1、第五章 軟件過(guò)程管理與軟件工程環(huán)境,5.1 軟件過(guò)程 90年代初美國(guó)國(guó)防部軟件工程研究所和CMU大學(xué)的研究者提出過(guò)程成熟度的CMM(Capability Maturity Model)模型。把過(guò)程成熟度分為五級(jí): 第一級(jí)：原始的：自發(fā)過(guò)程，成功靠員工努力； 第二級(jí)：可重復(fù)的：參照成功的項(xiàng)目重復(fù)； 第三級(jí)：可定義的：所有管理、工程兩方面的活動(dòng)均文檔化并納入有組織的軟件過(guò)程，新項(xiàng)目按批準(zhǔn)的過(guò)程開(kāi)發(fā)和管理； 第四級(jí)：可管理的：除三級(jí)而外，對(duì)軟件過(guò)程和質(zhì)量有定量的理解和度量，可以控制度量； 第五級(jí)：可優(yōu)化的：除四級(jí)而外，可連續(xù)從實(shí)施過(guò)程的反饋中改進(jìn)過(guò)程,1. 軟件過(guò)程的活動(dòng),活動(dòng)分為：框架活動(dòng)、傘形活

2、動(dòng) 所謂框架活動(dòng)是軟件工程必須的大步驟、是決定產(chǎn)品如何出現(xiàn)、存在的重要活動(dòng)。它包括一組軟件工程工作任務(wù)并指出什么算完(里程碑)? 交付出什么?質(zhì)量保證點(diǎn)是什么? 軟件工程工作任務(wù)因產(chǎn)品特性而選用不同的過(guò)程模型展開(kāi)。當(dāng)然，最上層的框架活動(dòng)是定義、開(kāi)發(fā)、維護(hù)。有了模型它就可以把這三大步驟細(xì)化了。 傘形活動(dòng)是為保證高質(zhì)量產(chǎn)品出現(xiàn)、存在的活動(dòng)。它凌駕于框架活動(dòng)之上，故謂之“傘形”,典型的傘形活動(dòng)是: 軟件項(xiàng)目追蹤和管理 (1)正式技術(shù)評(píng)審 (2)軟件質(zhì)量保證 (3)軟件配置管理 (4)文檔的準(zhǔn)備和制作,可重用管理 軟件度量(指本項(xiàng)目特殊的度量) 風(fēng)險(xiǎn)管理,2. 項(xiàng)目特征與框架活動(dòng),框架活動(dòng)對(duì)某類項(xiàng)目、

3、單位相對(duì)固定，但變動(dòng)比較大 一般把軟件項(xiàng)目分成五類。 (1)概念開(kāi)發(fā)項(xiàng)目：相當(dāng)于我國(guó)科研體制中“預(yù)研”項(xiàng)目 (2)新應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目：例如，Word 1.0 (3)應(yīng)用增強(qiáng)項(xiàng)目：有重大改進(jìn)如Word 3.0，6.0 (4)應(yīng)用維護(hù)項(xiàng)目：相對(duì)小的改進(jìn) (5)重構(gòu)工程項(xiàng)目：將已有項(xiàng)目部分或全部重構(gòu) 概念開(kāi)發(fā)項(xiàng)目可以采用線性順序模型: (1) 項(xiàng)目定義：概念范圍定義 (2) 作計(jì)劃： 初步概念計(jì)劃和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 (3) 作工程/構(gòu)建：概念證明 (4) 發(fā)布： 概念實(shí)現(xiàn) (5) 客戶評(píng)價(jià)： 客戶反應(yīng),對(duì)于新應(yīng)用開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和后續(xù)的增強(qiáng)和維護(hù)，可以采用螺旋模型，其框架活動(dòng)是:,(1) 與客戶通信： 建立有效通信

4、 (2) 作計(jì)劃： 定義資源、時(shí)限、項(xiàng)目相關(guān)信息 (3) 風(fēng)險(xiǎn)分析： 技術(shù)和管理風(fēng)險(xiǎn) (4) 作工程： 作出主要應(yīng)用程序表示 (5) 構(gòu)建和發(fā)布： 構(gòu)建、測(cè)試、安裝并提供用戶支持 (6) 客戶評(píng)價(jià)： 收集反饋意見(jiàn) 這些框架活動(dòng)可因公司(單位)項(xiàng)目而異。如CSC公司的Objectory方法學(xué)把框架活動(dòng)定義為線性順序四階段模型: (1) 初創(chuàng)(Inception)： 定義環(huán)境、捕捉需求 (2) 求精(Elaboration)： 定義需求、分析、設(shè)計(jì) (3) 構(gòu)建(Construction)：實(shí)現(xiàn)、測(cè)試 (4) 移交(Transition)： 測(cè)試、布署 每個(gè)階段內(nèi)部都是迭代的，即支持原型。因此生存

