軟件工程導(dǎo)論

天津市大學(xué)軟件園軟件工程導(dǎo)論天津市大學(xué)軟件園1本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解軟件危機(jī)的發(fā)生原因和典型表現(xiàn)識(shí)記軟件工程的概念和基本原理識(shí)記軟件生命周期和軟件過程的概念識(shí)記常用的生命周期模型第1章軟件工程學(xué)概述本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：第1章軟件工程學(xué)概述2第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.1.1軟件的定義軟件的經(jīng)典定義： 軟件=“完成特定功能的程序+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+文檔”軟件的特征：

1、軟件是開發(fā)的，而不是制造的；

2、軟件不磨損，但退化；

3、自定義。1.1.1軟件的定義軟件的經(jīng)典定義：1.1.1軟件的定義軟件發(fā)展中的相關(guān)問題：

硬件的發(fā)展超過軟件；

現(xiàn)有軟件與用戶的要求矛盾；

軟件失敗導(dǎo)致“災(zāi)難性后果”；

需要高質(zhì)量、高可靠性的軟件；

設(shè)計(jì)的問題使升級(jí)和維護(hù)十分困難。1.1.1軟件的定義軟件發(fā)展中的相關(guān)問題：1.1.1軟件危機(jī)的定義定義“在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重的問題?！?.1.1軟件危機(jī)的定義定義1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（1）對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)常常很不準(zhǔn)確。

實(shí)際成本往往大大超過估計(jì)成本，或開發(fā)進(jìn)度比計(jì)劃推遲幾個(gè)月或一年以上。這種現(xiàn)象極大地影響了軟件開發(fā)組織的信譽(yù)，也會(huì)引起用戶的強(qiáng)烈不滿。（2）軟件產(chǎn)品質(zhì)量較差，可靠性低。

軟件開發(fā)過程中不能堅(jiān)持嚴(yán)格的審查、復(fù)審和測(cè)試，使得軟件可靠性差、質(zhì)量問題多。

1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（1）對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)常1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（3）用戶對(duì)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品不滿意。開發(fā)人員與用戶之間的交流不充分，僅對(duì)用戶需求有了一個(gè)模糊的認(rèn)識(shí)就匆忙開始寫程序。這樣的結(jié)果就是用戶對(duì)于所謂已經(jīng)完成的軟件很不滿意。（4）軟件常常是不可維護(hù)的。在實(shí)際項(xiàng)目中，很多程序的錯(cuò)誤往往難以修改，而且不能適應(yīng)軟硬件環(huán)境的變化，也無法添加用戶需要的一些新功能。1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（3）用戶對(duì)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品不滿1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（5）軟件產(chǎn)品缺少應(yīng)有的文檔資料。軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔。開發(fā)人員對(duì)文檔認(rèn)識(shí)不足，不能保證在開發(fā)過程中文檔的完整性和準(zhǔn)確性。缺少文檔資料會(huì)造成軟件開發(fā)、管理、審查、用戶交流、軟件維護(hù)等方面的諸多問題。（6）軟件產(chǎn)品的供不應(yīng)求。軟件開發(fā)的生產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展速度和用戶的需求，造成了軟件產(chǎn)品的供不應(yīng)求。1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（5）軟件產(chǎn)品缺少應(yīng)有的文檔資料。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因客觀原因：軟件與硬件產(chǎn)品不同，軟件是“開發(fā)的”而非“制造的”。其開發(fā)過程難以管理和控制，產(chǎn)品質(zhì)量也不好把握。軟件沒有“磨損”，但是它會(huì)不斷“退化”。軟件系統(tǒng)無法適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和功能需求。軟件都規(guī)模龐大，而程序的復(fù)雜性是隨其規(guī)模的擴(kuò)大呈指數(shù)增加。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因客觀原因：主觀原因：對(duì)用戶要求沒有完整和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)就匆忙編寫程序。對(duì)軟件的開發(fā)過程的認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確。生命周期的每個(gè)階段都有特定的工作和特點(diǎn)，都是不可逾越的。只有上一階段工作完成，才能開始下一階段的工作。對(duì)軟件質(zhì)量的重視不夠是造成軟件開發(fā)成本激增的主要原因。注意軟件開發(fā)過程中錯(cuò)誤的“放大效應(yīng)”。輕視軟件維護(hù)將是一個(gè)重大的錯(cuò)誤。軟件開發(fā)時(shí)期各階段的關(guān)鍵目標(biāo)都是提高軟件的可維護(hù)性。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因主觀原因：1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期

