計算機專業(yè)英語第6章

ComputerEnglishChapter6SoftwareEngineering6-1計算機專業(yè)英語掌握軟件的生命周期的基本術(shù)語與知識；了解軟件工程的發(fā)展趨勢；了解軟件設(shè)計方法；了解軟件安全的有關(guān)知識；掌握復雜定語(從句)的翻譯技巧。Requirements:2NewWords&Expressions

manufacturedproducts工業(yè)產(chǎn)品 lieun.場所softwarelifecycle軟件生命周期 versusprep.與...相對nondescriptiveadj.非描述性的 communityn.團體,社會authorizedadj.權(quán)威認可的,經(jīng)授權(quán)的 leveragen.杠桿作用genericadj.一般的,普通的 potentialadj.潛在的,可能的intermsofadv.根據(jù),按照,用...的話 terminologyn.術(shù)語學personneln.人員,職員 inventoryn.詳細目錄,財產(chǎn)清冊adheretov.粘附,粘著,堅持,追隨 passwordn.密碼,口令specificationn.詳述,說明書,規(guī)范 encryptv.加密,將...譯成密碼preprocessvt.預加工，預處理 routinen.程序modularadj.模塊的,有標準組件的 well-established充分證實的decompositionn.分解 breakdownn.分解，故障pertainingto與...有關(guān)的 maintenancen.維護,保持imperativeadj.強制性的，命令式 paradigmn.范例，模式approachvt.接近,解決;n.近似,途徑 conduciveadj.有助于...的evasiveadj.逃避的；回避的；推托的 frameworkn.構(gòu)架,框架,結(jié)構(gòu)3NewWords&Expressions

taketheformof采取...形式 entityn.實體;統(tǒng)一體modulardesign標準設(shè)計,模塊化設(shè)計 object-oriented面向?qū)ο蟮?stubn.樹樁,樁模塊 givewayto讓路,讓步trial-and-errorn.試錯，反復試驗 malfunctionn.故障，出錯 waterfallmodel瀑布模型 analogyn.類似,類推afteralladv.畢竟 starkadv.完全地trial-and-creative試驗并創(chuàng)造的 nonstructure

