單元一

用軟件工程的思想開發(fā)系統(tǒng)軟件工程與UML任務(wù)一：選擇適當(dāng)?shù)能浖^程模型任務(wù)二：用UML模型表達(dá)開發(fā)過程目錄CONTENTS【知識目標(biāo)】理解軟件和軟件工程的概念理解軟件開發(fā)生命周期理解UML在面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)過程中的作用掌握軟件過程模型運(yùn)用的原則【能力目標(biāo)】能根據(jù)需求選擇合適的軟件過程模型能讀懂軟件開發(fā)文檔中簡單的UML模型引例描述

“醫(yī)院預(yù)約掛號系統(tǒng)”是指利用電話、網(wǎng)站、自助終端、現(xiàn)場等渠道方便患者預(yù)約看病的系統(tǒng)。

醫(yī)院提供預(yù)約掛號系統(tǒng)對于方便群眾就醫(yī)、提高醫(yī)療服務(wù)水平具有重大意義。施行預(yù)約掛號服務(wù)后，患者可以方便地進(jìn)行就醫(yī)咨詢，提前安排就醫(yī)計(jì)劃，減少候診時(shí)間。同時(shí)也有利于醫(yī)院提升管理水平，提高工作效率和醫(yī)療質(zhì)量，在一定程度中降低醫(yī)療安全風(fēng)險(xiǎn)。任務(wù)一選擇適當(dāng)?shù)能浖^程模型01

任務(wù)陳述不同的軟件過程模型有著各自的適用范圍，合理選擇將有助于降低風(fēng)險(xiǎn)、降低開發(fā)成本，提高軟件的成功率。根據(jù)“醫(yī)院預(yù)約掛號系統(tǒng)”的現(xiàn)有需求和開發(fā)意圖，怎樣選擇適合的軟件過程模型。

知識準(zhǔn)備1.1軟件工程基本理論1.1.1軟件及其特點(diǎn)1.1.2軟件危機(jī)1.1.3軟件工程的定義1.1.4軟件工程的基本原理1.1.5軟件開發(fā)生命周期1.1.6常見的軟件過程模型1.1.7軟件過程模型的應(yīng)用原則開發(fā)出來的軟件往往與用戶的需求有偏差；往往在看到最終交付的產(chǎn)品時(shí)，用戶才真正明確自己的需求；在軟件開發(fā)過程中，需求可能經(jīng)常在變，原因可能是用戶本身需求的變化，也可能是我們對需求的理解在發(fā)生變化，但結(jié)果是每次需求變化會帶來軟件系統(tǒng)的開發(fā)延遲，甚至出現(xiàn)變更反復(fù)，被推倒了的內(nèi)容又要重新確立；在軟件沒有最終交付時(shí)，用戶如何了解開發(fā)進(jìn)展情況；系統(tǒng)難以維護(hù)和擴(kuò)展，經(jīng)常重復(fù)開發(fā)類似的功能；項(xiàng)目經(jīng)常延期，實(shí)際成本往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于估計(jì)成本；開發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部使用了不同的技術(shù)，在交流時(shí)常常有障礙；……軟件危機(jī)的影響軟件及其特點(diǎn)

軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔

軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，與硬件合為一體完成系統(tǒng)功能軟件是腦力勞動的產(chǎn)品，但它不同于追求個(gè)性化的藝術(shù)作品；軟件是產(chǎn)品，但它又不同于工業(yè)化生產(chǎn)得到的有形產(chǎn)品

軟件及其特點(diǎn)

軟件的特點(diǎn)描述抽象性軟件是一種邏輯實(shí)體而不是具體的物理實(shí)體，必須通過測試、分析、思考、判斷來了解它的功能、性能及其他特性可復(fù)制性軟件是通過人們的智力活動，把知識與技術(shù)轉(zhuǎn)化成信息的一種產(chǎn)品，是在研制、開發(fā)中被創(chuàng)造出來的。一旦某一軟件項(xiàng)目研制成功，以后就可以大量地復(fù)制同一內(nèi)容的副本，即其研制成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其生產(chǎn)成本不會磨損在軟件的運(yùn)行和使用期間，沒有硬件那樣的機(jī)械磨損、老化問題，但軟件也會出現(xiàn)故障，軟件維護(hù)比硬件維護(hù)要復(fù)雜得多，與硬件的維修有著本質(zhì)的差別依賴性軟件的開發(fā)和運(yùn)行經(jīng)常受到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著不同程度的依賴。為了消除這種依賴，在軟件開發(fā)中提出了軟件移植的問題，并且把軟件的可移植性作為衡量軟件質(zhì)量的因素之一開發(fā)效率低軟件的開發(fā)尚未完全擺脫手工的方式，依然有大量重復(fù)性的勞動開發(fā)費(fèi)用高軟件的研制工作需要投入大量的、復(fù)雜的、高強(qiáng)度的腦力勞動，需要較高的成本。軟件的開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過程，因而管理是軟件開發(fā)過程中必不可少的內(nèi)容軟件及其特點(diǎn)

