1、軟件工程與技術(shù),北京聯(lián)合大學(xué)信息學(xué)院 廖禮萍 E-Mail: , ,本課程學(xué)習(xí)的目的 本課程的主要內(nèi)容 本課程的特點(diǎn) 本課程的教/學(xué)及考核方式 主要參考書(shū)目 實(shí)驗(yàn)安排,課程簡(jiǎn)介,消除錯(cuò)誤地認(rèn)識(shí) 學(xué)習(xí)軟件工程基本理論 學(xué)習(xí)主流的軟件開(kāi)發(fā)方法 熟悉軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程 掌握軟件開(kāi)發(fā)全過(guò)程中的各重要階段的任務(wù)及相關(guān)描述方法 ； 如何分析問(wèn)題并設(shè)計(jì)出合理的解決方案 如何保證軟件質(zhì)量 培養(yǎng)軟件工程師的基本素質(zhì),一、本課程學(xué)習(xí)目的,1、軟件工程的基本概念及軟件危機(jī) 2、軟件生存周期及軟件開(kāi)發(fā)模型 3、軟件計(jì)劃 4、軟件分析(需求分析) 5、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6、軟件測(cè)試 7、軟件維護(hù) 8、面向?qū)ο筌浖こ?返回,二、

2、 主要內(nèi)容,1、是專(zhuān)業(yè)課； 2、屬“工程”學(xué)科； 3、是一門(mén)需不斷完善的、發(fā)展的、可創(chuàng)新的學(xué)科。,返回,三、課程特點(diǎn),1、主要參考書(shū)目： 軟件工程技術(shù)及應(yīng)用賈鐵軍著 機(jī)械工業(yè)出版社 2、其他參考書(shū)目： a.軟件工程 楊衛(wèi)東譯 人民郵電出版社 b.實(shí)用面向?qū)ο筌浖こ探坛?殷人昆等譯 電子工業(yè)出版社,返回,四、參考教材,第一章 軟件工程概述,本章要點(diǎn),1軟件的定義及軟件發(fā)展過(guò)程 2軟件危機(jī)及軟件工程的產(chǎn)生 3軟件工程學(xué)定義、本課程學(xué)習(xí)的目的,可執(zhí)行部分,不可執(zhí)行部分,一、軟件的定義、特點(diǎn),1軟件的定義 程序 + 數(shù)據(jù) + 文檔 與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的程序、數(shù)據(jù)以及任何與之相關(guān)的文檔的集合。,程序

3、,1軟件的定義： 什么是程序(1/2)： 程序: 由程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言所描述的、能為計(jì)算機(jī)所識(shí)別、理解和處理的語(yǔ)句序列 程序例子 Main( ) int i, j; / 變量定義 char Str10; i = i + j ; / 語(yǔ)句說(shuō)明 ,一、軟件的定義、特點(diǎn),1軟件的定義： 什么是程序(2/2) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有良好、嚴(yán)格語(yǔ)法和語(yǔ)義 目前程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要有以下幾種類(lèi)型 面向機(jī)器: 如匯編語(yǔ)言、機(jī)器語(yǔ)言等 面向過(guò)程: 如Fortran, Pascal, C等等 面向?qū)ο? 如Java等等 面向問(wèn)題: 如結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL等等,一、軟件的定義、特點(diǎn),1軟件的定義： 什么是文檔： 文檔: 記錄軟件

4、開(kāi)發(fā)活動(dòng)和階段性成果、理解軟件所必需的闡述性資料 需求分析文檔、軟件設(shè)計(jì)文擋、用戶文檔等 編寫(xiě)文檔目的 促進(jìn)對(duì)軟件的開(kāi)發(fā),管理和維護(hù)； 便于各種人員(用戶,開(kāi)發(fā)人員)的交流,一、軟件的定義、特點(diǎn),一、軟件的定義、特點(diǎn),2軟件的特點(diǎn) 不會(huì)老化 邏輯產(chǎn)品 (智力, 無(wú)形) 維護(hù)困難和復(fù)雜(完善, 糾錯(cuò)，.) 生產(chǎn)只需復(fù)制 軟件開(kāi)發(fā)性質(zhì)如成本、進(jìn)度等難以估計(jì) 軟件的開(kāi)發(fā)更加依賴(lài)于開(kāi)發(fā)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)、智力、人員的合作、組織和管理,二、軟件的發(fā)展過(guò)程 1、20世紀(jì)50年代60年代初：程序設(shè)計(jì)階段 特點(diǎn)：個(gè)體化；只有程序清單；以硬件發(fā)展為主 2、20世紀(jì)60年代初70年代初：程序系統(tǒng)階段 特點(diǎn)：作坊式；軟

