軟件過程范型的概念辨析

軟件過程范型的概念辨析

1惡意軟件概念的規(guī)范在惡意軟件中，關于軟件方法的學術定義不一致，概念混淆。為實現(xiàn)軟件工程的目標,有必要規(guī)范上述兩個概念的定義和明確其作用。本文首先規(guī)范了軟件過程中的方法學和軟件過程范型等概念,然后討論了這幾種范型之間的關系,最后研究了各種范型的選擇原則和機制。2對軟件方法學的理解,既是對方法學、法學、軟件方法學的界定,也是對過程范型的內涵型有關軟件方法學和軟件過程范型的概念,文獻中充斥著相互矛盾的觀點。一方面,面向對象方法學、敏捷編程方法學等提法屢見不鮮;而另一方面,又把軟件方法學定義為“研究如何在軟件過程模型中導航各個階段和如何表示各階段中的產品”,與軟件過程范型的內涵型混淆。因此,有必要予以兩者清晰的定義。2.1軟件開發(fā)使用的方法和風格軟件開發(fā)方法學是在軟件生命周期中為完成各項任務所使用的一整套方法,它為完成軟件開發(fā)的各項任務規(guī)定了方法和風格。目前,有面向過程、結構化、面向對象、面向代理、面向方面、面向測試、面向組件、面向服務等軟件開發(fā)方法學。2.1多系統(tǒng)融合的過程框架軟件(開發(fā))過程,也稱為軟件(開發(fā))生命周期,指軟件生存周期所涉及的一系列相關子過程,其中每個子過程都要完成一項活動。在軟件項目實施中,為了獲得高質量的軟件,要引入一種開發(fā)策略,用于構建、規(guī)劃和控制開發(fā)過程。這種策略是一種過程框架,為軟件工程中的一系列活動提供范型,即規(guī)定軟件過程中各項活動及其步驟、中間產品(artifacts)及其約束機制,以期達到工程預期目標。這種策略被稱為軟件過程/開發(fā)模型、軟件過程范型或工程范型。以下統(tǒng)稱為軟件過程范型。在此模型指策略,而非一般意義上的模型如分析模型或設計模型。過程范型應該是穩(wěn)定的和普遍適用的,能清晰和直觀地表達軟件開發(fā)全過程。著名的軟件過程范型有周期范型(也稱為線型順序過程模型或瀑布范型)、原型范型、螺旋范型、迭代和增量范型、形式化范型、模型驅動范型(MDA)和敏捷開發(fā)范型等。在過程范型中,有些過程是重量級的,要產生大量的分析和設計文檔;有些是輕量級的,如敏捷開發(fā),不產生文檔。本文以下討論主要針對前者。2.2行為的說明和描述軟件過程是概念化、表示和實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的過程,其實就是抽象、建模和實現(xiàn)的過程。概念化是一種思維方式,在概念化過程中要用到抽象機制,它關注待解決的問題,旨在提煉待建系統(tǒng)的核心元素。概念化的呈現(xiàn)形式就是表示,在表示時要用到記號或語言,表示是對概念化的實現(xiàn),其結果是一系列多層次和多視角的模型。模型是用某種形式化或語言(一套記號或術語)對系統(tǒng)功能、結構和/或行為的說明(specification)、描述和表示。模型是對現(xiàn)實問題的簡化。其實,各類工程的實施都要依賴于模型扼要地表達系統(tǒng)。模型有利于各類涉眾準確理解系統(tǒng)的關鍵特征和復雜性,也有利于工程師關注系統(tǒng)的重點環(huán)節(jié),有利于工程師分析問題和設計方案。建模有助于在軟件過程中認知過程(分析問題)和求解過程(提出方案)。根據(jù)抽象理論和認知主體的視角,形式化地表達對系統(tǒng)的觀點就是建立模型的過程。理論決定了抽象層次即簡化層次,主體決定了視角即簡化的動機。建模關鍵在于提煉系統(tǒng)的本質和核心問題,即只關注核心問題,而忽視技術細節(jié)。建模的結果是得到描述系統(tǒng)的一套元素即模型。具體來講,軟件過程是從認知問題到求解方案的過程,即理解問題并形成問題域模型、求解問題并形成方案域模型。認知針對問題,是對功能需求即系統(tǒng)的外向型行為的反映,簡要描述方案的模型,目的在于分析問題,要明確“做什么”,其模型簡單重點是理解和翻譯。而求解針對方案,是對功能和性能即內向型結構細節(jié)的反映,明確描述方案的模型,目的在于設計方案,明確“如何做”,其模型復雜,重點是精化和適應。