非結(jié)構(gòu)性intuitionn.直覺,直覺的知識 contradictionn.反駁,矛盾incrementalmodel增量式模型 updatev.修正,更新；n.更新stepwiseadj.樓梯式的,逐步的 prototypen.原型evolutionaryprototyping演化式原型 infavorofadv.贊同,有利于throwawayprototyping拋棄原型 ironout消除；解決困難等documentationn.文件 debuggingn.調(diào)試spreadsheetn.電子制表軟件,電子數(shù)據(jù)表AbbreviationsCASE(computer-aidedsoftwareengineering)計算機輔助軟件工程GUI(GraphicalUserInterfaces)圖形用戶界面46.1TheSoftwareLifeCycle6.1.1TheCycleasaWholeFigure6-1ThesoftwarelifecycleThemostfundamentalconceptinsoftwareengineeringisthesoftwarelifecycle.軟件生命周期是軟件工程中最基本的概念。56.1.1TheCycleasaWholeThesoftwarelifecycleisshowninFigure6-1.Thisfigurerepresentsthefactthatoncesoftwareisdeveloped,itentersacycleofbeingusedandmodifiedthatcontinuesfortherestofthesoftware'slife.Suchapatterniscommonformanymanufacturedproductsaswell.Thedifferenceisthat,inthecaseofotherproducts,themodificationphaseismoreaccuratelycalledarepairormaintenancephasebecauseotherproductstendtomovefrombeingusedtobeingmodifiedastheirpartsbecomeworn.在圖6-1中展示了軟件的生命周期。這個圖說明了一個事實：一旦軟件開發(fā)完成，它就進入了使用和修改的循環(huán)，并且這個循環(huán)將在軟件生命期的剩余時間中不斷進行。這樣的模式對機器制造的產(chǎn)品而言也是很普通的。不同之處在于，對于其他產(chǎn)品，軟件工程中的修改階段要被更精確地稱作修理或者維護階段，因為其他產(chǎn)品由于部件的磨損會有從使用到修改的過程。66.1.1TheCycleasaWholeSoftware,ontheotherhand,doesnotwearout.Instead,softwaremovesintothemodificationphasebecauseerrorsarediscovered,becausechangesinthesoftware'sapplicationoccurthatrequirecorrespondingchangesinthesoftware,orbecausechangesmadeduringapreviousmodificationarefoundtoinduceproblemselsewhereinthesoftware.Forexample,changesintaxlawsmayrequiremodificationstopayrollprogramsthatcalculatewithholdingtaxes,andalltoooftenthesechangesmayhaveadverseeffectsinotherareasoftheprogramthatmaynotbediscovereduntilsometimelater.當然，軟件不存在磨損的問題。但是，軟件進入修改階段或者是因為錯誤被發(fā)現(xiàn)，或者是因為要在軟件的應用程序中進行修改從而修改了軟件，或者是因為先前的改變又引起了軟件其他地方出現(xiàn)了新的問題。例如，稅務法案的改變導致對計算扣稅的工資程序進行修改，而太頻繁的修改則會在軟件的其他地方引起反面的作用，而這些是不會被立即發(fā)現(xiàn)的。76.1.1TheCycleasaWholeRegardlessofwhysoftwareentersthemodificationphase,theprocessrequiresthataperson(oftennottheoriginalauthor)studytheunderlyingprogramanditsdocumentationuntiltheprogram,oratleastthepertinentpartoftheprogram,isunderstood.Otherwise,anymodificationcouldintroducemoreproblemsthanitsolves.Acquiringthisunderstandingcanbeadifficulttaskevenwhenthesoftwareiswell-designedanddocumented.Infact,itisoftenwithinthisphasethatapieceofsoftwareisfinallydiscardedunderthepretense(toooftentrue)thatitiseasiertodevelopanewsystemfromscratchthantomodifytheexistingpackagesuccessfully不管因為什么原因軟件進入了修改階段，這個過程需要人們（通常不是原始的作者）研究程序及其文檔，直到程序或者至少是相關(guān)部分的程序能夠被理解。否則，任何的修改將導致比它所解決問題還要更多的問題出現(xiàn)。即使軟件有優(yōu)秀的設(shè)計和齊備的文檔，理解也是一個很困難的工作。事實上，常常是在這個階段，一個有用的軟件片段最終就被放棄了（常常是這樣），而開發(fā)一個新的系統(tǒng)比成功地修改現(xiàn)有軟件更容易。86.1.1TheCycleasaWholeExperiencehasshownthatalittleeffortduringthedevelopmentofsoftwarecanmakeatremendousdifferencewhenmodificationsinthesoftwarearerequired.經(jīng)驗告訴我們,軟件開發(fā)過程中的一丁點付出，會在軟件需要修改的時候帶來巨大的不同。Inturn,mostoftheresearchinsoftwareengineeringfocusesonthedevelopmentstageofthesoftwarelifecycle,withthegoalbeingtotakeadvantageofthiseffort-versus-benefitleverage.反過來，大多數(shù)軟件工程的研究都集中于軟件生命周期的開發(fā)階段，它們的目標是要利用這個付出與收益的杠桿作用。96.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseThestageswithinthedevelopmentphaseofthesoftwarelifecycleareanalysis,design,implementation,andtesting(Figure6-2).軟件生命周期的開發(fā)階段包括分析、設(shè)計、實現(xiàn)與測試等步驟（如圖6-2所示）。106.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseAnalysisThedevelopmentphaseofthesoftwarelifecyclebeginswithanalysis--amajorgoalbeingtoidentifytheneedsoftheuseroftheproposedsystem.Ifthesystemistobeagenericproductsoldinacompetitivemarket,thisanalysiswouldinvolveabroad-basedinvestigationtoidentifytheneedsofpotentialcustomers.If,however,thesystemistobedesignedforaspecificuser,thentheprocesswouldbeamorenarrowinvestigation.分析軟件生命周期的開發(fā)階段以分析開始——主要目標是確定用戶對所提出系統(tǒng)的需求。如果系統(tǒng)是一個在競爭的市場上銷售的通用產(chǎn)品，這個分析將會包括一個廣泛的調(diào)查來發(fā)現(xiàn)潛在用戶的需要。但是，如果系統(tǒng)是為特殊用戶設(shè)計的，那么這個過程就是一個更專業(yè)的調(diào)查。116.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseAstheneedsofthepotentialuserareidentified,theyarecompiledtoformasetofrequirementsthatthenewsystemmustsatisfy.Theserequirementsarestatedintermsoftheapplicationratherthaninthetechnicalterminologyofthedataprocessingcommunity.Onerequirementmightbethataccesstodatamustberestrictedtoauthorizedpersonnel.Anothermightbethatthedatamustreflectthecurrentstateoftheinventoryasoftheendofthelastbusinessdayorthatthearrangementofthedataasdisplayedonthecomputerscreenmustadheretotheformatofthepaperformscurrentlyinuse.當潛在用戶的要求被確定之后，要將這些要求匯編成新系統(tǒng)必須滿足的需求。這些需求是從應用的角度來表述，而不是用數(shù)據(jù)處理界的技術(shù)術(shù)語來表達。一種需求可能是對數(shù)據(jù)的存取必須限制在有權(quán)限的人員，另一種可能是當一個工作日結(jié)束時，數(shù)據(jù)必須反映目前的清單狀態(tài)，或者可能是在計算機屏幕上的數(shù)據(jù)必須按照用戶目前使用的格式來顯示。126.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseAfterthesystemrequirementsareidentified,theyareconvertedintomoretechnicalsystemspecifications.Forexample,therequirementthatdataberestrictedtoauthorizedpersonnelmightbecomethespecificationthatthesystemwillnotresponduntilanapprovedeight-digitpasswordhasbeentypedatthekeyboardorthatdatawillbedisplayedinencryptedformunlesspreprocessedbyaroutineknownonlytoauthorizedpersonnel.系統(tǒng)的需求被確定以后，它們就轉(zhuǎn)化為更具技術(shù)性的說明書。例如，關(guān)于數(shù)據(jù)須限制在某些有權(quán)限的人的需求，就可能轉(zhuǎn)化為以下規(guī)范——直到從鍵盤輸入一個被認可的8位密碼，系統(tǒng)才開始響應，或者除非經(jīng)過只有授權(quán)的人才知道的例程預處理，否則數(shù)據(jù)將以加密的形式顯示在屏幕上。136.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseDesignWhereasanalysisconcentratesonwhattheproposedsystemshoulddo,designconcentratesonhowthesystemwillaccomplishthosegoals.Itisherethatthestructureofthesoftwaresystemisestablished.