5、件數(shù)量劇增；軟件維護(hù)費(fèi)用驚人；提 出“軟件工廠”概念；出現(xiàn)軟件危機(jī) 3、 70年代 90年代：軟件工程階段 軟件成本劇增；硬件技術(shù) （微電子學(xué)）日趨成熟；軟件工程時(shí)代 4、 90年代至今： 現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展（并行計(jì)算機(jī)處理、三層處理模式、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子商務(wù)等）稱(chēng)為：網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,三、軟件危機(jī),1、軟件危機(jī)定義： 軟件在開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中遇到的一系列問(wèn)題 困擾學(xué)術(shù)界和工業(yè)界 用戶對(duì)軟件開(kāi)發(fā)缺乏信心 軟件開(kāi)發(fā)的高投入和高風(fēng)險(xiǎn),Crisis！,三、軟件危機(jī),2、軟件危機(jī)的表現(xiàn)(1 of 3) 成本高 IBM 360 OS, 5000多人年，耗時(shí)4年(19631966)，花費(fèi)2億多

6、美元 美國(guó)空軍：1955年軟件占總費(fèi)用(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的18%，70年60%，85年達(dá)到85 美國(guó)全球軍事指揮控制系統(tǒng)，硬件1億美元，軟件高達(dá)7.2億美元 計(jì)算機(jī)軟件和硬件費(fèi)用比,三、軟件危機(jī),2、軟件危機(jī)的表現(xiàn)(2 of 3) 軟件質(zhì)量得不到保證 軟件應(yīng)用面的擴(kuò)大：科學(xué)計(jì)算、軍事、航空航天、工業(yè)控制、企業(yè)管理、辦公、家庭 軟件越來(lái)越多的應(yīng)用于安全猶關(guān)(safety critical)的系統(tǒng)，對(duì)軟件質(zhì)量提出更高的要求 80年代歐洲亞麗安娜火箭的發(fā)射失敗，原因是軟件錯(cuò)誤 美國(guó)阿托拉斯火箭的發(fā)射失敗，原因是軟件故障 英國(guó)1986年開(kāi)發(fā)的辦公室信息系統(tǒng)Folios經(jīng)4年，因性能達(dá)不到要求，1989年取

7、消 日本第5代機(jī)因?yàn)檐浖?wèn)題在投入50億美元后于1993年下馬 由于軟件質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致失敗的軟件項(xiàng)目非常多,三、軟件危機(jī),2、軟件危機(jī)的表現(xiàn)(3 of 3) 進(jìn)度難以控制 項(xiàng)目延期比比皆是 由于進(jìn)度問(wèn)題而取消的軟件項(xiàng)目較常見(jiàn) 只有一小部分的項(xiàng)目能夠按期完成 維護(hù)非常困難 軟件維護(hù)的多樣性 軟件維護(hù)的復(fù)雜性 軟件維護(hù)的副作用,三、軟件危機(jī),3、軟件危機(jī)包含兩方面問(wèn)題 一、如何開(kāi)發(fā)軟件，以滿足不斷增長(zhǎng)，日趨復(fù)雜的需求； 二、如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的軟件產(chǎn)品。 4、軟件危機(jī)產(chǎn)生的原因 邏輯產(chǎn)品，不同于物理產(chǎn)品 復(fù)雜性高 邏輯產(chǎn)品，邏輯復(fù)雜性，遠(yuǎn)高于硬件復(fù)雜性 軟件的復(fù)雜性隨規(guī)模呈指數(shù)級(jí)上升 規(guī)模大 應(yīng)用

