《軟件工程實踐與項目管理》課件第8章

8.1RUP概述 8.2RUP的生命周期8.3RUP的工作流程

8.4RUP開發(fā)案例

本章小結(jié)

習(xí)題

第8章RUP開發(fā)方法8.1RUP概述

RUP(RationalUnifiedProcess)是統(tǒng)一開發(fā)過程的英文簡寫，它是一個面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法。

RUP開發(fā)方法于1998年由Jacobson等人提出。該方法根據(jù)螺旋模型和漸增模型軟件開發(fā)原理進行軟件開發(fā)，且每一次的迭代均產(chǎn)出一個可運行的系統(tǒng)版本，并對每一次迭代周期進行風(fēng)險評估，以盡早發(fā)現(xiàn)問題。

1.?RUP的特點

RUP有如下6個顯著的特點：

(1)迭代式開發(fā)。軟件開發(fā)的過程是一個迭代和遞進的過程。迭代式開發(fā)模型允許在每次迭代過程中需求發(fā)生變化，開發(fā)人員可以通過不斷對需求的細化加深對問題的理解。每個迭代過程都會產(chǎn)生一個可以執(zhí)行的版本，這樣可以降低項目的風(fēng)險。

(2)需求管理。RUP通過文檔對需求進行管理。

(3)基于組件的體系結(jié)構(gòu)。因為組件具有獨立性、可替換性、模塊化等特點。軟件使用組件體系結(jié)構(gòu)有助于提高軟件的重用率。RUP可以描述適應(yīng)需求變化的、易于理解的、有助于重用的軟件體系結(jié)構(gòu)。

(4)可視化建模。RUP是和UML聯(lián)系在一起的，它可以利用可視化的軟件系統(tǒng)進行系統(tǒng)建模。

(5)軟件質(zhì)量驗證。在RUP中軟件質(zhì)量評估不再是事后進行或小組單獨進行的活動，而是貫穿在軟件開發(fā)過程的所有活動中，這樣可以及早發(fā)現(xiàn)軟件的缺陷。

(6)控制軟件變更。RUP描述了如何控制、跟蹤、監(jiān)控、修改以確保成功的迭代開發(fā)。

2.?RUP的優(yōu)點和不足

RUP開發(fā)方法具有很多優(yōu)點，例如：

(1)提高了團隊生產(chǎn)力。RUP開發(fā)方法針對所有關(guān)鍵的開發(fā)活動為每個開發(fā)人員都提供了必要的準(zhǔn)則、模板和工具指導(dǎo)。

(2)它建立了簡潔和清晰的軟件結(jié)構(gòu)。通過業(yè)務(wù)建模和系統(tǒng)分析與設(shè)計完成了軟件架構(gòu)設(shè)計，這樣為開發(fā)過程提供了較好的通用性。RUP非常適合系統(tǒng)分析和設(shè)計師在開發(fā)過程的上游階段設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)。雖然RUP是開發(fā)應(yīng)用的一個非常好的方法，但是RUP開發(fā)方法缺少關(guān)于軟件運行和維護等方面的內(nèi)容。在實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要結(jié)合結(jié)構(gòu)化方法的優(yōu)點對其進行改進。8.2RUP的生命周期

RUP的生命周期分成四個階段，分別是：初始(Inception)、細化(Elaboration)、構(gòu)造(Construction)與交付(Transition)，這四個階段構(gòu)成一個周期，可反復(fù)進行。圖8-1給出了一個外包項目的RUP的生命周期。圖8-1一個外包項目的RUP的生命周期

1．初始階段初始階段的目標(biāo)是需求分析，即了解項目范圍，建立企業(yè)個案，取得有關(guān)人員對推展該項目的認(rèn)同。這個階段的主要工作是確定系統(tǒng)的業(yè)務(wù)用例，獲得項目范圍、關(guān)鍵風(fēng)險等需求，并且決定是否進入細化階段。

2．細化階段細化階段的目標(biāo)是迭代地構(gòu)建系統(tǒng)的核心體系結(jié)構(gòu)并解決技術(shù)風(fēng)險。構(gòu)建系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)意味著真正的編程、集成及測試，淘汰項目中的最高風(fēng)險的元素，主要有以下過程：

(1)確定構(gòu)架。確保系統(tǒng)構(gòu)架和系統(tǒng)需求，充分減少風(fēng)險，從而能夠有預(yù)見性地確定開發(fā)所需的成本和開發(fā)進度。