如在線型過程范型中,要形成分析模型和設計模型。其中,分析模型是對現(xiàn)實的簡化與抽象,而設計模型(方案)是對系統(tǒng)的簡化與抽象。2.3編程范型編程范型規(guī)定了程序的編寫和執(zhí)行的基本風格,如用于表示程序基本元素(如對象、函數(shù)、變量等)的概念和抽象機制、完成計算的步驟等。編程范型經歷了機器碼、宏匯編、面向過程、結構化、面向對象、面向事件、模型驅動、面向代理、面向組件、面向服務等編程范型。編程范型與編程語言息息相關,不同的編程語言提倡不同的編程范型。有些語言只支持某種編程范型,有些語言可支持多種編程范型。如面向對象程序是一系列相互作用的對象,而函數(shù)式程序則是函數(shù)計算的序列。3選擇軟件流程中模型的原則和機制在軟件過程中,各種范型之間存在著一定的關聯(lián)。選擇范型需要有原則和機制的支持。3.1面向實施的原則如前所述,軟件過程是概念化(抽象)、表示(建模)和實現(xiàn)的有機統(tǒng)一。概念及其抽象方法屬于方法學范疇,而方法的實施需要過程支持,即方法體現(xiàn)在過程中。表示的結果是模型,模型是過程中活動的結果。軟件方法學與軟件過程范型的關系。軟件方法學注重解決軟件問題的方法和風格,而軟件過程范型注重解決問題的過程框架及其(中間)產品、約束機制等。前者是一種基于面向思維的原則,而后者是一種面向實施的機制。前者只關注軟件過程中分析問題、解決問題的方法和風格,而后者還要關注過程的步驟、模型之間的映射機制等細節(jié)。前者體現(xiàn)在后者之中,如若選用瀑布范型,則方法學體現(xiàn)在需求、分析、設計、編碼和測試等活動中。需要強調,某種軟件方法學與某種軟件過程范型沒有必然聯(lián)系,一種軟件方法學可用于不同的軟件過程范型,一種軟件過程范型也可采用不同的軟件方法學。但在具體軟件過程范型中最好用一種方法學,以實現(xiàn)軟件過程的和諧和統(tǒng)一,從而避免鴻溝。如在線型過程模型中,若采用面向對象的方法范型,則在分析、設計和實現(xiàn)系統(tǒng)時,最好也采用面向對象的方法。方法學與編程范型的關系。過程范型中采用的方法學與編程范型要保持一致,以保證軟件過程中各種活動之間的兼容性和避免設計鴻溝。軟件過程范型和模型的關系。軟件過程范型是軟件開發(fā)的過程框架,是一種策略,用來指導軟件的生產過程。而模型是軟件過程中對系統(tǒng)建立的一系列中間產品,是對系統(tǒng)的簡化視圖。在具體軟件過程中只能采用一種過程范型,而可產生一系列、多層次、多視角的模型。3.2溫度載荷的選擇軟件過程范型的選擇。根據(jù)系統(tǒng)的難易程度、開發(fā)團隊的工作方式等因素,選擇合適的軟件過程范型。若系統(tǒng)風險不大、需求不發(fā)生變更,可選擇瀑布模型;若系統(tǒng)風險大,可選擇RUP范型;若項目經理全程參與,則選用敏捷過程范型。方法學的選擇。在一個過程范型中只能選擇一種方法學,并且要與后期采用的編程范型保持一致,至少要兼容。如若用面向對象語言編碼,則最好選擇面向對象的分析和設計方法。編程范型的選擇。要有合適的開發(fā)語言和環(huán)境,如Java和Eclipse,以便編碼和調試。3.3模型編碼與分析軟件過程需要語言及其環(huán)境的支持。語言及其環(huán)境支撐著過程的實施,用于描述過程中的各種活動及其結果(模型)。如在分析和設計階段,需要支持文字敘述和/或圖示的環(huán)境,以便形成模型;在編碼階段,需要編碼和調試環(huán)境。語言及其環(huán)境的選擇要與方法學范型、編程范型一致,以便支持過程范型中的建模、編碼和測試等活動。3.4基于服務對象的軟件設計在軟件過程中,首先要選擇軟件過程范型,其次基于編程范型選擇軟件方法學,再者選擇適宜的語言及其支撐工具,以便實施軟件過程。目前,主流應用軟件開發(fā)采用面向對象的編程范型。對于風險大的項目,過程范型采用RUP,方法學采用面向對象方法學,采用基于UML分析和設計的工具如StarUML,采用編碼、調試工具如Eclipse以支撐軟件過程的實施。4范型的選擇原則和機制在實施軟件項目時,選擇過程中的范型至關