什么是軟件危機(jī)

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)重問題。

軟件危機(jī)包含下述兩方面的問題：如何開發(fā)軟件，以滿足對軟件日益增長的需求；如何維護(hù)數(shù)量不斷增加的已有軟件。

消除軟件危機(jī)的途徑

正確認(rèn)識軟件。

加強(qiáng)管理。使用軟件工具。

軟件危機(jī)軟件工程的定義軟件工程=管理+技術(shù)軟件工程的目標(biāo)軟件工程的定義

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。（2）堅(jiān)持進(jìn)行階段評審。（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制。（4）采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)。（5）結(jié)果應(yīng)能清楚地審查。（6）開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精。（7）不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。軟件工程的基本原理

如何蓋一棟大樓？軟件開發(fā)生命周期軟件開發(fā)生命周期可以劃分成計(jì)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)和運(yùn)行維護(hù)4個(gè)時(shí)期1．問題定義—“要解決的問題是什么？”2．可行性論證及軟件計(jì)劃—“有行得通的解決辦法嗎？”3．需求分析——“系統(tǒng)必須做什么？”4．總體設(shè)計(jì)——“概括地說，應(yīng)該怎樣做？”5．詳細(xì)設(shè)計(jì)——“具體怎樣做？”6．編碼和單元測試7．綜合測試8．運(yùn)行/維護(hù)軟件開發(fā)生命周期1．建造-修補(bǔ)模型早前，軟件開發(fā)人員在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)不使用規(guī)格說明，或者不嘗試進(jìn)行設(shè)計(jì)；只是簡單地建造了一個(gè)軟件產(chǎn)品，但為滿足客戶的要求，只能不斷地改寫該軟件，這就是所謂的建造-修補(bǔ)模型。幾種常見的軟件過程模型2．瀑布模型核心思想是階段性的評審和驗(yàn)證，每一階段結(jié)束時(shí)都要給出完整的文檔。缺點(diǎn)是該模型缺乏靈活性，后一階段出現(xiàn)的問題需要通過前一階段的重新確認(rèn)來解決。幾種常見的軟件過程模型3．原型模型快速設(shè)計(jì)軟件中對用戶可見部分的表示，構(gòu)造原型，由用戶評估，逐步調(diào)整原型，使之滿足用戶需要。其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)者和用戶可以充分溝通，開發(fā)過程也是學(xué)習(xí)過程，可以低風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)柔性較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。幾種常見的軟件過程模型4．螺旋模型把軟件開發(fā)過程組成為一個(gè)逐步細(xì)化的螺旋周期，每經(jīng)歷一個(gè)周期，系統(tǒng)就得到進(jìn)一步的細(xì)化和完善；整個(gè)模型緊密圍繞開發(fā)中的風(fēng)險(xiǎn)分析，推動軟件設(shè)計(jì)向深層擴(kuò)展和求精。該模型要求開發(fā)人員與用戶能經(jīng)常直接進(jìn)行交流，通常用來指導(dǎo)內(nèi)部發(fā)行的大型軟件項(xiàng)目的開發(fā)幾種常見的軟件過程模型5．增量模型一種漸近式的模型，它把軟件產(chǎn)品作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計(jì)、編碼、集成和測試。第一個(gè)增量構(gòu)件往往實(shí)現(xiàn)軟件的基本需求，提供最核心的功能。幾種常見的軟件過程模型6．迭代模型迭代模型也是一種漸近式的模型。就對風(fēng)險(xiǎn)的消除上，增量和迭代模型都能夠很好地控制前期的風(fēng)險(xiǎn)，但迭代模型在這方面更有優(yōu)勢。迭代模型可以更多地從總體方面思考系統(tǒng)問題，一開始就給出相對完善的框架或原型，后期的每次迭代都是針對上次迭代的逐步精化。幾種常見的軟件過程模型7．噴泉模型認(rèn)為軟件生命周期的各個(gè)階段是相互重疊和多次反復(fù)的，就像水噴上去又可以落下來，水既可以落在中間，也可以落在最底部。整個(gè)開發(fā)過程中都使用統(tǒng)一的概念“對象”進(jìn)行分析，使用統(tǒng)一的概念和符號表示分析設(shè)計(jì)過程，各階段間沒有明顯的邊界，即“無縫”銜接，因此各開發(fā)步驟可以多次反復(fù)迭代，逐步深化。幾種常見的軟件過程模型8．MSF過程模型吸收了瀑布模型的里程碑和螺旋模型的反復(fù)迭代的思想。分為5個(gè)階段，每一階段結(jié)束時(shí)都有明確的交付成果。幾種常見的軟件過程模型（1）總體上說，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)采用的是噴泉模型，但局部可以結(jié)合其他模型。（2）在前期需求明確、資料完整的情況下盡量采用瀑布模型。（3）在用戶無信息系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)、需求分析人員技能不足的情況下要借助原型。（4）在不確定性因素很多、很多東西前面無法計(jì)劃的情況下盡量采用增量模型和螺旋模型。（5）在需求不穩(wěn)定的情況下盡量采用增量迭代模型。（6）在資金和成本無法一次到位的情況下可以采用增量模型，將產(chǎn)品分多個(gè)版本進(jìn)行發(fā)布。（7）增量、迭代和原型可以綜合使用，但每一次增量或迭代都必須有明確的交付內(nèi)容。

