軟件工程是指導(dǎo)計算機軟件開發(fā)和維護的工程學(xué)科

1、軟件工程是指導(dǎo)計算機軟件開發(fā)和維護的工程學(xué)科。采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)與維護軟件，把經(jīng)過時間考驗而證明正確的管理技術(shù)和當前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來，這就是軟件工程。軟件工程強調(diào)使用生存周期方法學(xué)和各種結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。它們是在七十年代為了對付應(yīng)用軟件日益增長的復(fù)雜程度、漫長的開發(fā)周期以及用戶對軟件產(chǎn)品經(jīng)常不滿意的狀況而發(fā)展起來的。人類解決復(fù)雜問題時普遍采用的一個策略就是“各個擊破”，也就是對問題進行分解然后再分別解決各個子問題的策略。軟件工程采用的生存周期方法學(xué)就是從時間角度對軟件開發(fā)和維護的復(fù)雜問題進行分解，把軟件生存的漫長周期依次劃分為若干個階段，每個階段有相對

2、獨立的任務(wù)，然后逐步完成每個階段的任務(wù)。采用軟件工程方法論開發(fā)軟件的時候，從對任務(wù)的抽象邏輯分析開始，一個階段一個階段地進行開發(fā)。前一個階段任務(wù)的完成是開始進行后一個階段工作的前提和基礎(chǔ)，而后一階段任務(wù)的完成通常是使前一階段提出的解法更進一步具體化，加進了更多的物理細節(jié)。每一個階段的開始和結(jié)束都有嚴格標準，對于任何兩個相鄰的階段而言，前一階段的結(jié)束標準就是后一階段的開始標準。在每一個階段結(jié)束之前都必須進行正式嚴格的技術(shù)審查和管理復(fù)審，從技術(shù)和管理兩方面對這個階段的開發(fā)成果進行檢查，通過之后這個階段才算結(jié)束；如果檢查通不過，則必須進行必要的返工，并且返工后還要再經(jīng)過審查。審查的一條主要標準就是每

3、個階段都應(yīng)該交出“最新式的”（即和所開發(fā)的軟件完全一致的）高質(zhì)量的文檔資料，從而保證在軟件開發(fā)工程結(jié)束時有一個完整準確的軟件配置交付使用。文檔是通信的工具，它們清楚準確地說明了到這個時候為止，關(guān)于該項工程已經(jīng)知道了什么，同時確立了下一步工作的基礎(chǔ)。此外，文檔也起備忘錄的作用，如果文檔不完整，那么一定是某些工作忘記做了，在進入生存周期的下一階段之前，必須補足這些遺漏的細節(jié)。在完成生存周期每個階段的任務(wù)時，應(yīng)該采用適合該階段任務(wù)特點的系統(tǒng)化的技術(shù)方法，結(jié)構(gòu)分析或結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)。把軟件生存周期劃分成若干個階段，每個階段的任務(wù)相對獨立，而且比較簡單，便于不同人員分工協(xié)作，從而降低了整個軟件開發(fā)工程的困難

4、程度；在軟件生存周期的每個階段都采用科學(xué)的管理技術(shù)和良好的技術(shù)方法，而且在每個階段結(jié)束之前都從技術(shù)和管理兩個角度進行嚴格的審查，合格之后才開始下一階段的工作，這就使軟件開發(fā)工程的全過程以一種有條不紊的方式進行，保證了軟件的質(zhì)量，特別是提高了軟件的可維護性。總之，采用軟件工程方法論可以大大提高軟件開發(fā)的成功率，軟件開發(fā)的生產(chǎn)率也能明顯提高。目前劃分軟件生存周期階段的方法有許多種，軟件規(guī)模、種類、開發(fā)方式、開發(fā)環(huán)境以及開發(fā)時使用的方法論都影響軟件生存周期階段的劃分。在劃分軟件生存周期的階段時應(yīng)該遵循的一條基本原則就是使各階段的任務(wù)彼此間盡可能相對獨立，同一階段各項任務(wù)的性質(zhì)盡可能相同，從而降低每個

5、階段任務(wù)的復(fù)雜程度，簡化不同階段之間的了解，有利于軟件開發(fā)工程的組織管理。一般說來，軟件生存周期由軟件定義、軟件開發(fā)和軟件維護三個時期組成，每個時期又進一步劃分成若干個階段。下面的論述主要針對應(yīng)用軟件，對系統(tǒng)軟件也基本適用。軟件定義時期的任務(wù)是確定軟件開發(fā)工程必須完成的總目標；確定工程的可行性，導(dǎo)出實現(xiàn)工程目標應(yīng)該采用的策略及系統(tǒng)必須完成的功能；估計完成該項工程需要的資源和成本，并且制定工程進度表。這個時期的工作通常又稱為系統(tǒng)分析，由系統(tǒng)分析員負責完成。軟件定義時期通常進一步劃分成三個階段，即問題定義、可行性研究和需求分析。開發(fā)時期具體設(shè)計和實現(xiàn)在前一個時期定義的軟件，它通常由下述四個階段組成

