從而支持軟件的重用。關(guān)注于早期錯(cuò)誤的消除，將軟件質(zhì)量作為特殊目標(biāo)融入產(chǎn)品開發(fā)之中。螺旋模型缺點(diǎn)要求許多客戶接受和相信風(fēng)險(xiǎn)分析并做出相關(guān)反應(yīng)是不容易的，往往適應(yīng)于內(nèi)部的大規(guī)模軟件開發(fā)。需要軟件開發(fā)人員具備風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)，否則將會(huì)帶來(lái)更大的風(fēng)險(xiǎn)。軟件過(guò)程模型–噴泉模型特點(diǎn)典型的面向?qū)ο筌浖_發(fā)過(guò)程模型之一圓圈代表各個(gè)階段互相交疊，他準(zhǔn)確反映了各個(gè)行為之間的交疊。某個(gè)階段內(nèi)的箭頭代表那個(gè)階段內(nèi)的迭代維護(hù)圓圈較小，代表使用面向?qū)ο蟮姆缎蜁r(shí)，維護(hù)的工作量減少了軟件過(guò)程模型–噴泉模型噴泉模型優(yōu)點(diǎn)具有更多的增量和迭代性質(zhì)，生存期的各個(gè)階段可以相互重迭和多次反復(fù)在項(xiàng)目的整個(gè)生存期中還可以嵌入子生存期采用面向?qū)ο蠓椒▽?shí)現(xiàn)的這種在概念上和表示方法上的一致性保證了開發(fā)活動(dòng)間的無(wú)縫過(guò)渡噴泉模型缺點(diǎn)面向?qū)ο蠓独蠼?jīng)常對(duì)開發(fā)活動(dòng)進(jìn)行迭代，這就有可能造成在使用噴泉模型的開發(fā)過(guò)程過(guò)于無(wú)序。Rational統(tǒng)一過(guò)程RUP（RationalUnifiedProcess）軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)迭代式開發(fā)->容納需求變更/減少風(fēng)險(xiǎn)管理需求->使用用例和腳本使用基于構(gòu)件的體系結(jié)構(gòu)->功能清晰的模塊和子系統(tǒng)可視化建模->模型可為文字、圖形、數(shù)學(xué)表達(dá)式驗(yàn)證軟件質(zhì)量->質(zhì)量評(píng)估內(nèi)建在貫穿于整個(gè)開發(fā)過(guò)程的、由全體成員參與的所有活動(dòng)中控制軟件變更->控制、跟蹤、監(jiān)控修改Rational統(tǒng)一過(guò)程初始精化構(gòu)建移交初始精化1精化2構(gòu)建1構(gòu)建2構(gòu)建3移交1移交2環(huán)境工作流業(yè)務(wù)建模需求分析與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)測(cè)試部署項(xiàng)目管理階段配置與變更管理Rational統(tǒng)一過(guò)程1.業(yè)務(wù)建模：描述了如何擬定新目標(biāo)組織的前景，并基于該前景來(lái)確定該組織在業(yè)務(wù)用例模型和業(yè)務(wù)對(duì)象模型中的流程、角色以及職責(zé)。主要角色：業(yè)務(wù)流程分析員、業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)員、業(yè)務(wù)模型復(fù)審員主要工件：業(yè)務(wù)模型（包括業(yè)務(wù)用例模型和業(yè)務(wù)對(duì)象模型）2.需求：描述系統(tǒng)應(yīng)該做什么，即捕獲需求，并使開發(fā)人員和用戶就這一需求描述達(dá)成共識(shí)。主要角色：系統(tǒng)分析員、用戶界面設(shè)計(jì)員、需求復(fù)審員主要工件：用例模型和用戶界面模型Rational統(tǒng)一過(guò)程3.分析設(shè)計(jì)：將需求轉(zhuǎn)化成對(duì)未來(lái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)健壯的結(jié)構(gòu)，并調(diào)整設(shè)計(jì)使其與實(shí)現(xiàn)環(huán)境相匹配，優(yōu)化其性能。主要角色：架構(gòu)設(shè)計(jì)師、架構(gòu)復(fù)審員