設(shè)計

分析關(guān)注這個系統(tǒng)應該做什么，而設(shè)計關(guān)注這個系統(tǒng)應該怎樣來實現(xiàn)目標。正是通過設(shè)計建立了軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。146.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseItisawell-establishedprinciplethatthebeststructureforalargesoftwaresystemisamodularone.Indeed,itisbymeansofthismodulardecompositionthattheimplementationoflargesystemsbecomesapossibility.Withoutsuchabreakdown,thetechnicaldetailsrequiredintheimplementationofalargesystemwouldexceedahuman'scomprehensivepowers.大型軟件系統(tǒng)最好的結(jié)構(gòu)是模塊化系統(tǒng)，這是一條被充分證實的原則。確實，正是借助模塊化的分解方法，大型系統(tǒng)的實現(xiàn)才成為可能。沒有這樣的分解，在大型系統(tǒng)實現(xiàn)過程中所需要的技術(shù)細節(jié)可能會超過一個人的理解能力。156.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseWithamodulardesign,however,onlythedetailspertainingtothemoduleunderconsiderationneedbemastered.Thissamemodulardesignisalsoconducivetofuturemaintenancebecauseitallowschangestobemadeonamodularbasis.(Ifachangeistobemadetothewayeachemployee'shealthbenefitsarecalculated,thenonlymodulesdealingwithhealthbenefitsneedbeconsidered.)然而，有了這種模塊化設(shè)計，僅僅需要熟悉與在考慮中的模塊相關(guān)的細節(jié)。同樣，模塊化設(shè)計對未來的維護是有益的，因為它允許對基本的模塊進行修改。（如果要對每個雇員的醫(yī)療福利計算方法進行修改，那么僅僅需要考慮處理醫(yī)療福利模塊。）166.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseThereare,however,distinctionsregardingtheconceptofamodule.Ifoneapproachesthedesigntaskintermsofthetraditionalimperativeparadigm,modulesconsistofproceduresandthedevelopmentofamodulardesigntakestheformofidentifyingthevarioustasksthattheproposedsystemmustperform.Incontrast,ifoneapproachesthedesigntaskfromtheobject-orientedperspective,modulesareseenasobjectsandthedesignprocessbecomesthatofidentifyingtheentities(objects)intheproposedsystemaswellashowtheseentitiesshouldbehave.但是，有關(guān)模塊的概念也是有差別的。如果一個人以傳統(tǒng)的命令式語言范式的方法來進行設(shè)計工作，模塊由不同程序組成，而模塊化設(shè)計則以確定有待實現(xiàn)系統(tǒng)的不同任務的方式進行。相反地，如果一個人從面向?qū)ο蟮慕嵌葋硗瓿稍O(shè)計工作，模塊就被看成了對象，而設(shè)計過程變成了確定有待實現(xiàn)系統(tǒng)中的實體（對象）以及確定這些實體是如何工作的。176.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseImplementation

Implementationinvolvestheactualwritingofprograms,creationofdatafiles,anddevelopmentofdatabases.