1.4軟件過程第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.2軟件工程為了更有效地開發(fā)與維護(hù)軟件，軟件工作者在20世紀(jì)60年代后期開始認(rèn)真研究消除軟件危機(jī)的途徑，從而逐漸形成了一門新興的工程學(xué)科——計(jì)算機(jī)軟件工程學(xué)(簡稱為軟件工程)。1.2軟件工程為了更有效地開發(fā)與維護(hù)軟件，軟件工1.2.1軟件工程的概念定義指導(dǎo)軟件開發(fā)與維護(hù)的工程科學(xué)采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護(hù)軟件，綜合運(yùn)用正確的管理技術(shù)和最好的技術(shù)方法，以經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件并有效維護(hù)它。1.2.1軟件工程的概念定義1.2.1軟件工程的概念I(lǐng)EEE的定義

①軟件工程是把系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的途徑應(yīng)用于軟件開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)過程，也就是把工程應(yīng)用于軟件；②對(duì)這些途徑加以研究。1.2.1軟件工程的概念I(lǐng)EEE的定義1.2.1軟件工程的概念諸多軟件工程的定義所揭示的軟件工程的本質(zhì)認(rèn)識(shí)是一致的：軟件工程一般更關(guān)注于大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)；其中心任務(wù)是控制整個(gè)軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高軟件開發(fā)的效率，加強(qiáng)人員和技術(shù)的管理，更好地滿足用戶的需要。1.2.1軟件工程的概念諸多軟件工程的定義所揭示1.2.2軟件工程的基本原理（1）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理應(yīng)該將軟件開發(fā)和維護(hù)的漫長生命周期劃分成若干個(gè)階段，并針對(duì)每個(gè)階段制定切實(shí)可行的計(jì)劃，然后嚴(yán)格按照計(jì)劃對(duì)軟件的開發(fā)和維護(hù)工作進(jìn)行管理。（2）堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的越早，改正錯(cuò)誤所付出的代價(jià)就越小。因此，開發(fā)人員應(yīng)該堅(jiān)持在每個(gè)階段都進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)審，以便更早地發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤。1.2.2軟件工程的基本原理（1）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)1.2.2軟件工程的基本原理（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制在軟件開發(fā)的過程中不應(yīng)隨意修改需求，當(dāng)改變需求時(shí)，必須實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制以保持軟件各個(gè)配置成分的一致性。（4）采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)

采用先進(jìn)的技術(shù)不僅可以提高軟件開發(fā)和維護(hù)的效率，而且還能有效地提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2.2軟件工程的基本原理（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制1.2.2軟件工程的基本原理（5）結(jié)果可以清楚地審查

應(yīng)規(guī)定每個(gè)開發(fā)階段的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和文檔要求，使得到的結(jié)果可以清楚地審查。

（6）開發(fā)小組成員少而精軟件開發(fā)小組人員要求素質(zhì)高，而人數(shù)不宜過多。隨著人數(shù)n的增加，通信路徑也急劇增加。1.2.2軟件工程的基本原理（5）結(jié)果可以清楚地審查1.2.2軟件工程的基本原理（7）承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性軟件開發(fā)和維護(hù)的過程也需要隨之改進(jìn)。要主動(dòng)采用最新的軟件技術(shù)，而且還要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)、收集歷史數(shù)據(jù)幫助開發(fā)人員改進(jìn)軟件工程實(shí)踐。1.2.2軟件工程的基本原理（7）承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐1.2.3軟件工程方法學(xué)軟件生命周期全過程中使用的一整套技術(shù)方法的集合稱為方法學(xué)。

軟件工程方法學(xué)主要包含3個(gè)要素：方法、工具和過程。

目前使用最為廣泛的軟件工程方法學(xué)是傳統(tǒng)方法學(xué)和面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。1.2.3軟件工程方法學(xué)軟件生命周期全1.2.3軟件工程方法學(xué)1.傳統(tǒng)方法學(xué)-也稱為生命周期方法學(xué)或結(jié)構(gòu)化范型。

-它采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)（包括結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化實(shí)現(xiàn)）來完成軟件開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)。

-這種方法學(xué)將軟件生命周期劃分為若干個(gè)階段，然后順序完成各個(gè)階段的任務(wù)。每個(gè)階段依賴上一個(gè)階段產(chǎn)生的結(jié)果，并將上一階段工作進(jìn)一步具體化。1.2.3軟件工程方法學(xué)1.傳統(tǒng)方法學(xué)1.2.3軟件工程方法學(xué)2.面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)-以數(shù)據(jù)為主線，將數(shù)據(jù)和其上的操作緊密結(jié)合起來。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的四要素：類+對(duì)象+繼承+消息傳遞。