(2)制定構(gòu)建計劃。為構(gòu)建階段制定詳細的過程計劃并為其建立基線。

(3)建立支持環(huán)境。支持環(huán)境包括開發(fā)環(huán)境、開發(fā)流程、支持工具(包括自動化/半自動化工具)。

(4)階段技術(shù)評審。階段技術(shù)評審是對軟件開發(fā)過程中的需求分析階段、系統(tǒng)設(shè)計階段等進行技術(shù)評審。評審技術(shù)包括桌面檢查、走查、小組評審等方法，評審過程包括制定評審計劃、評審角色、召開評審會議和驗證分析等過程。

(5)撰寫設(shè)計文檔。設(shè)計文檔包括：系統(tǒng)概要設(shè)計報告(包括系統(tǒng)接口設(shè)計、運行設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)字典設(shè)計等)，系統(tǒng)詳細設(shè)計報告(包括類圖、時序圖、狀態(tài)圖和部署圖等)。

3．構(gòu)造階段構(gòu)造階段的目標(biāo)是建構(gòu)與演化可運作的系統(tǒng)版本。這個階段完成細化階段沒有完成的任務(wù)以及系統(tǒng)的集成和部署。大部分需求的不穩(wěn)定性已經(jīng)在細化階段澄清，所以在這個階段需求的變化較少。

4.交付階段交付階段的目標(biāo)是建立最終版本的軟件系統(tǒng)，并交付給客戶。一般地，對于RUP開發(fā)方法，推薦迭代周期的長度為2～6周。8.3RUP的工作流程圖8-1所示的每個循環(huán)階段均包括九個工作流程：業(yè)務(wù)建模(BusinessModeling)、需求獲取(Requirements)、分析與設(shè)計(Analysis&Design)、實現(xiàn)(Implementation)、測試(Test)、部署(Deployment)、配置與變更管理(Configuration&ChangeManagement)、項目管理(ProjectManagement)、系統(tǒng)運行環(huán)境(Environment)。其中，前六項是軟件工程工作，而后三項是管理與支持工作。大致作如下介紹：

1．需求獲取需求獲取的主要工作是建立待開發(fā)系統(tǒng)的用例模型，并通過多次迭代來完善它，然后進行初步的界面設(shè)計。

2．分析分析階段主要是對需求階段的用例模型進行細化。在需求獲取階段得到的用例是用面向用戶的語言表達的，在分析階段要使用面向開發(fā)人員的語言進行描述，這個階段也叫“概要設(shè)計”階段。

3．設(shè)計設(shè)計階段是對“概要設(shè)計”階段描述的需求結(jié)合具體的程序語言、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等對接口、用戶界面進行詳細設(shè)計。

4．實現(xiàn)實現(xiàn)階段是執(zhí)行上面的設(shè)計結(jié)果，通過編寫代碼來實現(xiàn)系統(tǒng)。

5．測試每一次的迭代都要進行測試。包括編寫測試計劃、編寫測試用例等。圖8-2給出了RUP中測試工作流相關(guān)的角色，以及角色所負(fù)責(zé)的工作。在實際工作中，RUP模式的每個循環(huán)階段中都經(jīng)過如下五個核心工作流程的多次迭代(或叫“再工程”)，如圖8-3所示。圖8-2測試工作流相關(guān)的角色和責(zé)任圖8-3RUP模式的再工程8.4RUP開發(fā)案例下面是一個關(guān)于食堂IC卡就餐系統(tǒng)的項目實例，我們將結(jié)合這個實例來描述RUP的開發(fā)過程。

1.任務(wù)描述食堂IC卡就餐系統(tǒng)是使用現(xiàn)代信息技術(shù)和自動控制技術(shù)的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過發(fā)行IC卡，作為電子錢包和貨幣，從而避免了小額現(xiàn)金支付的不方便和避免收到假鈔引起的不必要的糾紛。刷卡消費的扣款可在1秒內(nèi)完成，從而極大地提高了收銀速度，還因此避免了找零所浪費的時間。系統(tǒng)要求：

(1)數(shù)據(jù)傳輸采用加密、校驗，提高安全性和可靠性，消費記錄實時上傳；

(2)故障時進入記賬模式，消費記錄由存儲器保存，并能將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫；