實現(xiàn)實現(xiàn)包括程序的實際編寫、數(shù)據(jù)文件的建立以及數(shù)據(jù)庫的開發(fā)等過程。186.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseTesting

Testingiscloselyassociatedwithimplementation,becauseeachmoduleofthesystemisnormallytestedasitisimplemented.Indeed,eachmoduleinawell-designedsystemcanbetestedindependentlyoftheothermodulesbyusingsimplifiedversionsoftheothermodules,calledstubs,tosimulatetheinteractionbetweenthetargetmoduleandtherestofthesystem.Ofcourse,thistestingofcomponentsgiveswaytooverallsystemtestingasthevariousmodulesarecompletedandcombined.測試測試與實現(xiàn)緊密聯(lián)系，因為系統(tǒng)中的每一個模塊都要在實現(xiàn)的過程中進行正常測試。確實，通過使用其他模塊的簡化版本——有時稱為樁模塊，來模擬目標模塊和系統(tǒng)其他部分的交互，從而使設(shè)計良好的系統(tǒng)中的每一個模塊都可以被獨立地測試。當然，在各種模塊都開發(fā)完成并且整合在一起之后，這個組件的測試將讓路給整個系統(tǒng)的測試。196.1.1TheCycleasaWholeTheTraditionalDevelopmentPhaseUnfortunately,thetestinganddebuggingofasystemisextremelydifficulttoperformsuccessfully.Experiencehasshownthatlargesoftwaresystemscancontainnumerouserrors,evenaftersignificanttesting.Manyoftheseerrorsmaygoundetectedforthelifeofthesystem,butothersmaycausemajormalfunctions.Theeliminationofsucherrorsisoneofthegoalsofsoftwareengineering.Thefactthattheyarestillprevalentmeansthatalotofresearchremainstobedone.不幸的是，成功地進行系統(tǒng)的測試和調(diào)試是極其困難的。經(jīng)驗表明，大型的軟件系統(tǒng)可能包含眾多的錯誤，甚至是經(jīng)過關(guān)鍵測試之后。許多這樣的錯誤在軟件的生命期中一直潛伏著，但是也有一些會導致關(guān)鍵性的錯誤。減少這樣的錯誤是軟件工程的一個目標。這些錯誤的普遍存在說明了在這方面還有許多的研究工作要做。206.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsEarlyapproachestosoftwareengineeringinsistedonperforminganalysis,design,implementation,andtestinginastrictlysequentialmanner.Thefeelingwasthattoomuchwasatriskduringthedevelopmentofalargesoftwaresystemtoallowfortrial-and-errortechniques.軟件工程的早期方法堅持要嚴格地遵守分析、設(shè)計、實現(xiàn)以及測試的順序。在大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中，感覺到采用試錯法是在冒著很大的風險進行開發(fā)的。216.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsAsaresult,softwareengineersinsistedthattheentireanalysisofthesystembecompletedbeforebeginningthedesignand,likewise,thatthedesignbecompletedbeforebeginningimplementation.Theresultwasadevelopmentprocessnowreferredtoasthewaterfallmodel,ananalogytothefactthatthedevelopmentprocesswasallowedtoflowinonlyonedirection.因此，軟件工程師堅持應當在設(shè)計之前進行完整的系統(tǒng)分析，同樣，設(shè)計應該在實現(xiàn)之前完成。這就形成了一個現(xiàn)在稱為瀑布模型的開發(fā)過程，這是對開發(fā)過程只允許以一個方向進行的事實的模擬。226.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsYouwillnoticeasimilaritybetweenthefourproblem-solvingphasesidentifiedbyPolyaandtheanalysis,design,implementation,andtestingphasesofsoftwaredevelopment.Afterall,todevelopalargesoftwaresystemistosolveaproblem.你將注意到由Polya提出的解決問題的4個階段與軟件開發(fā)的分析、設(shè)計、實現(xiàn)和測試階段的類似性。畢竟，開發(fā)一個大型的軟件系統(tǒng)是去解決一個問題。236.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsOntheotherhand,thetraditionalwaterfallapproachtosoftwaredevelopmentisinstarkcontrasttothe"free-wheeling,"trial-and-creativeproblemsolving.Whereasthewaterfallapproachseekstoestablishahighlystructuredenvironmentinwhichdevelopmentprogressesinasequentialfashion,creativeproblemsolvingseeksanonstructuredenvironmentinwhichonecandroppreviousplansofattacktopursuesparksofintuitionwithoutexplainingwhy.