5、周期模型不同與傳統(tǒng)的，變?yōu)槎S的模型，一維是框架活動(dòng)，一維是可反復(fù)迭代的工程活動(dòng)。,5.2 軟件過(guò)程模型,1. 線性順序模型 早期的瀑布模型即為線性順序模型。它一次走完分析、設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試這些框架活動(dòng) 質(zhì)量保證、文檔制作、正式技術(shù)評(píng)審、配置管理等傘形活動(dòng)穿插其中 特點(diǎn)是嚴(yán)格把關(guān)、錯(cuò)誤盡早發(fā)現(xiàn)并消滅在前一階段 80年代中期發(fā)現(xiàn)嚴(yán)格按瀑布模型開(kāi)發(fā)的大型系統(tǒng)成功率極低(低于23%) ，80年代中期以后出現(xiàn)了多種過(guò)程模型 2. 原型模型 基本思想是盡早拿出樣板讓用戶試用，修改或補(bǔ)充了需求再接著開(kāi)發(fā) 它基本上按瀑布模型劃分階段：分析 設(shè)計(jì) 編碼 測(cè)試 交付，設(shè)計(jì)注重上層，找一個(gè)或幾個(gè)最有代表性的子系統(tǒng)快

6、速編碼測(cè)試，所以也叫快速原型(rapid prototyping) 原型增加了開(kāi)發(fā)的工作量，增加了管理上的困難。特別是原型過(guò)程步驟事先難于計(jì)劃，不知道應(yīng)反復(fù)幾次，從哪里開(kāi)始反復(fù)，預(yù)算進(jìn)度均難于控制。但它具有切合實(shí)際，成功率較高的優(yōu)點(diǎn)， 故至今仍在使用。,3. 螺旋模型,4. 構(gòu)件組裝模型,面向?qū)ο蠛突跇?gòu)件包的軟件要重用大量構(gòu)件，這些構(gòu)件是適用于某個(gè)領(lǐng)域的(例如，建筑，財(cái)經(jīng)、商場(chǎng)，電信等)。它將以前開(kāi)發(fā)并使用良好的構(gòu)件規(guī)范化之后放入項(xiàng)目庫(kù) 這類軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程也采用螺旋模型，只是把作工程和構(gòu)造及發(fā)布合成一個(gè)步驟。風(fēng)險(xiǎn)分析后，轉(zhuǎn)入客戶評(píng)價(jià)。步驟如下： (1)先標(biāo)識(shí)本項(xiàng)目需要什么構(gòu)件； (2)庫(kù)中查

7、找構(gòu)件或相似的構(gòu)件； (3)如果可用轉(zhuǎn)4 否則自行開(kāi)發(fā)或修改，確認(rèn)后入庫(kù)； (4)構(gòu)造為新系統(tǒng)作第m次迭代； (5)測(cè)試、確認(rèn)。,5. 快速應(yīng)用開(kāi)發(fā)模型,RAD有以下步驟: (1)業(yè)務(wù)模型：以什么信息驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)過(guò)程運(yùn)作? 要生成什么信息? 誰(shuí)生成它? 信息流的去向? 由誰(shuí)處理? 可以輔之以數(shù)據(jù)流圖 (2)數(shù)據(jù)模型:為支持業(yè)務(wù)過(guò)程的數(shù)據(jù)流，找數(shù)據(jù)對(duì)象集合,定義數(shù)據(jù)對(duì)象屬性,與其它數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)系構(gòu)成數(shù)據(jù)模型，可輔之以E-R圖。 (3)做處理模型:如何使數(shù)據(jù)對(duì)象在信息流中完成各業(yè)務(wù)功能。描述數(shù)據(jù)對(duì)象的增加、修改、刪除、查找。即細(xì)化數(shù)據(jù)流圖中的處理框。,(4)應(yīng)用程序生成：利用第四代語(yǔ)言(4GL)寫(xiě)出處