-面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)是盡量模擬人類習(xí)慣的思維方式，使軟件開發(fā)過程更接近人類認(rèn)知模式，做到問題空間與解空間在結(jié)構(gòu)上一致。-運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品一般是由很多較小的獨(dú)立對(duì)象組成，從而降低了軟件產(chǎn)品的復(fù)雜性，增強(qiáng)了可理解性，使得開發(fā)和維護(hù)更為簡單有效。1.2.3軟件工程方法學(xué)2.面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.3.1軟件生命周期的概念定義

一個(gè)軟件從定義、開發(fā)、使用和維護(hù)，直至最終被廢棄，要經(jīng)歷的漫長的時(shí)期稱為軟件生命周期。1.3.1軟件生命周期的概念定義1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成3個(gè)時(shí)期：軟件定義、軟件開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)各時(shí)期任務(wù)：

軟件定義時(shí)期：確定軟件開發(fā)的總目標(biāo)和工程的可行性；導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)策略和系統(tǒng)必須完成的功能；進(jìn)行成本效益的估算；制定開發(fā)計(jì)劃等。

軟件開發(fā)時(shí)期：具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)前一個(gè)時(shí)期定義的軟件。

維護(hù)時(shí)期：使軟件持久地滿足用戶的需要。1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成3個(gè)時(shí)期：軟件定義、軟件開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)8個(gè)階段：問題定義可行性研究需求分析總體設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼和單元測(cè)試綜合測(cè)試軟件維護(hù)1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成問題定義總體階段1:問題定義“需要解決的問題是什么？”確定問題的性質(zhì)軟件目標(biāo)和規(guī)模形成書面報(bào)告。

1.3.2各階段的基本任務(wù)階段1:問題定義1.3.2各階段的基本任務(wù)29階段2:可行性研究“確定軟件系統(tǒng)是否值得去解”

高層次的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)估算系統(tǒng)的成本和效益《可行性研究報(bào)告》1.3.2各階段的基本任務(wù)階段2:可行性研究1.3.2各階段的基本任務(wù)階段3:需求分析“解決這些問題需要系統(tǒng)做什么？”與用戶的交流生成系統(tǒng)的邏輯模型《軟件需求規(guī)格說明書》1.3.2各階段的基本任務(wù)階段3:需求分析1.3.2各階段的基本任務(wù)階段4:總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）“應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)？”

設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，確定模塊及之間關(guān)系

概要設(shè)計(jì)說明書1.3.2各階段的基本任務(wù)階段4:總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）1.3.2各階段的基本任務(wù)階段5:詳細(xì)設(shè)計(jì)（模塊設(shè)計(jì)）

“如何具體地實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)？”

詳細(xì)的設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.3.2各階段的基本任務(wù)階段5:詳細(xì)設(shè)計(jì)（模塊設(shè)計(jì)）1.3.2各階段的基本任務(wù)階段6:編碼和單元測(cè)試“寫代碼，測(cè)試每個(gè)模塊！”

選取程序設(shè)計(jì)語言寫出容易理解和維護(hù)的程序模塊

對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段6:編碼和單元測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段7:綜合測(cè)試“通過各類測(cè)試和調(diào)試來完善軟件”

集成測(cè)試+驗(yàn)收測(cè)試(用戶參加)

保存測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試方案和測(cè)試結(jié)果1.3.2各階段的基本任務(wù)階段7:綜合測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段8:軟件維護(hù)“通過各種必須的維護(hù)活動(dòng)使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要！”改正性維護(hù)適應(yīng)性維護(hù)完善性維護(hù)預(yù)防性維護(hù)1.3.2各階段的基本任務(wù)階段8:軟件維護(hù)1.3.2各階段的基本任務(wù)1.3.3軟件生命周期的模型定義在軟件開發(fā)過程中，人們通常使用生命周期模型來簡要地描述軟件過程。生命周期模型規(guī)定了生命周期各個(gè)階段和它們執(zhí)行的順序，因此也被稱為過程模型。1.3.3軟件生命周期的模型定義1.瀑布模型—線性模型之一