另一方面，傳統(tǒng)軟件開發(fā)的瀑布模型法與隨心所欲的反復試驗并創(chuàng)造性地解決問題的方法是完全相反的。瀑布模型法尋求建立一個高度結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，希望在這個環(huán)境中的開發(fā)可以順利地進行，而創(chuàng)造性的問題解決要尋找一個非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，希望在這個環(huán)境中可以拋棄先前的計劃，來追逐思維的火花，而不用解釋為什么。246.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsInrecentyears,softwareengineeringtechniqueshavebeguntoreflectthisunderlyingcontradictionasillustratedbytheemergenceoftheincrementalmodelforsoftwaredevelopment.Followingthismodel,thedesiredsoftwaresystemisconstructedinincrements--thefirstbeingasimplifiedversionofthefinalproductwithlimitedfunctionality.近年來，軟件工程技術(shù)已經(jīng)開始反映這種本質(zhì)的對立了，這可以由軟件開發(fā)中出現(xiàn)的增量式模型來說明。根據(jù)這個模型，所需的軟件系統(tǒng)是通過增量模式來構(gòu)造的——首先開發(fā)最終產(chǎn)品的簡化版本，它只有有限的功能。256.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsOncethisversionhasbeentestedandperhapsevaluatedbythefutureuser,morefeaturesareaddedandtestedinanincrementalmanneruntilthesystemiscomplete.Forexample,ifthesystembeingdevelopedisastudentrecordssystemforauniversityregister,thefirstincrementmayincorporateonlytheabilitytoviewstudentrecords.Oncethatversionisoperational,additionalfeatures,suchastheabilitytoaddandupdaterecords,wouldbeaddedinastepwisemanner.一旦這個版本經(jīng)過測試、并且也許經(jīng)過了未來用戶的評估，更多的特性就可以添加進去并且進行測試，這樣就以一種增量的方式進行，直到完成系統(tǒng)。例如，如果正在開發(fā)的系統(tǒng)是為大學登記員設(shè)計的學生記錄系統(tǒng)，第一次迭代版本僅僅包括瀏覽學生記錄的功能。一旦這個版本可以運行了，其他特性，諸如增加和更新記錄的功能，就可以分階段地添加到系統(tǒng)中了。266.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsTheincrementalmodelisevidenceofthetrendinsoftwaredevelopmenttowardprototypinginwhichincompleteversionsoftheproposedsystem,calledprototypes,arebuiltandevaluated.Inthecaseoftheincrementalmodeltheseprototypesevolveintothecomplete,finalsystem---aprocessknownasevolutionaryprototyping.Inothercases,theprototypesmaybediscardedinfavorofafreshimplementationofthefinaldesign.Thisapproachisknownasthrowawayprototyping.這種增量式模型是軟件開發(fā)向原型法發(fā)展趨勢的一個證據(jù)——在這種方法中，建立并測試的是不完善系統(tǒng)，它也被稱為原型,被評估和測試。在增量式模型中，這些原型進化為一個完整的最終系統(tǒng)——這個過程稱為演化式原型。對于其他情況，原型的拋棄會有利于新的最終設(shè)計的實現(xiàn)，這種方法就是拋棄原型。276.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsAnexamplethatnormallyfallswithinthisthrowawaycategoryisrapidprototypinginwhichasimpleexampleoftheproposedsystemisquicklyconstructedintheearlystagesofdevelopment.Suchaprototypemayconsistofonlyafewscreenimagesthatgiveanindicationofhowthesystemwillinteractwiththeuserandwhatcapabilitiesitwillhave.一個拋棄原型的例子就是快速原型法，在這個方法中，系統(tǒng)的簡單版本在開發(fā)的早期就被很快搭建起來。這樣的原型也許僅僅包含少量界面圖片來展示系統(tǒng)怎樣與用戶交互以及它將具有的功能。286.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsThegoalisnottoproduceaworkingversionoftheproductbuttoobtainademonstrationtoolthatcanbeusedtoclarifycommunicationbetweenthepartiesinvolved.Forexample,rapidprototypeshaveprovedadvantageousinironingoutsystemrequirementsduringtheanalysisstageorasaidsduringsalespresentationstopotentialclients.我們的目標不是制作產(chǎn)品的有效版本，而是獲得一個示范工具，以便闡明有關(guān)方面之間的溝通。例如，在分析階段解決系統(tǒng)的需求問題，或在銷售階段作為向潛在客戶演示的輔助,快速原型具有很大的優(yōu)勢