6、：總體設(shè)計，詳細設(shè)計，編碼和單元測試，綜合測試。維護時期的主要任務(wù)是使軟件持久地滿足用戶的需要。具體地說，當軟件在使用過程中發(fā)現(xiàn)錯誤時應(yīng)該加以改正；當環(huán)境改變時應(yīng)該修改軟件以適應(yīng)新的環(huán)境；當用戶有新要求時應(yīng)該及時改進軟件滿足用戶的新需要。通常對維護時期不再進一步劃分階段，但是每一次維護活動本質(zhì)上都是一次壓縮和簡化了的定義和開發(fā)過程。下面扼要介紹軟件生存周期每個階段的基本任務(wù)和結(jié)束標準。問題定義問題定義階段必須回答的關(guān)鍵問題：“要解決的問題是什么？”如果不知道問題是什么就試圖解決這個問題，顯然是盲目的，只會白白浪費時間和金錢，最終得出的結(jié)果很可能是毫無意義的。盡管確切地定義問題的必要性是十分明顯

7、的，但是在實踐中它卻可能是最容易被忽視的一個步驟。通過問題定義階段的工作，系統(tǒng)分析員應(yīng)該提出關(guān)于問題性質(zhì)、工程目標和規(guī)模的書面報告。通過對系統(tǒng)的實際用戶和使用部門負責人的訪問調(diào)查，分析員扼要地寫出他對問題的理解，并在用戶和使用部門負責人的會議上認真討論這份書面報告，澄清含糊不精的地方，改正理解不正確的地方，最后得出一份雙方都滿意的文檔。問題定義階段是軟件生存周期中最簡短的階段，一般只需要一天甚至更少的時間?？尚行匝芯?。這個階段要回答的關(guān)鍵問題：“對于上一個階段所確定的問題有行得通的解決辦法嗎？”為了回答這個問題，系統(tǒng)分析員需要進行一次大大壓縮和簡化了的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程，也就是在較抽象的高層

8、次上進行的分析和設(shè)計的過程。可行性研究應(yīng)該比較簡短，這個階段的任務(wù)不是具體解決問題，而是研究問題的范圍，探索這個問題是否值得去解，是否有可行的解決辦法。在問題定義階段提出的對工程目標和規(guī)模的報告通常比較含糊?？尚行匝芯侩A段應(yīng)該導(dǎo)出系統(tǒng)的高層邏輯模型（通常用數(shù)據(jù)流圖表示），并且在此基礎(chǔ)上更準確、更具體地確定工程規(guī)模和目標。然后分析員更準確地估計系統(tǒng)的成本和效益，對建議的系統(tǒng)進行仔細的成本效益分析是這個階段的主要任務(wù)之一?？尚行匝芯康慕Y(jié)果是使用部門負責人做出是否繼續(xù)進行這項工程的決定的重要依據(jù)，一般說來，只有投資可能取得較大效益的那些工程項目才值得繼續(xù)進行下去?？尚行匝芯恳院蟮哪切╇A段將需要投入要

9、多的人力物力。及時中止不值得投資的工程項目，可以避免更大的浪費。需求分析這個階段的任務(wù)仍然不是具體地解決問題，而是準確地確定“為了解決這個問題，目標系統(tǒng)必須做什么”，主要是確定目標系統(tǒng)必須具備哪些功能。用戶了解他們所面對的問題，知道必須做什么，但是通常不能完整準確地表達出他們的要求，更不知道怎樣利用計算機解決他們的問題；軟件開發(fā)人員知道怎樣使用軟件實現(xiàn)人們的要求，但是對特定用戶的具體要求并不完全清楚。因此系統(tǒng)分析員在需求分析階段必須和用戶密切配合，充分交流信息，以得出經(jīng)過用戶確認的系統(tǒng)邏輯模型。通常用數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡要的算法描述表示系統(tǒng)的邏輯模型。在需求分析階段確定的系統(tǒng)邏輯模型是以后設(shè)

10、計和實現(xiàn)目標系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此必須準確完整地體現(xiàn)用戶的要求。系統(tǒng)分析員通常都是計算機軟件專家，技術(shù)專家一般都喜歡很快著手進行具體設(shè)計，然而，一旦分析員開始談?wù)摮绦蛟O(shè)計的細節(jié)，就會脫離用戶，使他們不能繼續(xù)提出他們的要求和建議。較件工程使用的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計的方法為每個階段都規(guī)定了特定的結(jié)束標準，需求分析階段必須提出完整準確的系統(tǒng)邏輯模型，經(jīng)過用戶確認之后才能進入下一個階段，這就可以有效地防止和克服急于著手進行具體設(shè)計的傾向?？傮w設(shè)計。這個階段必須回答的關(guān)鍵問題是：“概括地說，應(yīng)該如何解決這個問題？”首先，應(yīng)該考慮幾種可能的解決方案。列如，目標系統(tǒng)的一些主要功能是用計算機自動完成還是用人工完成；如果使用