在20世紀(jì)80年代之前，瀑布模型一直是惟一被廣泛采用的生命周期模型。傳統(tǒng)軟件工程方法學(xué)的軟件過程，基本上可以用瀑布模型來描述。

1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型的特點(diǎn)：

（1）各階段之間有依賴性和嚴(yán)格的順序性。

（2）推遲實(shí)現(xiàn)。

——典型特點(diǎn)（3）嚴(yán)格的階段質(zhì)保。（4）文檔驅(qū)動(dòng)。

瀑布模型的問題：（1）實(shí)際的項(xiàng)目很少順序嚴(yán)格（2）用戶往往難以給出具體、正確、完整的要求（3）開發(fā)人員“阻塞狀態(tài)”嚴(yán)重1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型的特點(diǎn)：1.瀑布模型—線性模型之一

2.原型模型原型模型是一個(gè)快速開發(fā)的過程，首先和用戶溝通進(jìn)行主要功能的需求分析和快速設(shè)計(jì)，然后建立一個(gè)原型，再請(qǐng)用戶進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋。開發(fā)人員根據(jù)用戶的反饋進(jìn)一步細(xì)化需求，改進(jìn)原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如此反復(fù)直至用戶滿意。2.原型模型原型模型是一個(gè)快速開發(fā)的過程，首先和快速需求分析（用戶溝通）構(gòu)建/修改模型（快速設(shè)計(jì)）用戶使用評(píng)價(jià)（運(yùn)行測(cè)試）原型模型2.原型模型快速需求分析構(gòu)建/修改模型用戶使用評(píng)價(jià)原型模型2.原型?？焖僭湍Ｐ偷奶攸c(diǎn)：

(1)出品速度快。

(2)逐步求精。

(3)開發(fā)階段迭代。快速原型模型的問題： (1)實(shí)現(xiàn)過程中不應(yīng)有的折衷方案。

(2)開發(fā)者急于完成原型而忽略了整體設(shè)計(jì)和可維護(hù)性；

(3)用戶的參與過多也造成了軟件開發(fā)管理的混亂。

2.原型模型快速原型模型的特點(diǎn)：2.原型模型增量模型也稱為漸增模型。使用增量模型開發(fā)軟件時(shí)，把軟件產(chǎn)品作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計(jì)、編碼、集成和測(cè)試。分析設(shè)計(jì)編碼測(cè)試交付增量1分析設(shè)計(jì)編碼測(cè)試交付增量2……項(xiàng)目時(shí)間分析設(shè)計(jì)編碼測(cè)試交付增量n增量模型3.增量模型軟件系統(tǒng)增量模型也稱為漸增模型。使用增量模型開發(fā)軟件時(shí)，把3.增量模型增量模型3.增量模型增量模型增量模型的特點(diǎn)：

(1)結(jié)合了線性模型和原型模型的特點(diǎn)；

(2)每個(gè)增量可以結(jié)合原型法；

(3)系統(tǒng)的問世提前→“增量1”增量模型的問題：開放的軟件體系結(jié)構(gòu)

中心思想：“漸進(jìn)開發(fā)，逐步完善”3.增量模型增量模型的特點(diǎn)：3.增量模型-使用增量模型開發(fā)時(shí)，第一個(gè)增量往往是系統(tǒng)中的核心構(gòu)件，同時(shí)，要求產(chǎn)品分解成增量構(gòu)件的規(guī)模應(yīng)當(dāng)適中。