296.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsAnotherdevelopmentinsoftwareengineeringhasbeentheapplicationofcomputertechnologytothesoftwaredevelopmentprocessitself,resultinginwhatiscalledcomputer-aidedsoftwareengineering(CASE).軟件工程領(lǐng)域中另一個發(fā)展是計算機技術(shù)在軟件開發(fā)過程本身的應用，這導致了稱為計算機輔助軟件工程（CASE）的出現(xiàn)。306.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsThesecomputerizedsystemsareknownasCASEtoolsandincludeprojectplanningtools(thatassistincostestimation,projectscheduling,andpersonnelallocation),projectmanagementtools(thatassistinmonitoringtheprogressofthedevelopmentproject),documentationtools(thatartistinwritingandorganizingdocumentation),prototypingandsimulationtools(thatassistinthedevelopmentofprototypes),interfacedesigntools(thatassistinthedevelopmentofGUIs),andprogrammingtools(thatassistinwritinganddebuggingprograms).這些計算機化系統(tǒng)就是知名的CASE工具，且包括項目計劃工具（幫助成本估計、項目調(diào)度，以及人力資源分配）、項目管理工具（幫助管理開發(fā)項目的進程）、文檔工具（幫助撰寫和組織文檔）、界面設(shè)計工具（幫助開發(fā)GUI）以及程序設(shè)計工具（幫助編寫和調(diào)試程序）。316.1.1TheCycleasaWholeRecentTrendsSomeofthesetoolsarelittlemorethanthewordprocessors,spreadsheetsystems,ande-mailcommunicationsystemsusedinotherapplications.However,othersarequitesophisticatedpackagesdesignedprimarilyforthesoftwareengineeringenvironment.Forexample,someCASEtoolsincludecodegeneratorsthat,whengivenspecificationsforapartofasystem,producehigh-levellanguageprogramsthatimplementthatpartofthesystem.這些工具也許僅僅就是在其他的應用程序中的文字處理軟件，或者是表格處理軟件，或者是電子郵件通訊系統(tǒng)。一些則是相當復雜的軟件，它們主要是為了軟件工程環(huán)境來設(shè)計的。例如，一些CASE工具包括了代碼生成器，當給出一個系統(tǒng)局部的說明書時，它可用來生成實現(xiàn)這個系統(tǒng)局部的高級語言程序。326.2DesignMethodologies

Thedevelopmentofmethodologiesfordesigningsoftwaresystemsisamajorquestwithinsoftwareengineering.Inthissectionwediscussavarietyofthetechniquesthathavebeendevelopedaswellasdirectionsofcurrentresearch.設(shè)計軟件系統(tǒng)的方法學是軟件工程領(lǐng)域主要探索的方向之一。本節(jié)我們將討論一些已經(jīng)形成的方法以及當前的研究方向。336.2.1Top-DownVersusBottom-Up

Perhapsthemostwell-knownstrategyassociatedwithsystemdesignisthetop-downmethodology.Thepointofthismethodologyisthatoneshouldnottrytosolveacomplexprobleminasinglestep.Instead,one'sfirststopshouldbetobreaktheproblemintosmaller,moremanageablesubproblems.Then,oneshouldproceedbybreakingthesesubproblemsintostillsmallerproblems.Inthismanner,acomplexproblembecomesacollectionofsimplerproblemswhosesolutionscollectivelysolvetheoriginalproblem.也許最著名的系統(tǒng)設(shè)計策略就是自頂向下的方法學了。這個方法學的要點就是人們不要試圖一下子就將一個復雜問題解決，而是應當將問題分解成更小的、可以管理的子問題。然后，將這些子問題分解成更小的問題。以這種方式，一個復雜的問題變成了相對小的問題的集合，而所有小問題的解決就是原問題的解決。

346.2.1Top-DownVersusBottom-Up

Theresultoftopdowndesigntendstobeahierarchicalsystemofrefinementsthatoftencanbetranslateddirectlyintoamodularstructurethatiscompatiblewiththeimperativeprogrammingparadigm.Thesolutionstothesmallestproblemsinthehierarchybecomeproceduralmodulesthatperformsimpletasksandareusedasabstracttoolsbymoresuperiormodulestosolvethemorecomplexproblemsinthesystem.

自頂向下設(shè)計的結(jié)果是一個逐步求精的層次系統(tǒng)，這個結(jié)構(gòu)通?？梢员恢苯臃g成與命令式語言兼容的模塊結(jié)構(gòu)。對層次結(jié)構(gòu)中最小問題的解決變成了執(zhí)行簡單任務的程序模塊，這個模塊被較高層用作抽象工具來解決系統(tǒng)中更為復雜的問題。356.2.1Top-DownVersusBottom-Up

Incontrasttothetop-downdesignmethodologyisthebottom-upapproach,inwhichonestartsthedesignofasystembyidentifyingindividualtaskswithinthesystemandthenconsidershowsolutionstothesetaskscanbeusedasabstracttoolsinthesolutiontomorecomplexproblems.Formanyyears,thisapproachwasconsideredinferiortothetopdowndesignparadigm.相對于自頂向下的設(shè)計方法學，自底向上的方法確定系統(tǒng)中的每一個具體任務來開始系統(tǒng)的設(shè)計。然后，它考慮如何將這些任務的解決用做解決更復雜問題的抽象工具。多年來，這個方法被認為不如自頂向下的設(shè)計范式。366.2.1Top-DownVersusBottom-Up