(3)消費報表可靈活設(shè)置，可按日、旬、月、年或某個時間段、某個部門來進行查詢；

(4)本消費系統(tǒng)對系統(tǒng)操作員的每項操作都有明細記錄，可方便查詢；

(5)對非本系統(tǒng)的卡以特殊提示信息顯示，可靠保障系統(tǒng)的安全性。

2.需求分析系統(tǒng)的主要功能如下：

(1)系統(tǒng)信息管理：建立營業(yè)組檔案、持卡用戶檔案、收款機檔案；

(2)卡的管理：開戶、更改、發(fā)卡、掛失解掛、注銷、補卡、充值、統(tǒng)計等；

(3)日常操作：數(shù)據(jù)采集、終端設(shè)置、掛失名單、上傳交易、上傳充值等；

(4)營業(yè)匯總：自動匯總交易數(shù)據(jù)，實現(xiàn)金額結(jié)算，生成相應(yīng)報表；

(5)查詢：對每一次消費情況進行實時記錄，可查詢卡內(nèi)余額或消費記錄；

(6)系統(tǒng)維護：數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)、端口設(shè)置、管理員設(shè)置密碼和權(quán)限；

(7)統(tǒng)計報表：就餐卡發(fā)行、各窗口機就餐數(shù)據(jù)、黑名單匯總、明細報表等。系統(tǒng)的主要模塊有：員工資料管理，員工就餐卡發(fā)放，員工臨時卡發(fā)放，就餐卡充值，就餐卡掛失與解掛，就餐卡補卡，就餐卡補貼，就餐卡回收，消費統(tǒng)計，檔口與業(yè)主的結(jié)算，營業(yè)報表分析(月報、周報、日報、總卡余額)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(數(shù)據(jù)初始化、備份、恢復(fù)、清除歷史記錄、日志管理等)。

1)找出角色與用例

RUP的需求分析過程主要說明這個軟件是“由誰用來干什么”，即找出角色(“誰”)和用例(“干什么”)。對于食堂IC卡就餐系統(tǒng)，為了發(fā)現(xiàn)角色和用例，要從下面的需求入手，為確定系統(tǒng)角色和用例打下良好基礎(chǔ)。

(1)有哪幾個崗位的工作人員要使用這個系統(tǒng)？這個問題的目的是獲取崗位名稱，子系統(tǒng)或用例，或是某個初步的類或?qū)ο??；卮穑菏程檬埏埲藛T和系統(tǒng)管理人員。

(2)公司的哪個部門使用系統(tǒng)？后勤食堂。

(3)售飯人員在售飯時，從哪里開始，經(jīng)過幾個步驟，最后怎樣才算完成了呢？這個問題的目的是想得到子系統(tǒng)功能的進一步詳細描述。是某子系統(tǒng)或整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的過程；可幫助得到數(shù)據(jù)流圖，輸入和輸出信息；可以得到某功能模塊名或?qū)ο竺?，可得到某個模塊功能或某對象的動作。回答：系統(tǒng)中每個消費者都有一張卡，在管理中心注冊繳費，卡內(nèi)記錄著消費者的身份及余額。使用時將卡插入刷卡機則顯示卡上金額，服務(wù)員按刷卡機上數(shù)字鍵，刷卡機(如圖8-4所示)自動計算并顯示消費額及余額。管理中心監(jiān)視每一筆消費，可打印出消費情況的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖8-4刷卡機其他問題：誰/什么從系統(tǒng)獲得信息？誰/什么向系統(tǒng)提供信息？誰/什么支持、維護系統(tǒng)？哪些其他系統(tǒng)使用此系統(tǒng)？某崗位的工作人員用這個系統(tǒng)來做什么事？(這個問題的目的是想得到該崗位要做事情的具體描述，可能是與該崗位相關(guān)的子系統(tǒng)的功能需求，或某個用例的細化、某個類的方法功能。)某崗位的工作人員用這個系統(tǒng)來做什么事？(這個問題的目的是想得到該崗位要做事情的具體描述，可能是與該崗位相關(guān)的子系統(tǒng)的功能需求，或某個用例的細化、某個類的方法功能。)通過以上分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的角色是：消費者(食堂就餐人員)，營業(yè)員(售飯人員、售飯機)，系統(tǒng)管理員。角色希望系統(tǒng)做的每件事成為一個用例，為了發(fā)現(xiàn)該用例，我們可以嘗試如下問題：

(1)為什么營業(yè)員想要使用此系統(tǒng)？

(2)系統(tǒng)管理員是否要創(chuàng)建、保存、更改、移動或讀取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)？假如是，為什么？