8、理程序，重用已有構(gòu)件或創(chuàng)建新的可重用構(gòu)件，利用環(huán)境提供的工具，自動(dòng)生成，構(gòu)造出整個(gè)的應(yīng)用系統(tǒng)。 (5)測(cè)試與交付，由于大量重用，一般只作總體測(cè)試，但新創(chuàng)建的構(gòu)件還是要測(cè)試的,6. 其它模型,除了上述五種模型而外，還有并發(fā)開(kāi)發(fā)模型和形式方法模型，分別針對(duì)并發(fā)程序系統(tǒng)和需要作數(shù)學(xué)驗(yàn)證或函數(shù)式，邏輯式程序系統(tǒng)而設(shè)的。本書(shū)不再討論。 這些模型是從實(shí)際工作中總結(jié)出來(lái)的。它為過(guò)程可定義、可管理、可優(yōu)化(三、四、五級(jí)成熟度)提供了思路。目前這方面的研究很活躍。當(dāng)前以類似成功產(chǎn)品過(guò)程為借鑒力爭(zhēng)定義過(guò)程(2-3級(jí))的開(kāi)發(fā)方法和工具日益成熟。,5.3 軟件項(xiàng)目管理,項(xiàng)目(project)管理是過(guò)程管理的主要體現(xiàn)，

9、它根據(jù)項(xiàng)目要達(dá)到的目標(biāo)(軟件的功能、性能)作出包含人力、資源、技術(shù)過(guò)程、質(zhì)量保證、進(jìn)度安排的項(xiàng)目計(jì)劃，并按此計(jì)劃追蹤、報(bào)告、協(xié)調(diào)來(lái)完成項(xiàng)目。確定開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，項(xiàng)目經(jīng)理以及以下框架活動(dòng): 1.建立與客戶的通信； 2.作計(jì)劃，定義資源、時(shí)限、落實(shí)到開(kāi)發(fā)組； 3.風(fēng)險(xiǎn)分析, ，評(píng)估所采用的技術(shù)和管理帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)； 4.工程，即軟件分析與設(shè)計(jì)； 5.構(gòu)造和發(fā)布，即編碼、測(cè)試、交付、安裝、文檔、培訓(xùn)； 6.客戶評(píng)審，獲得客戶的反饋。,5.3.1 風(fēng)險(xiǎn)分析與風(fēng)險(xiǎn)管理,1. 風(fēng)險(xiǎn)因素，應(yīng)從下述角度分析： 產(chǎn)品大小 業(yè)務(wù)相關(guān) 客戶相關(guān) 技術(shù)相關(guān) 2. 風(fēng)險(xiǎn)管理 是開(kāi)發(fā)一種策略對(duì)以上分析出的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行管理： 一為回

10、避(mitigation)不使風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生 第二種辦法是監(jiān)控(monitoring) 第三種辦法是加強(qiáng)管理和做應(yīng)急計(jì)劃(management and contingency planning),開(kāi)發(fā)環(huán)境 組織大小和人員經(jīng)驗(yàn) 重用件相關(guān) 過(guò)程相關(guān),5.3.2 軟件質(zhì)量保證,1. 軟件質(zhì)量保證 軟件質(zhì)量保證的SQA活動(dòng)，貫穿于軟件過(guò)程始終。開(kāi)發(fā)單位成立SQA小組負(fù)責(zé)全面質(zhì)量管理。在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)就要做出SQA計(jì)劃。對(duì)于SQA組的工作不外乎以下幾方面: 各種測(cè)試 測(cè)試軟件是否滿足規(guī)格說(shuō)明的要求。 各種評(píng)審 為多種人員參與的討論會(huì)，以規(guī)格說(shuō)明或各種標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范為準(zhǔn)評(píng)價(jià)各項(xiàng)軟件工作 各種審計(jì) 審計(jì)(Audit

11、)，以職能人員為主審，審查軟件過(guò)程產(chǎn)物是否符合標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)格說(shuō)明書(shū)。 報(bào)告和記錄 所有測(cè)試、評(píng)審、審計(jì)都要詳細(xì)記錄并寫(xiě)出報(bào)告，報(bào)告和記錄均要整理、歸檔 2. 軟件質(zhì)量保證計(jì)劃 以上活動(dòng)均應(yīng)在項(xiàng)目計(jì)劃中列出子計(jì)劃,5.3.2 項(xiàng)目進(jìn)度與追蹤,1.過(guò)程分解 2. 時(shí)限圖 3. 項(xiàng)目追蹤,5.3.4 項(xiàng)目計(jì)劃,項(xiàng)目計(jì)劃列出軟件開(kāi)發(fā)所做的工作。一般的陳述是“做什么”，特殊的陳述是“做多少”和“多長(zhǎng)時(shí)間” 5.4 軟件配置管理 1. 軟件配置項(xiàng)和基線 軟件工程過(guò)程各項(xiàng)活動(dòng)的產(chǎn)物(程序、文檔、數(shù)據(jù))經(jīng)評(píng)審或?qū)徟蠖挤Q之為軟件配置項(xiàng)(SCI)，第一次交付的軟件配置項(xiàng)構(gòu)成基線(Base line)配置項(xiàng),2. 配