Today,however,thebottom-upmethodologyhasgainedsupport.Onereasonforthisshiftisthatthetop-downmethodologyseeksasolutioninwhichadominantmoduleusessubmodules,eachofwhichreliesonsubsubmodules,andsoon.但是，今天，自底向上的方法學又獲得了支持。這種轉(zhuǎn)變的一個原因就是自頂向下的方法尋求一個支配模塊使用子模快，而每一個支配模塊依賴于子模塊的解決，等等。376.2.1Top-DownVersusBottom-Up

However,thebestdesignformanysystemsisnotofahierarchicalnature.Indeed,adesignconsistingoftwoormoremodulesinteractingasequals,asexemplifiedbytheclient-servermodelaswellasgeneralparallelprocessingapplications,maybeabettersolutionthanadesignconsistingofasuperiormodulethatreliesonsubordinatestoperformitstask.但是，對于許多系統(tǒng)來說，最好的設(shè)計不是一個層次的結(jié)構(gòu)。確實，一個設(shè)計包括兩個或更多模塊——它們平等交互，這也是被包含通用并行處理應用程序的客戶/服務器模型或者系統(tǒng)所例證了的，比起依賴于從屬模塊來執(zhí)行任務的較高級模塊構(gòu)成的設(shè)計，它也許是一個更好的解決方案。386.2.1Top-DownVersusBottom-Up

Anotherreasonforincreasedinterestinbottom-updesignisthatitismoreconsistentwiththegoalofbuildingcomplexsoftwaresystemsfrompreconstructed,off-the-shelfcomponents--anapproachthatisacurrenttrendinsoft-wareengineering.

對自底向上設(shè)計產(chǎn)生更多興趣的另一個原因，就是它與從預先構(gòu)建的現(xiàn)成組件中構(gòu)建復雜軟件系統(tǒng)的目標更加一致——這體現(xiàn)了軟件工程當前的趨勢。396.2.2DesignPatterns

Inanefforttofindwaysbywhichsoftwarecanbeconstructedfromoff-the-shelfcomponents,softwareengineershaveturnedtothefieldofarchitectureforinspiration.OfparticularinterestisthebookAPatternLanguagebyChristopherAlexanderetal.,whichdescribesasetofpatternsfordesigningcommunities.每種模式都包括了一個問題描述以及建議性的解決方案。這些問題是很普遍的，而這個建議性的解決方案也是一般性的——旨在強調(diào)他們闡述的是問題的一般的本質(zhì)而不是僅僅為一個特殊的例子提出一個解決方案。406.2.2DesignPatterns

Eachpatternconsistsofthestatementofaproblemfollowedbyaproposedsolution.Theproblemsareintendedtobeuniversal,andtheproposedsolutionsaregenericinthesensethattheyaddresstheuniversalnatureoftheproblemratherthanproposingasolutionforaparticularcase.每種模式都包括了一個問題描述以及建議性的解決方案。這些問題是很普遍的，而這個建議性的解決方案也是一般性的——旨在強調(diào)他們闡述的是問題的一般的本質(zhì)而不是僅僅為一個特殊的例子提出一個解決方案。416.2.2DesignPatterns

Forexample,onepattern,calledQuietBacks,addressestheneedtoescapethecommotionofabusinesscenterforshortperiodsofrefreshment.Theproposedsolutionistodesign"quietbacks"intobusinessdistricts.Insomecases,thedistrictcouldbedesignedaroundamainstreettowhichallbuildingsface--thus,providingforquietsidestreetsbehindthebuildings.Inothercases,"quietbacks"canbeobtainedbymeansofparks,rivers,orcathedrals.

例如，一個模式，叫做“安靜的后面”，闡述了躲避商業(yè)中心的喧囂而尋求短暫的精力恢復的需求。其建議性的解決方案就是在商業(yè)區(qū)中設(shè)計一個“安靜的后面”。在某些情況下，這個商業(yè)區(qū)要設(shè)計在所有建筑都要朝向的主要街道周圍——因此可以將安靜的輔路鋪在建筑的后面。在其他的情況下，“安靜的后面”可以采用公園、河流或者是教堂的形式。426.2.2DesignPatterns