8、擴(kuò)大，代碼量，1000萬(wàn)行，仍在不斷膨脹 影響軟件生產(chǎn)率和質(zhì)量的因素比較復(fù)雜 人員的能力和水平 團(tuán)隊(duì)合作 缺乏有效、系統(tǒng)原理、原則、方法和工具的指導(dǎo)和輔助：,5、對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的深層次認(rèn)識(shí)： 開(kāi)發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模和復(fù)雜性的軟件系統(tǒng)與編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序不一樣 正如建設(shè)一個(gè)平房和高樓大廈 建造房屋的過(guò)程 確定和分析需求 房子的總體設(shè)計(jì)（建筑平面圖和建筑透視圖） 房子的詳細(xì)設(shè)計(jì)（建筑平面圖的細(xì)化以及規(guī)格說(shuō)明） 識(shí)別并設(shè)計(jì)房子的組成部分 建造房子的每一個(gè)組成部分 測(cè)試房子的每一個(gè)組成部分 把房子的各個(gè)部分集成在一起，在住戶搬進(jìn)來(lái)之前作最后的修改 大型、復(fù)雜軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)工程，必須按照工程化的方法組織

9、軟件的生產(chǎn)和管理，必須經(jīng)過(guò)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、維護(hù)等一系列軟件過(guò)程和活動(dòng),三、軟件危機(jī),6、解決危機(jī)的技術(shù)途徑 20世紀(jì)60年代爆發(fā)，然而實(shí)際上軟件危機(jī)隨著計(jì)算機(jī)軟件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，只是在此之前其問(wèn)題的嚴(yán)重性沒(méi)有引起人們的關(guān)注和重視 提出有效的方法和工具支持軟件開(kāi)發(fā) 1968年提出軟件工程概念和思想 20世紀(jì)70年代的結(jié)構(gòu)化軟件開(kāi)發(fā)方法 20世紀(jì)80年代的面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法 新的技術(shù): 軟件重用、快速原型、需求工程 典型技術(shù): COM, Java, C+, J2EE, .Net, . 支撐工具和環(huán)境：Jbuilder, Visual Studio, WebLogic, ,三、軟件危機(jī),7

10、、技術(shù)手段不能完全解決軟件危機(jī) 到了20世紀(jì)90年代，軟件危機(jī)依然存在，甚至更為嚴(yán)重 應(yīng)用變得越來(lái)越大和復(fù)雜，技術(shù)變得更加力不從心 錯(cuò)誤的觀念“只要有好的軟件開(kāi)發(fā)方法和工具就能高效率地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件”,三、軟件危機(jī),8、解決危機(jī)的管理途徑 問(wèn)題出在哪里？ 20世紀(jì)80年代末，美國(guó)工業(yè)界開(kāi)始認(rèn)識(shí)到管理的重要性 美國(guó)的一項(xiàng)研究表明，70%的項(xiàng)目由于管理不善導(dǎo)致難以控制進(jìn)步、成本和質(zhì)量； 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)：管理是影響軟件項(xiàng)目成功開(kāi)發(fā)的全局性因素，而技術(shù)只影響局部 如果軟件開(kāi)發(fā)組織不能對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行有效管理，就不能充分發(fā)揮軟件開(kāi)發(fā)方法和工具的潛力，也就不能高效率地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品,三、軟件危

11、機(jī),四、軟件工程的提出,解決軟件危機(jī)？ 硬件發(fā)展？開(kāi)發(fā)人員增加？軟件開(kāi)發(fā)工具的發(fā)展？ 軟件工程！ 由于認(rèn)識(shí)到軟件的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、維護(hù)和傳統(tǒng)的工程規(guī)則有相同的基礎(chǔ)。 1967年NATO的研究組織首次提出“軟件工程” 1968年NATO軟件工程會(huì)議正式提出“軟件工程”概念 1968-至今, 40余年,四、軟件工程的提出,2、軟件工程定義 1968年NATO(北大西洋公約組織)會(huì)議上首次提出軟件工程： 給出了軟件工程的早期定義： 軟件工程是為了經(jīng)濟(jì)地獲得可靠的和能在實(shí)際機(jī)器上高效運(yùn)行的軟件而建立和使用的好的工程原則。（強(qiáng)調(diào)軟件工程的目標(biāo)） IEEE： 軟件工程是（1）將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)