-如何不破壞已經(jīng)開發(fā)的構(gòu)件將新的構(gòu)件集成到一個(gè)產(chǎn)品中是增量模型的一個(gè)難點(diǎn)。-增量模型的提出很好地解決了線性模型中的人員阻塞問題，尤其是在項(xiàng)目開始初期開發(fā)人員不足的時(shí)候，能有效地規(guī)避技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。3.增量模型-使用增量模型開發(fā)時(shí)，第一個(gè)增量往往是系統(tǒng)中的核心構(gòu)件，噴泉模型是典型的面向?qū)ο蟮能浖^程模型之一，“噴泉”較好地體現(xiàn)了面向?qū)ο筌浖_發(fā)過程迭代和無縫的特性。4.噴泉模型噴泉模型是典型的面向?qū)ο蟮能浖^程模型之一，“噴泉4.噴泉模型4.噴泉模型（1）假設(shè)要求你開發(fā)一個(gè)軟件，該軟件的功能是把讀入的浮點(diǎn)數(shù)開平方，所得到的結(jié)果應(yīng)該精確到小數(shù)點(diǎn)后4位。一旦實(shí)現(xiàn)并測(cè)試完之后，該產(chǎn)品將被拋棄。你打算選用哪種軟件生命周期模型？請(qǐng)說明你做出選擇的理由。問題討論——情景分析（1）假設(shè)要求你開發(fā)一個(gè)軟件，該軟件的功能是把讀入的浮點(diǎn)數(shù)開解：對(duì)這個(gè)軟件的需求很明確，實(shí)現(xiàn)開平方功能的算法也很成熟，因此，既無須通過原型來分析需求也無須用原型來驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案。此外，一旦實(shí)現(xiàn)并測(cè)試完之后，該產(chǎn)品將被拋棄，因此也無須使用有助于提高軟件可維護(hù)性的增量模型或螺旋模型來開發(fā)該軟件。問題討論——情景分析解：問題討論——情景分析（2）假設(shè)你被任命為一家軟件公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，你的工作是管理該公司已被廣泛應(yīng)用的字處理軟件的新版本開發(fā)。由于市場(chǎng)競爭激烈，公司規(guī)定了嚴(yán)格的完成期限并且已對(duì)外公布。你打算采用哪種軟件生命周期模型？為什么？問題討論——情景分析（2）假設(shè)你被任命為一家軟件公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，你的工作是管理解：對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)重要要求是，嚴(yán)格按照已對(duì)外公布了的日期完成產(chǎn)品開發(fā)工作，因此，選擇生命周期模型時(shí)、應(yīng)該著重考慮哪種模型有助于加快產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)度。使用增量模型開發(fā)軟件時(shí)可以并行完成開發(fā)工作，因此能夠加快開發(fā)進(jìn)度。這個(gè)項(xiàng)目是開發(fā)該公司已被廣泛應(yīng)用的字處理軟件的新版本，從上述事實(shí)至少可以得出3點(diǎn)結(jié)論：第一，舊版本相當(dāng)于一個(gè)原型，通過收集用戶對(duì)舊版本的反映，較容易確定對(duì)新版本的需求，沒必要再專門建立一個(gè)原型系統(tǒng)來分析用戶的需求；第二，該公司的軟件工程師對(duì)字處理軟件很熟悉，有開發(fā)字處理軟件的豐富經(jīng)驗(yàn)，具有采用增量模型開發(fā)新版字處理軟件所需要的技術(shù)水平；第三，該軟件受到廣大用戶的喜愛，今后很可能還要開發(fā)更新的版本，因此，應(yīng)該把該軟件的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成開放式的，以利于今后的改進(jìn)和擴(kuò)充。

問題討論——情景分析解：對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)重要要求是，嚴(yán)格按照已對(duì)外公布了的日期完

TheEnd

TheEnd軟件工程導(dǎo)論

天津市大學(xué)軟件園軟件工程導(dǎo)論天津市大學(xué)軟件園55本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解軟件危機(jī)的發(fā)生原因和典型表現(xiàn)識(shí)記軟件工程的概念和基本原理識(shí)記軟件生命周期和軟件過程的概念識(shí)記常用的生命周期模型第1章軟件工程學(xué)概述本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：第1章軟件工程學(xué)概述56第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.1.1軟件的定義軟件的經(jīng)典定義： 軟件=“完成特定功能的程序+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+文檔”軟件的特征：

1、軟件是開發(fā)的，而不是制造的；

2、軟件不磨損，但退化；

3、自定義。1.1.1軟件的定義軟件的經(jīng)典定義：1.1.1軟件的定義軟件發(fā)展中的相關(guān)問題：

硬件的發(fā)展超過軟件；

現(xiàn)有軟件與用戶的要求矛盾；

軟件失敗導(dǎo)致“災(zāi)難性后果”；

需要高質(zhì)量、高可靠性的軟件；

設(shè)計(jì)的問題使升級(jí)和維護(hù)十分困難。1.1.1軟件的定義軟件發(fā)展中的相關(guān)問題：1.1.1軟件危機(jī)的定義定義“在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重的問題?！?.1.1軟件危機(jī)的定義定義1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（1）對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)常常很不準(zhǔn)確。

實(shí)際成本往往大大超過估計(jì)成本，或開發(fā)進(jìn)度比計(jì)劃推遲幾個(gè)月或一年以上。這種現(xiàn)象極大地影響了軟件開發(fā)組織的信譽(yù)，也會(huì)引起用戶的強(qiáng)烈不滿。（2）軟件產(chǎn)品質(zhì)量較差，可靠性低。