(3)營業(yè)員在銷售飯菜時，能夠容忍系統(tǒng)做出反應(yīng)所需的最長的時間？目的：得到有關(guān)速度要求的描述。

(4)系統(tǒng)管理員在注冊IC時需要的數(shù)據(jù)是什么？目的：得到與輸入有關(guān)的及與其他系統(tǒng)的接口描述。

(5)用戶以前用過類似的系統(tǒng)嗎？如果用過，請談?wù)勀切┫到y(tǒng)中最讓你滿意的方面和最讓你不滿意的方面。目的：得到用戶對新系統(tǒng)的一些改進期望。

(6)請問你期望新系統(tǒng)的外貌是怎樣的？新系統(tǒng)在哪些設(shè)備上運行？目的：可以得到用戶對新系統(tǒng)界面的一些要求，可據(jù)此創(chuàng)建一個界面原型讓用戶感受，請用戶提出進一步的建議后再確定系統(tǒng)界面。

2)用例描述用例過程主要是描述角色什么時候使用系統(tǒng)，用例什么時候發(fā)生。對于本例如表8-1所示。表8-1用例描述

3.系統(tǒng)建模

1)系統(tǒng)的用例圖對于IC卡就餐系統(tǒng)而言，它由三個用例組成，每個用例由二元關(guān)聯(lián)類的事項組成，即消費者與系統(tǒng)服務(wù)器之間的“卡的管理事項”，儲值卡與收款機之間的“消費事項”，以及系統(tǒng)服務(wù)器與服務(wù)員的“經(jīng)營結(jié)算事項”。整個系統(tǒng)的角色是：消費者、管理員和營業(yè)員。圖8-5是本系統(tǒng)的用例圖。圖8-5系統(tǒng)的用例圖從每個用例行為中找出類，以及每個類中找出屬性和操作。

(1)卡的管理事項：類：注冊。屬性：IC卡的類型、主人、性別、單位。操作：數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)修改，數(shù)據(jù)刪除。

(2)消費事項：類：消費。屬性：IC卡號、消費金額。操作：插入卡，輸入金額。

(3)結(jié)算事項：類：結(jié)算。屬性：消費金額、飯菜名稱、價格。操作：結(jié)算。

2)系統(tǒng)的序列圖序列圖顯示對象之間的動態(tài)合作關(guān)系，它強調(diào)對象之間消息發(fā)送的順序，同時顯示對象之間的交互。在IC卡就餐系統(tǒng)中，系統(tǒng)服務(wù)器處于主動位置，它管理相關(guān)的事項和其他類，從系統(tǒng)服務(wù)器、儲值IC卡、收款機三類活動的相關(guān)對象開始進行執(zhí)行路線追蹤，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中各種消息連接。圖8-6的序列圖對消費事項個案進行了更為詳細的描述。圖8-6系統(tǒng)的序列圖

3)系統(tǒng)的部署圖部署視圖描述位于節(jié)點實例上的運行組件實例的安排。節(jié)點是一組運行資源，如計算機、設(shè)備或存儲器等，部署視圖用部署圖來表達。圖8-7表示系統(tǒng)中各組件和每個節(jié)點包含的組件。圖8-7部署視圖

4.系統(tǒng)分析與設(shè)計

1)運行環(huán)境

IC卡就餐系統(tǒng)的運行環(huán)境如下：平臺：WindowsServer服務(wù)器、SQLServer2003數(shù)據(jù)庫。硬件：使用485通信網(wǎng)卡通信，刷卡機連通過網(wǎng)線連接485接口卡，485卡另一端由串口線與計算機串口相連，充值機由配套連接線與計算機串口和鍵盤接口相連，如圖8-8所示。圖8-8IC卡就餐系統(tǒng)硬件連接圖

2)界面設(shè)計界面包括以下七種，具體設(shè)計如下：

(1)登錄界面。登錄界面可以按照圖8-9的樣式設(shè)計。圖8-9系統(tǒng)登錄界面

(2)系統(tǒng)主界面。系統(tǒng)主界面的菜單風(fēng)格可以按照圖8-10的樣式設(shè)計。圖8-10系統(tǒng)主界面(3)開戶管理界面。開戶管理界面可以按照圖8-11的樣式設(shè)計。圖8-11開戶管理界面

(4)?IC卡充值界面。IC卡充值界面可以按照圖8-12的樣式設(shè)計。圖8-12IC卡充值界面(5)查詢用戶界面。查詢用戶界面可以按照圖8-13的樣式設(shè)計。圖8-13查詢用戶界面