12、用于軟件的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過(guò)程，即將工程化應(yīng)用于軟件中；（2）（1）中所述方法的研究。 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)百科全書(shū)： 所謂軟件工程就是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科。采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來(lái)開(kāi)發(fā)與維護(hù)軟件，把經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最先進(jìn)的技術(shù)方法結(jié)合起來(lái)。,思考：其它更準(zhǔn)確的定義？,五、軟件工程的發(fā)展 1、傳統(tǒng)軟件工程 管理：希望實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的工程化。這方面最為著名的成果就是提出了大家都很熟悉的“瀑布式”生命周期模型。它是在60年代末“軟件危機(jī)”后出現(xiàn)的第一個(gè)生命周期模型。如下所示： 分析 設(shè)計(jì) 編碼 測(cè)試 維護(hù) 后來(lái)，又有人針對(duì)該模型的不足，提出了快

13、速原型法、螺旋模型、噴泉模型等對(duì)“瀑布式”生命周期模型進(jìn)行補(bǔ)充?，F(xiàn)在，它們?cè)谲浖_(kāi)發(fā)的實(shí)踐中被廣泛采用。 認(rèn)識(shí)到了文檔的標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)發(fā)者之間、開(kāi)發(fā)者與用戶之間的交流方式的重要性。 方法：側(cè)重與對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中分析、設(shè)計(jì)的方法的研究。這方面的重要成果就是在70年代風(fēng)靡一時(shí)的結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)方法，即PO（面向過(guò)程的開(kāi)發(fā)或結(jié)構(gòu)化方法）以及結(jié)構(gòu)化的分析、設(shè)計(jì)和相應(yīng)的測(cè)試方法。,六、軟件工程的發(fā)展 2、現(xiàn)代軟件工程 方法： 面向?qū)ο蟮姆治?、設(shè)計(jì)方法（OOA和OOD）的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法發(fā)生了翻天覆地的變化。隨之而來(lái)的是面向?qū)ο蠼ＵZ(yǔ)言（以UML為代表）、軟件復(fù)用、基于組件的軟件開(kāi)發(fā)等新的方法和領(lǐng)域。 管理：

14、從企業(yè)管理的角度提出的軟件過(guò)程管理。即關(guān)注于軟件生存周期中所實(shí)施的一系列活動(dòng)并通過(guò)過(guò)程度量、過(guò)程評(píng)價(jià)和過(guò)程改進(jìn)等涉及對(duì)所建立的軟件過(guò)程及其實(shí)例進(jìn)行不斷優(yōu)化的活動(dòng)使得軟件過(guò)程循環(huán)往復(fù)、螺旋上升式地發(fā)展。其中最著名的軟件過(guò)程成熟度模型是美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究所（SEI）建立的CMM（Capability Maturity Model），即能力成熟度模型。,3、軟件工程三要素 軟件程是一種層次化的技術(shù)。包含了一個(gè)觀點(diǎn)，和三要素，如下圖： 工具 + 方法 + 過(guò)程,軟件工程包括兩方面內(nèi)容： 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)包括軟件開(kāi)發(fā)方法學(xué)、軟件工具和軟件工程環(huán)境。 軟件項(xiàng)目管理包括軟件度量、項(xiàng)目估算、進(jìn)度控制、人員組織、配置管理、項(xiàng)目計(jì)劃等。 軟件工程技術(shù)有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)： 第一，強(qiáng)調(diào)規(guī)范化。 第二，強(qiáng)調(diào)文檔化。,六、克服軟件危機(jī)的途徑,消除 錯(cuò)誤的概念和做法 推廣使用成功的開(kāi)發(fā)技術(shù)和方法 使用軟件工具和軟件工程支持環(huán)境 加強(qiáng)軟件管理,七、軟件工程的基本原理 嚴(yán)格按照軟件生命周期各階