軟件開發(fā)過程中不能堅(jiān)持嚴(yán)格的審查、復(fù)審和測(cè)試，使得軟件可靠性差、質(zhì)量問題多。

1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（1）對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)常1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（3）用戶對(duì)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品不滿意。開發(fā)人員與用戶之間的交流不充分，僅對(duì)用戶需求有了一個(gè)模糊的認(rèn)識(shí)就匆忙開始寫程序。這樣的結(jié)果就是用戶對(duì)于所謂已經(jīng)完成的軟件很不滿意。（4）軟件常常是不可維護(hù)的。在實(shí)際項(xiàng)目中，很多程序的錯(cuò)誤往往難以修改，而且不能適應(yīng)軟硬件環(huán)境的變化，也無法添加用戶需要的一些新功能。1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（3）用戶對(duì)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品不滿1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（5）軟件產(chǎn)品缺少應(yīng)有的文檔資料。軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔。開發(fā)人員對(duì)文檔認(rèn)識(shí)不足，不能保證在開發(fā)過程中文檔的完整性和準(zhǔn)確性。缺少文檔資料會(huì)造成軟件開發(fā)、管理、審查、用戶交流、軟件維護(hù)等方面的諸多問題。（6）軟件產(chǎn)品的供不應(yīng)求。軟件開發(fā)的生產(chǎn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展速度和用戶的需求，造成了軟件產(chǎn)品的供不應(yīng)求。1.1.2軟件危機(jī)的表現(xiàn)（5）軟件產(chǎn)品缺少應(yīng)有的文檔資料。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因客觀原因：軟件與硬件產(chǎn)品不同，軟件是“開發(fā)的”而非“制造的”。其開發(fā)過程難以管理和控制，產(chǎn)品質(zhì)量也不好把握。軟件沒有“磨損”，但是它會(huì)不斷“退化”。軟件系統(tǒng)無法適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和功能需求。軟件都規(guī)模龐大，而程序的復(fù)雜性是隨其規(guī)模的擴(kuò)大呈指數(shù)增加。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因客觀原因：主觀原因：對(duì)用戶要求沒有完整和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)就匆忙編寫程序。對(duì)軟件的開發(fā)過程的認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確。生命周期的每個(gè)階段都有特定的工作和特點(diǎn)，都是不可逾越的。只有上一階段工作完成，才能開始下一階段的工作。對(duì)軟件質(zhì)量的重視不夠是造成軟件開發(fā)成本激增的主要原因。注意軟件開發(fā)過程中錯(cuò)誤的“放大效應(yīng)”。輕視軟件維護(hù)將是一個(gè)重大的錯(cuò)誤。軟件開發(fā)時(shí)期各階段的關(guān)鍵目標(biāo)都是提高軟件的可維護(hù)性。1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因主觀原因：1.1.3產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期

1.4軟件過程第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.2軟件工程為了更有效地開發(fā)與維護(hù)軟件，軟件工作者在20世紀(jì)60年代后期開始認(rèn)真研究消除軟件危機(jī)的途徑，從而逐漸形成了一門新興的工程學(xué)科——計(jì)算機(jī)軟件工程學(xué)(簡稱為軟件工程)。1.2軟件工程為了更有效地開發(fā)與維護(hù)軟件，軟件工1.2.1軟件工程的概念定義指導(dǎo)軟件開發(fā)與維護(hù)的工程科學(xué)采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護(hù)軟件，綜合運(yùn)用正確的管理技術(shù)和最好的技術(shù)方法，以經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件并有效維護(hù)它。1.2.1軟件工程的概念定義1.2.1軟件工程的概念I(lǐng)EEE的定義

①軟件工程是把系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的途徑應(yīng)用于軟件開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)過程，也就是把工程應(yīng)用于軟件；②對(duì)這些途徑加以研究。1.2.1軟件工程的概念I(lǐng)EEE的定義1.2.1軟件工程的概念諸多軟件工程的定義所揭示的軟件工程的本質(zhì)認(rèn)識(shí)是一致的：軟件工程一般更關(guān)注于大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)；其中心任務(wù)是控制整個(gè)軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高軟件開發(fā)的效率，加強(qiáng)人員和技術(shù)的管理，更好地滿足用戶的需要。1.2.1軟件工程的概念諸多軟件工程的定義所揭示1.2.2軟件工程的基本原理（1）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理應(yīng)該將軟件開發(fā)和維護(hù)的漫長生命周期劃分成若干個(gè)階段，并針對(duì)每個(gè)階段制定切實(shí)可行的計(jì)劃，然后嚴(yán)格按照計(jì)劃對(duì)軟件的開發(fā)和維護(hù)工作進(jìn)行管理。（2）堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的越早，改正錯(cuò)誤所付出的代價(jià)就越小。因此，開發(fā)人員應(yīng)該堅(jiān)持在每個(gè)階段都進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)審，以便更早地發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤。1.2.2軟件工程的基本原理（1）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)1.2.2軟件工程的基本原理（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制在軟件開發(fā)的過程中不應(yīng)隨意修改需求，當(dāng)改變需求時(shí)，必須實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制以保持軟件各個(gè)配置成分的一致性。（4）采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)