11、計算機，那么是使用批處理方式還是人機交互方式；信息存儲使用傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫。通常至少應(yīng)該考慮下述幾類可能的方案：低成本的解決方案。系統(tǒng)只能完成最必要的工作，不能多做一點額處的工作。中等成本的解決方案。這樣的系統(tǒng)不僅能夠很好地完成預(yù)定的任務(wù)，使用起來很方便，而且可能還具有用戶沒有具體指定的某些功能和特點。雖然用戶沒有提出這些具體要求，但是系統(tǒng)分析員根據(jù)自己的知識和經(jīng)驗斷定，這些附加的能力在實踐中將證明是很有價值的。高成本的“十全十美”的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)具有用戶可能希望有的所有功能和特點。系統(tǒng)分析員應(yīng)該使用系統(tǒng)流程圖或其他工具描述每種可能的系統(tǒng)，估計每種方案的成本和效益，還應(yīng)該在充分權(quán)衡各

12、種方案的利弊的基礎(chǔ)上，推薦一個較好的系統(tǒng)（最佳方案），并且制定實現(xiàn)所推薦的系統(tǒng)的詳細計劃。如果用戶接受分析員推薦的系統(tǒng)，則可以著手完成本階段的另一項主要工作。上面的工作確定了解決問題的策略以及目標系統(tǒng)需要哪些程序，但是，怎樣設(shè)計這些程序呢？結(jié)構(gòu)設(shè)計的一條基本原理就是程序應(yīng)該模塊化，也就是一個大程序應(yīng)該由許多規(guī)模適中的模塊按合理的層次結(jié)構(gòu)組織而成。總體設(shè)計階段的第二項主要任務(wù)就是設(shè)計軟件的結(jié)構(gòu)，也就是確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的關(guān)系。通常用層次圖或結(jié)構(gòu)圖描繪軟件的結(jié)構(gòu)。詳細設(shè)計?？傮w設(shè)計階段以比較抽象概括的方式提出了解決問題的辦法。詳細設(shè)計階段的任務(wù)就是把解法具體化，也就是回答下面這個關(guān)鍵

13、問題：“應(yīng)該怎樣具體地實現(xiàn)這個系統(tǒng)呢？”這個階段的任務(wù)還不是編寫程序，而是設(shè)計出程序的詳細規(guī)格說明。這種規(guī)格說明的作用很類似于其他工程領(lǐng)域中工程師經(jīng)常使用的工程藍圖，它們應(yīng)該包含必要的細節(jié)，程序員可以根據(jù)它們寫出實際的程序代碼。通常用圖（層次圖加輸入處理輸出圖）或語言（過程設(shè)計語言）描述詳細設(shè)計的結(jié)果。編碼和單元測試。這個階段的關(guān)鍵任務(wù)是寫出正確的容易理解、容易維護的程序模塊。程序員應(yīng)該根據(jù)目標系統(tǒng)的性質(zhì)和實際環(huán)境，選取一種適當?shù)母呒壋绦蛟O(shè)計語言（必要時用匯編語言），把說細設(shè)計的結(jié)果翻譯成用選定的語言書寫的程序，并且仔細測試編寫出的每一個模塊。綜合測試。這個階段的關(guān)鍵任務(wù)是通過各種類型的測試（

14、及相應(yīng)的調(diào)試）使軟件達到預(yù)定的要求。最基本的測試是集成測試和驗收測試。所謂集成測試是根據(jù)設(shè)計的軟件結(jié)構(gòu)，把經(jīng)過單元測試檢驗的模塊按某種選定的策略裝配起來，在裝配過程中對程序進行必要的測試。所謂驗收測試則是按照規(guī)格說明書的規(guī)定（通常在需求分析階段確定），由用戶（或在用戶積極參加下）對目標系統(tǒng)進行驗收。必要時還可以再通過現(xiàn)場測試或平行運行等方法對目標系統(tǒng)進一步測試檢驗。為了使用戶能夠積極參加驗收測試，并且在系統(tǒng)投入生產(chǎn)性運行以后能夠正確有效地使用這個系統(tǒng)，通常需要以正式的或非正式的方式對用戶進行培訓(xùn)。通過對軟件測試結(jié)果的分析可以預(yù)測軟件的可靠性；反之，根據(jù)對軟件可靠性的要求也可以決定測試和調(diào)試過程什么時候可以結(jié)束。應(yīng)該用正式的文檔資料把測試計劃、詳細測試方案以及實際測試結(jié)果保存下來，做為軟件配置的一個組成成分。軟件維護。維護階段的關(guān)鍵任務(wù)是，通過各種必要的維護活動使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要。通常有四類維護活動：改正性維護，也就是診斷和改正在使用過程中發(fā)現(xiàn)的軟件錯誤；適應(yīng)性維護，即修改軟件以適應(yīng)環(huán)境的變化；完善性維護，即根據(jù)用戶的要求改進或擴充軟件使它更完善；預(yù)防性維護，即修改軟件為將來的維護活動預(yù)先做準備。雖然沒有把維護階段進一步劃分成更小的階段，但是實際上每一項維護活動都應(yīng)該經(jīng)過提出維護要求（或報告問題），分析維護要求，提出維護要求，提出維護方案，審批維護方案，確