TheimportantpointforourdiscussionisthatAlexander'swokattemptedtoidentifyuniversalproblemsandprovidetemplatesforsolvingthem.Today,manysoftwareengineersareattemptingtoapplythissameapproachtothedesignoflargesoftwaresystems.Inparticular,researchersareapplyingdesignpatternsasameansofprovidinggenericbuildingblockswithwhichsoftwaresystemscanbeconstructed.我們所討論的重點就是Alexander在著作中試圖確定的一般性問題并且提供解決它們的模板。今天，許多軟件工程師也試圖應用同樣的方法來設(shè)計大型的軟件系統(tǒng)。特別地，研究人員正在應用設(shè)計模式作為提供軟件構(gòu)建所需通用單元的方法。436.2.2DesignPatterns

Anexampleofsuchapatternisthepublisher-subscriberpattern,consistingofamodule(thepublisher)thatmustsendcopiesofits“publications”toothermodules(thesubscribers).Asaspecificexample,consideracollectionofdatathatisbeingdisplayedonacomputerscreeninmorethanoneformat--perhapsasapiegraphaswellasabargraph--simultaneously.Inthissetting,anychangeinthedatashouldbereflectedinbothgraphs.Thusthesoftwaremodulesinchargeofdrawingthegraphsshouldbenotifiedwhenchangesinthedataoccur.Inthiscase,then,thesoftwaremodulemaintainingthedataplaystheroleofthepublisherthatmustsendupdatemessagestothesubscribers,whicharethemoduleschargedwithdrawingthegraphs.這種模式的一個例子就是出版商和訂戶的模式：一個模塊（出版商）將其出版物發(fā)送給其他模塊（訂戶）。作為一個特殊的例子，考慮在計算機屏幕上同時顯示多種格式的數(shù)據(jù)集，如餅圖和條形圖。這樣，任何對數(shù)據(jù)的修改都將會被反映在兩張圖上。因此，當數(shù)據(jù)發(fā)生更改的時候，這個負責畫圖的軟件模塊將會被告知。在這種情況下，維護數(shù)據(jù)的軟件模塊就會扮演出版商的角色——它必須要給訂戶發(fā)送更新的消息，而這些訂戶也是模塊，它們負責畫圖。446.2.2DesignPatterns

Anotherexampleofsoftwaredesignpatternisthecontainer-componentpattern.Itcapturesthegenericconceptofacontainerthatcontainscomponentsthatarethemselvescontainers.Suchapatternisexemplifiedbythedirectoriesorfoldersusedbyanoperatingsystem'sfilemanager.Eachofthesedirectoriestypicallycontainsotherdirectories,whichmaycontainstillotherdirectories.Inshort,thecontainer-componentpatternismeanttocapturetherecursiveconceptofcontainersthatcontaincontainers.軟件設(shè)計模式的另一個例子是容器組件模式。它闡述了容器包括一些組件，而組件本身又是容器的一般性概念。這種模式的例子就是操作系統(tǒng)的文件管理器使用的目錄或者文件夾。每個這樣的目錄都包括了其他目錄，而這個被包含了的目錄可能又包含了其他的目錄。簡而言之，容器組件模式可以描述容器包含容器的遞歸概念。456.2.2DesignPatterns

Onceapatternsuchaspublisher-subscriberorcontainer-componenthasbeenidentified,softwareengineersproposethedevelopmentofskeletalprogramunits,calledframeworks,thatimplementthepertinentfeaturesofthepattern'ssolutionwhileleavingfeaturesspecifictoparticularapplicationsasslotstobefilledinlater.Toaccompanyframeworks,softwareengineersproposedocumentationthatdescribeshowtheframeworkcanbefilledintoobtainacompleteimplementationoftheunderlyingpatterninaparticularsetting.Suchdocumentationiscalledarecipe.Collectionsofframeworksalongwiththeirrecipesarefondlyknownascookbooks.一旦像出版商與訂戶或者是容器和組件這樣的模式被確定，軟件工程師就會計劃開發(fā)一組程序單元作為骨架，這稱為框架，它實現(xiàn)模式方法所要解決的主要特征，而將特殊應用程序的特性作為缺口，留待以后填入。為了補充框架，軟件工程師提出了如何填充框架的描述文檔。這種文擋被稱為處方，與處方在一起的框架集被昵稱為菜譜。466.2.2DesignPatterns

Researchershopethatbymeansofcookbooks,softwareengineerswillfinallybeabletoconstructlarge,complexsoftwaresystemsfromoff-the-shelfcomponents--thecomponentsbeingframeworks.Earlyresultshaveindicatedthatsuchanapproachcansignificantlyreducetheamountofprogrammingrequiredinthedevelopmentofanewsystem.

研究人員希望：借助菜譜，軟件工程師最終可以從現(xiàn)成的組件——組件就是框架——構(gòu)建大型的復雜軟件系統(tǒng)。早期的結(jié)果表明，這種方法可以大大減少開發(fā)新系統(tǒng)所需的編程工作量。476.2.2DesignPatterns

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