采用先進(jìn)的技術(shù)不僅可以提高軟件開發(fā)和維護(hù)的效率，而且還能有效地提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2.2軟件工程的基本原理（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制1.2.2軟件工程的基本原理（5）結(jié)果可以清楚地審查

應(yīng)規(guī)定每個(gè)開發(fā)階段的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和文檔要求，使得到的結(jié)果可以清楚地審查。

（6）開發(fā)小組成員少而精軟件開發(fā)小組人員要求素質(zhì)高，而人數(shù)不宜過多。隨著人數(shù)n的增加，通信路徑也急劇增加。1.2.2軟件工程的基本原理（5）結(jié)果可以清楚地審查1.2.2軟件工程的基本原理（7）承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性軟件開發(fā)和維護(hù)的過程也需要隨之改進(jìn)。要主動(dòng)采用最新的軟件技術(shù)，而且還要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)、收集歷史數(shù)據(jù)幫助開發(fā)人員改進(jìn)軟件工程實(shí)踐。1.2.2軟件工程的基本原理（7）承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐1.2.3軟件工程方法學(xué)軟件生命周期全過程中使用的一整套技術(shù)方法的集合稱為方法學(xué)。

軟件工程方法學(xué)主要包含3個(gè)要素：方法、工具和過程。

目前使用最為廣泛的軟件工程方法學(xué)是傳統(tǒng)方法學(xué)和面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。1.2.3軟件工程方法學(xué)軟件生命周期全1.2.3軟件工程方法學(xué)1.傳統(tǒng)方法學(xué)-也稱為生命周期方法學(xué)或結(jié)構(gòu)化范型。

-它采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)（包括結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化實(shí)現(xiàn)）來完成軟件開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)。

-這種方法學(xué)將軟件生命周期劃分為若干個(gè)階段，然后順序完成各個(gè)階段的任務(wù)。每個(gè)階段依賴上一個(gè)階段產(chǎn)生的結(jié)果，并將上一階段工作進(jìn)一步具體化。1.2.3軟件工程方法學(xué)1.傳統(tǒng)方法學(xué)1.2.3軟件工程方法學(xué)2.面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)-以數(shù)據(jù)為主線，將數(shù)據(jù)和其上的操作緊密結(jié)合起來。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的四要素：類+對(duì)象+繼承+消息傳遞。

-面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)是盡量模擬人類習(xí)慣的思維方式，使軟件開發(fā)過程更接近人類認(rèn)知模式，做到問題空間與解空間在結(jié)構(gòu)上一致。-運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)開發(fā)出來的軟件產(chǎn)品一般是由很多較小的獨(dú)立對(duì)象組成，從而降低了軟件產(chǎn)品的復(fù)雜性，增強(qiáng)了可理解性，使得開發(fā)和維護(hù)更為簡單有效。1.2.3軟件工程方法學(xué)2.面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)第1章軟件工程學(xué)概述

1.1軟件危機(jī)

1.2軟件工程

1.3軟件生命周期第1章軟件工程學(xué)概述1.1軟件危機(jī)1.3.1軟件生命周期的概念定義

一個(gè)軟件從定義、開發(fā)、使用和維護(hù)，直至最終被廢棄，要經(jīng)歷的漫長的時(shí)期稱為軟件生命周期。1.3.1軟件生命周期的概念定義1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成3個(gè)時(shí)期：軟件定義、軟件開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)各時(shí)期任務(wù)：

軟件定義時(shí)期：確定軟件開發(fā)的總目標(biāo)和工程的可行性；導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)策略和系統(tǒng)必須完成的功能；進(jìn)行成本效益的估算；制定開發(fā)計(jì)劃等。

軟件開發(fā)時(shí)期：具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)前一個(gè)時(shí)期定義的軟件。

維護(hù)時(shí)期：使軟件持久地滿足用戶的需要。1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成3個(gè)時(shí)期：軟件定義、軟件開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)8個(gè)階段：問題定義可行性研究需求分析總體設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼和單元測(cè)試綜合測(cè)試軟件維護(hù)1.3.1軟件生命周期的概念構(gòu)成問題定義總體階段1:問題定義“需要解決的問題是什么？”確定問題的性質(zhì)軟件目標(biāo)和規(guī)模形成書面報(bào)告。