軟件過程模型的應(yīng)用原則方案一：采用瀑布模型開發(fā)系統(tǒng)方案二：采用螺旋模型開發(fā)系統(tǒng)

任務(wù)實(shí)施拓展訓(xùn)練一：“字處理軟件新版本開發(fā)”的軟件過程模型拓展訓(xùn)練二：“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”的軟件過程模型

拓展訓(xùn)練任務(wù)二用UML模型表達(dá)開發(fā)過程02

任務(wù)陳述UML模型貫穿在整個(gè)軟件開發(fā)的過程中，開發(fā)人員獲取系統(tǒng)需求，進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，進(jìn)行溝通等的有效手段，UML在軟件工程提出的“軟件文檔化，文檔可視化”的過程中發(fā)揮著重要的作用。試閱讀ATM系統(tǒng)的建模過程，體驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谲浖_發(fā)過程中的作用，了解不同開發(fā)階段的主要模型。

知識準(zhǔn)備1.2軟件工程與UML1.2.1面向?qū)ο蟮能浖こ?.2.2UML的概述研究如何通過分解和抽象，將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化成一系列可以理解和實(shí)現(xiàn)的簡單問題。

面向?qū)ο蟮能浖こ堂嫦蜻^程的程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο蟮某绦?對象+類+繼承+消息通信。面向構(gòu)件的程序=構(gòu)件+架構(gòu)。形式化方法是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，以邏輯推理為出發(fā)點(diǎn)，具有精確數(shù)學(xué)語義的開發(fā)方法。面向?qū)ο蟮能浖こ淌裁词敲嫦驅(qū)ο蟮拈_發(fā)方法

面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法的特點(diǎn)是根據(jù)現(xiàn)實(shí)問題直接抽象出對象，分析對象的行為和與行為相關(guān)的數(shù)據(jù)，對象間通過傳遞消息進(jìn)行通信，協(xié)作完成相應(yīng)的功能。它從問題出發(fā)，模擬現(xiàn)實(shí)問題建立系統(tǒng)模型，易于理解和實(shí)現(xiàn)。（1）反復(fù)迭代完善需求（2）反復(fù)迭代進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)（3）進(jìn)行物理設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟮能浖こ堂嫦驅(qū)ο蟮能浖こ痰膬?yōu)勢

（1）概念的一致性

（2）文檔可視化

（3）迭代式開發(fā)

（4）使用模式

（5）基于組件的架構(gòu)