12、置管理的任務(wù),軟件配置管理(SCM)的主要任務(wù)是每當(dāng)有了更改, 與其相關(guān)的軟件配置項(xiàng)均應(yīng)得到正確處理 標(biāo)識(shí)軟件配置項(xiàng) 版本控制 變更控制 審計(jì)與報(bào)告 每當(dāng)有了改變則按既定的規(guī)程修改并刷新軟件版本; 向有關(guān)人員發(fā)出配置狀態(tài)報(bào)告、標(biāo)識(shí)、審計(jì)、版本控制、變更控制、報(bào)告這五項(xiàng)工作目前已開(kāi)發(fā)出許多自動(dòng)工具可以自動(dòng)完成,5.5 軟件重用,指在一個(gè)軟件項(xiàng)目中直接使用以前項(xiàng)目中的產(chǎn)物, 而非重用某些工具, 也就是把歷史上做過(guò)的東西納入到新項(xiàng)目中 1. 重用過(guò)程 2. 支持重用的環(huán)境：從過(guò)程重用的觀點(diǎn), 以下十種軟件過(guò)程產(chǎn)物均可以重用: (1)項(xiàng)目計(jì)劃 特別有關(guān)SQA之類的活動(dòng)均可成段重用。 (2)費(fèi)用估算 相

13、似工作量的項(xiàng)目重用。 (3)體系結(jié)構(gòu) 相近的體系結(jié)構(gòu)(一般以模板描述)利用模板生成實(shí)例。 (4)需求模型和規(guī)格說(shuō)明 重用模型圖和成段文字。 (5)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)、界面、過(guò)程、對(duì)象的描述。 (6)源代碼 直接用已驗(yàn)證過(guò)的源代碼。 (7)各種文檔 大部分可拷貝, 或在拷貝基礎(chǔ)上修改成新文檔。 (8)人機(jī)界面 GUI是最成功的重用件, 有時(shí)占應(yīng)用軟件代碼量的60%。 (9)測(cè)試用例 設(shè)計(jì)、代碼重用必然可重用。 (10)數(shù)據(jù) 內(nèi)部表格、列表、文件。,3. 構(gòu)件與構(gòu)件重用,構(gòu)件(Component)是可重用的，具有獨(dú)立性的軟件單元，是用來(lái)構(gòu)造其它軟件的部件 構(gòu)件具有以下特點(diǎn)： (1)構(gòu)件是具有獨(dú)立性的、被封

14、裝好、具有自描述能力的軟件單元。它必須能夠識(shí)別自己的屬性、存取方法和事件。構(gòu)件不依賴于開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在二進(jìn)制級(jí)上實(shí)現(xiàn)重用性。 (2)構(gòu)件本身不是一個(gè)完整的應(yīng)用程序，構(gòu)件可以組裝成為應(yīng)用程序。在編寫(xiě)構(gòu)件時(shí)，構(gòu)件今后將如何被組裝是不可知的； (3)構(gòu)件都有被定義好的接口，只能通過(guò)這些接口來(lái)操縱構(gòu)件； (4)構(gòu)件之間可以交互，交互雙方可以是位于相同的應(yīng)用程序、相同的計(jì)算機(jī)、不同的計(jì)算機(jī)、不同的操作系統(tǒng)等。 (5)構(gòu)件可以被擴(kuò)展。,5.6 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境,程序(軟件)的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行都是在支持軟件的基礎(chǔ)上作出的。這些支持軟件的總和我們稱之為軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境(Environment) 早期的環(huán)境只有最必要的軟件工具: 語(yǔ)言的編譯器、連接器、加載和運(yùn)行工具、排錯(cuò)(debugging)工具, 終端顯示和編輯工具。我們稱最小環(huán)境工具集 1. CASE工具概述 70年代中期, 軟件工程師迫于軟件危機(jī)的壓力, 提出了計(jì)算機(jī)輔助軟件工程(CASE)的設(shè)想, 開(kāi)發(fā)出一系列工具盡量使軟件過(guò)程的各項(xiàng)活動(dòng)自動(dòng)化、半自動(dòng)化 信息工程工具、過(guò)程模型和管理工具、項(xiàng)目計(jì)劃工