(6)部門信息維護界面。部門信息維護界面可以按照圖8-14的樣式設(shè)計。圖8-14部門信息維護界面

(7)系統(tǒng)設(shè)置界面。包括終端機(售飯機)設(shè)置界面(見圖8-15)、操作權(quán)限設(shè)置(見圖8-16)。圖8-15終端機設(shè)置界面圖8-16操作權(quán)限設(shè)置界面本章小結(jié)模型對于理解問題、溝通、建立企業(yè)模型、預(yù)備文檔和設(shè)計程序及數(shù)據(jù)庫都是十分有用的。建模促進了對需求更好的理解，它可幫助我們設(shè)計更好和更易于維護的系統(tǒng)。如何靈活規(guī)避各種項目風(fēng)險、最大化地優(yōu)先滿足用戶并能夠有效地控制項目開發(fā)過程、做好項目過程中的知識管理，是每一個軟件項目管理者都需要深入思考的問題。

RUP方法的核心思想是迭代與漸進演化，但它也具有一定的局限性。例如，它過于理想化和理論化。RUP是過程組件、方法以及技術(shù)的框架，開發(fā)者可以將其應(yīng)用于任何特定的軟件項目，由用戶自己限定RUP的使用范圍。但是RUP并未給出具體的自身裁減及實施策略，使人有些無依據(jù)可循的感覺。另外，RUP從本質(zhì)來說還是一個強調(diào)設(shè)計和規(guī)范的軟件方法，從這個角度來講，與傳統(tǒng)的瀑布模型沒有太大差別，它的靈活性還是相對較弱的。尤其在一些小型軟件項目、特別是不可預(yù)測的軟件項目開發(fā)中，面臨著各種緊急需求和時間壓力，使用RUP開發(fā)方法是很難應(yīng)付自如的。但是在另一方面，RUP強調(diào)對知識的收集、整理和加工定義，強調(diào)在軟件開發(fā)的時候要有好的體系結(jié)構(gòu)。所以它還是很有利于知識的積累和共享的。習(xí)題一、討論

1．分組討論并調(diào)研：國內(nèi)軟件公司和國外軟件公司的開發(fā)方法有何區(qū)別？

2．分組討論：RUP使用的用例驅(qū)動開發(fā)方法會出現(xiàn)什么問題？

3．分組討論并寫出小論文：RUP與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)開發(fā)方法比較研究。二、實訓(xùn)

1．北京市舉辦迎春晚會，在晚會結(jié)束時要進行抽獎，抽獎活動前，制定抽獎規(guī)則，準(zhǔn)備獎票和獎品，發(fā)放獎票給所有的角色，一般一人一票。活動進行時由主持人或者邀請一位代表抽出一個中獎號碼。公證人進行公證，確認(rèn)抽獎有效。記錄員記錄中獎信息。如果中獎人數(shù)足夠，抽獎完成，否則，繼續(xù)抽出下一個中獎號碼。抽獎規(guī)則在活動進行之前就已制定好。內(nèi)容包括：設(shè)五個等級，特等獎，一等獎，二等獎，三等獎，鼓勵獎；每個等級獲獎人數(shù)，特等獎2名，一等獎20名，二等獎50名，三等獎100名，剩下的都是鼓勵獎。抽獎程序(如圖8-17所示)是：抽獎主持人用這個系統(tǒng)抽出中獎號碼，兌獎人員用這個系統(tǒng)打印本次活動所有的中獎記錄，再對照記錄兌獎，獎票持有者利用本系統(tǒng)查詢是否獲獎。圖8-17抽獎程序請讀者完成：

(1)從上面的系統(tǒng)中分析出類和對象有哪些。

(2)畫出系統(tǒng)UML的類圖、對象圖和用例圖。

2．對于電梯的如下描述：

(1)電梯的運行規(guī)則是：可到達每層。

(2)每部電梯的最大乘員量均為K人(K值可以根據(jù)仿真情況在10～20人之間確定)。

(3)仿真開始時，電梯隨機地處于其符合運行規(guī)則的任意一層，為空梯。

(4)仿真開始后，有N(N>20)人在該國際貿(mào)易中心的1層開始乘梯活動。

(5)每個人初次所要到達的樓層是隨機的，開始在底層等待電梯到來。

(6)每個人乘坐電梯到達指定樓層后，再隨機地去往另一樓層，依此類推，當(dāng)每人乘坐過L次(L值可以根據(jù)仿真情況在3～10次之間確定)電梯后，第L?+?1次為下至底層并結(jié)束乘梯行為。當(dāng)所有人結(jié)束乘梯行為時，本次