（6）允許變更

面向?qū)ο蟮能浖こ淌裁词擒浖ＤＰ偷娜齻€(gè)特點(diǎn)是一種簡化；通過不同的視角看問題；使用通用的符號。軟件建模的實(shí)現(xiàn)過程面向?qū)ο蟮能浖C(jī)制什么是軟件建模統(tǒng)一建模語言（UnifiedModelingLanguage，UML）是一種通用的可視化面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，適用于對任何面向?qū)ο蟮氖挛锏慕?，如面向?qū)ο蟮能浖?、業(yè)務(wù)建模。

什么是UML最初的階段是專家的聯(lián)合行動，由三位OO（面向?qū)ο螅┓椒▽W(xué)家將他們各自的方法結(jié)合在一起，形成UML0.9。第二階段是公司的聯(lián)合行動，由十幾家公司組成的“UML伙伴組織”將各自的意見加入U(xiǎn)ML，形成UML1.0和1.1，并作為向OMG申請成為建模語言規(guī)范的提案。第三階段是在OMG控制下的修訂與改進(jìn)，OMG于1997年11月正式采納UML1.1作為建模語言規(guī)范。第四階段是作出重大修訂后于2003年推出UML2.0，UML得到了廣泛認(rèn)可和使用。

UML的歷史用例圖靜態(tài)圖類圖（ClassDiagram）對象圖（ObjectDiagram）包圖（PackageDiagram）行為圖狀態(tài)圖（StatechartDiagram）活動圖（ActivityDiagram）交互圖順序圖（SequenceDiagram）協(xié)作圖（CollaborationDiagram）實(shí)現(xiàn)圖組件圖（ComponentDiagram）部署圖（DeploymentDiagram）UML中的五類圖UML建模機(jī)制UML建模的基本過程不同開發(fā)階段的UML模型

UML建模的基本過程它是優(yōu)秀的文檔可視化工具，符號形象直觀。能體現(xiàn)文檔的連貫性（即需求→設(shè)計(jì)→實(shí)現(xiàn)的自然過渡，且能較靈活地應(yīng)對變更）。貫穿軟件開發(fā)生命周期的各個(gè)階段。能清楚地表達(dá)設(shè)計(jì)模式。與最好的軟件工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)集成。為面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)與開發(fā)中涌現(xiàn)出的高級概念（如協(xié)作、框架、模式和組件）提供支持，強(qiáng)調(diào)在軟件開發(fā)中對架構(gòu)、框架、模式和組件的重用。與具體的實(shí)現(xiàn)無關(guān)，可應(yīng)用于任何語言平臺和工具平臺。與具體的過程無關(guān)，可應(yīng)用于任何軟件開發(fā)的過程?，F(xiàn)代軟件工程中的作用ATM系統(tǒng)的軟件建模過程概覽

任務(wù)實(shí)施拓展訓(xùn)練一：了解軟件工程的發(fā)展拓展訓(xùn)練二：了解UML的用途

拓展訓(xùn)練軟件不僅僅是程序，軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔。軟件工程是為了盡可能消除軟件危機(jī)的影響，克服軟件缺乏“可見性”的缺點(diǎn)，借鑒工業(yè)化生產(chǎn)的成功經(jīng)驗(yàn)，對軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程加以嚴(yán)格管理和控制的一門學(xué)科。它的最終目的是實(shí)現(xiàn)軟件的工業(yè)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)軟件工程將軟件開發(fā)生命周期劃分為問題定義、可行性分析、需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測試、運(yùn)行維護(hù)8個(gè)階段，每一階段都有具體的任務(wù)和交付成果。軟件過程模型指如何具體地組織銜接軟件開發(fā)生命周期的各個(gè)階段。常用的有瀑布模型、原型模型、螺旋模型、增量模型和噴泉模型等。面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法根據(jù)現(xiàn)實(shí)問題直接抽象出對象，分析對象的行為和與行為相關(guān)的數(shù)據(jù)，對象間通過傳遞消息進(jìn)行通信，從問題出發(fā)，模擬現(xiàn)實(shí)問題建立系統(tǒng)模型，易于理解和實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)時(shí)，從需求分析到系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是一個(gè)反復(fù)迭代的過程。統(tǒng)一建模語言（UML）是一種通用的可視化面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，它使用通用的符號，通過反復(fù)迭代的建模機(jī)制分析需求、進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。它貫穿于軟件工