1.3.2各階段的基本任務(wù)階段1:問題定義1.3.2各階段的基本任務(wù)83階段2:可行性研究“確定軟件系統(tǒng)是否值得去解”

高層次的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)估算系統(tǒng)的成本和效益《可行性研究報(bào)告》1.3.2各階段的基本任務(wù)階段2:可行性研究1.3.2各階段的基本任務(wù)階段3:需求分析“解決這些問題需要系統(tǒng)做什么？”與用戶的交流生成系統(tǒng)的邏輯模型《軟件需求規(guī)格說明書》1.3.2各階段的基本任務(wù)階段3:需求分析1.3.2各階段的基本任務(wù)階段4:總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）“應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)？”

設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，確定模塊及之間關(guān)系

概要設(shè)計(jì)說明書1.3.2各階段的基本任務(wù)階段4:總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）1.3.2各階段的基本任務(wù)階段5:詳細(xì)設(shè)計(jì)（模塊設(shè)計(jì)）

“如何具體地實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)？”

詳細(xì)的設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1.3.2各階段的基本任務(wù)階段5:詳細(xì)設(shè)計(jì)（模塊設(shè)計(jì)）1.3.2各階段的基本任務(wù)階段6:編碼和單元測(cè)試“寫代碼，測(cè)試每個(gè)模塊！”

選取程序設(shè)計(jì)語言寫出容易理解和維護(hù)的程序模塊

對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段6:編碼和單元測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段7:綜合測(cè)試“通過各類測(cè)試和調(diào)試來完善軟件”

集成測(cè)試+驗(yàn)收測(cè)試(用戶參加)

保存測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試方案和測(cè)試結(jié)果1.3.2各階段的基本任務(wù)階段7:綜合測(cè)試1.3.2各階段的基本任務(wù)階段8:軟件維護(hù)“通過各種必須的維護(hù)活動(dòng)使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要！”改正性維護(hù)適應(yīng)性維護(hù)完善性維護(hù)預(yù)防性維護(hù)1.3.2各階段的基本任務(wù)階段8:軟件維護(hù)1.3.2各階段的基本任務(wù)1.3.3軟件生命周期的模型定義在軟件開發(fā)過程中，人們通常使用生命周期模型來簡要地描述軟件過程。生命周期模型規(guī)定了生命周期各個(gè)階段和它們執(zhí)行的順序，因此也被稱為過程模型。1.3.3軟件生命周期的模型定義1.瀑布模型—線性模型之一

在20世紀(jì)80年代之前，瀑布模型一直是惟一被廣泛采用的生命周期模型。傳統(tǒng)軟件工程方法學(xué)的軟件過程，基本上可以用瀑布模型來描述。

1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型的特點(diǎn)：

（1）各階段之間有依賴性和嚴(yán)格的順序性。

（2）推遲實(shí)現(xiàn)。

——典型特點(diǎn)（3）嚴(yán)格的階段質(zhì)保。（4）文檔驅(qū)動(dòng)。

瀑布模型的問題：（1）實(shí)際的項(xiàng)目很少順序嚴(yán)格（2）用戶往往難以給出具體、正確、完整的要求（3）開發(fā)人員“阻塞狀態(tài)”嚴(yán)重1.瀑布模型—線性模型之一瀑布模型的特點(diǎn)：1.瀑布模型—線性模型之一

2.原型模型原型模型是一個(gè)快速開發(fā)的過程，首先和用戶溝通進(jìn)行主要功能的需求分析和快速設(shè)計(jì)，然后建立一個(gè)原型，再請(qǐng)用戶進(jìn)行評(píng)價(jià)和反饋。開發(fā)人員根據(jù)用戶的反饋進(jìn)一步細(xì)化需求，改進(jìn)原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如此反復(fù)直至用戶滿意。2.原型模型原型模型是一個(gè)快速開發(fā)的過程，首先和快速需求分析（用戶溝通）構(gòu)建/修改模型（快速設(shè)計(jì)）用戶使用評(píng)價(jià)（運(yùn)行測(cè)試）原型模型2.原型模型快速需求分析構(gòu)建/修改模型用戶使用評(píng)價(jià)原型模型2.原型?？焖僭湍Ｐ偷奶攸c(diǎn)：

(1)出品速度快。

(2)逐步求精。

(3)開發(fā)階段迭代?？焖僭湍Ｐ偷膯栴}： (1)實(shí)現(xiàn)過程中不應(yīng)有的折衷方案。

(2)開發(fā)者急于完成原型而忽略了整體設(shè)計(jì)和可維護(hù)性；

(3)用戶的參與過多也造成了