第一章軟件工程概述

1、軟件建模與軟件建模與UML (54學時)高AOYEXUST.EDU.CN軟件建模與軟件建模與UML 教材及參考書：軟件建模與UML 高曄 .等 西安科技大學 2008.6UML與軟件建模 徐寶文.等 清華大學出版社 2006.1UML面向對象建模與設計 Michael Blaha/James Rumbaugh 著 車皓陽等譯 人民郵電出版社 2006.1 （第2版）UML基礎與Rose建模教程 蔡敏.等 人民郵電出版社 2006.1 UML參考手冊 James Rumbaugh 等著 UMLChina譯 機械工業(yè)出版社 2005.2 （第2版）UML2.0 學習指南

2、Russ Miles等著 汪青青譯 清華大學出版社 2007.2軟件建模與軟件建模與UML 課程簡介：（前導課程：面向對象程序設計，數據庫技術 ） 本課程主要介紹軟件建模的基本概念，面向對象的統(tǒng)一建模語言（UML），統(tǒng)一軟件開發(fā)過程，軟件建模的環(huán)境，及其應用UML進行面向對象分析、設計、實現建模。軟件建模與軟件建模與UML 主要內容： 包括面向對象的基本概念及面向對象方法學；建模概論及軟件建模；統(tǒng)一軟件開發(fā)過程RUP；統(tǒng)一建模語言UML；軟件建模環(huán)境Rational Rose及其使用； UML的軟件架構和模型視圖；實例化介紹用例模型、邏輯模型、實現與環(huán)境模型的構建技術；對象約束語言及其應用等。

3、第一章第一章 軟件工程概述軟件工程概述 4 第一節(jié)第一節(jié) 軟件危機與軟件工程軟件危機與軟件工程 4 第二節(jié)第二節(jié) 傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法學傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法學 4 第三節(jié)第三節(jié) 面向對象方法學面向對象方法學 4 第四節(jié)第四節(jié) 軟件過程軟件過程 第一節(jié)第一節(jié) 軟件危機與軟件工程軟件危機與軟件工程41、計算機軟件及其特性、計算機軟件及其特性 42、軟件危機、軟件危機 43、軟件工程、軟件工程 1、計算機軟件及其特性、計算機軟件及其特性 計算機軟件是在計算機程序概念的基礎計算機軟件是在計算機程序概念的基礎上發(fā)展而形成的，是與計算機系統(tǒng)操作有關上發(fā)展而形成的，是與計算機系統(tǒng)操作有關的程序、規(guī)程、規(guī)則及其文

4、檔和數據的統(tǒng)稱。的程序、規(guī)程、規(guī)則及其文檔和數據的統(tǒng)稱。由兩部分構成：一是機器可執(zhí)行的程序由兩部分構成：一是機器可執(zhí)行的程序以及有關的數據；二是機器不可執(zhí)行的，與以及有關的數據；二是機器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運行維護、培訓和使用有關的文軟件開發(fā)、運行維護、培訓和使用有關的文檔。檔。1、計算機軟件及其特性、計算機軟件及其特性 4軟件有以下幾個方面的特性：軟件有以下幾個方面的特性： 1）復雜性；復雜性； 2）抽象性；抽象性； 3）使用的獨特性；使用的獨特性； 4）開發(fā)過程特性；開發(fā)過程特性； 5）維護特性；維護特性； 6）知識產權保護知識產權保護。2、軟件危機、軟件危機 “軟件危機軟件危機”是指

5、在計算機軟件的是指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。重問題。 這些問題不僅僅是不能正常運行的這些問題不僅僅是不能正常運行的軟件才具有的，實際上幾乎所有軟件軟件才具有的，實際上幾乎所有軟件都不同程度地存在這些問題。都不同程度地存在這些問題。 2、軟件危機、軟件危機 4 “軟件危機軟件危機”的突出表現的突出表現 1）對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很不準確。不準確。 2）用戶對用戶對“已完成的已完成的”軟件系統(tǒng)不滿意軟件系統(tǒng)不滿意的現象經常發(fā)生。的現象經常發(fā)生。 3）軟件產品的質量常?？坎蛔?。軟件產品的質量常常靠不住

6、。 2、軟件危機、軟件危機 4）軟件常常是不可維護的。軟件常常是不可維護的。 5）軟件通常沒有適當的文檔資料。軟件通常沒有適當的文檔資料。 6）軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占比例逐年上升。比例逐年上升。2、軟件危機、軟件危機 4產生產生“軟件危機軟件危機”的原因的原因 1）用戶需求不明確用戶需求不明確 2）缺乏正確的理論指導缺乏正確的理論指導 3）軟件開發(fā)規(guī)模越來越大軟件開發(fā)規(guī)模越來越大 4）軟件開發(fā)復雜度越來越高軟件開發(fā)復雜度越來越高 3、軟件工程、軟件工程 1993年年IEEE給出了一個更全面更具體的給出了一個更全面更具體的定義：定義：“軟件工程是：軟件工

7、程是：把系統(tǒng)的、規(guī)范的、把系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的途徑應用于軟件開發(fā)、運行和維護可度量的途徑應用于軟件開發(fā)、運行和維護過程，也就是把工程應用于軟件；過程，也就是把工程應用于軟件；研究研究中提到的途徑。中提到的途徑?！标P于工程學的定義 4一種藝術或者科學，將純粹的科學知識付諸實踐，例如物理學或者化學，以及建筑學如橋梁、房屋、礦山、輪船和化學種植等。4工程師的行動、工作或者職業(yè)。4熟練的或者巧妙的發(fā)明創(chuàng)造；機動。 關于工程學的定義 Engineers Council for Professional Development “根據科學原則設計或者開發(fā)結構、機械、儀器或者制造工藝的創(chuàng)造性應用，或者通

8、過結合利用它們；或者根據對它們設計的完全認識進 行建造或操作；或者在指定的操作條件下預見它們的行為；所有都作為一種有意的功能，對于生命和財產的操作和安全的經濟學?！?關于工程學的定義 Maurice Williams (WPI 08) 針對工程學的定義提出一個簡短的但是深刻而富有洞察力的評論。 “無論您如何看待工程學這個詞，總是會聯想到設計和建造這兩個詞語，正如同軟件行業(yè)中的設計和開發(fā)一樣?！?、軟件工程、軟件工程 1993年年IEEE給出了一個更全面更具體的給出了一個更全面更具體的定義：定義：“軟件工程是：軟件工程是：把系統(tǒng)的、規(guī)范的、把系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的途徑應用于軟件開發(fā)、運行和維護

9、可度量的途徑應用于軟件開發(fā)、運行和維護過程，也就是把工程應用于軟件；過程，也就是把工程應用于軟件；研究研究中提到的途徑。中提到的途徑?！?、軟件工程軟件工程 4軟件工程的框架可概括為：軟件工程的框架可概括為： 1）軟件工程目標軟件工程目標 2）軟件工程過程軟件工程過程 3）軟件工程的原則是指圍繞工程設計、軟件工程的原則是指圍繞工程設計、工程支持以及工程管理在軟件開發(fā)過程工程支持以及工程管理在軟件開發(fā)過程中必須遵循的原則。中必須遵循的原則。 3、軟件工程、軟件工程 軟件工程框架：軟件工程框架：3、軟件工程、軟件工程 4軟件工程四項基本原則：軟件工程四項基本原則： 1）選取適宜開發(fā)范型。選取適宜開

10、發(fā)范型。 2）采用合適的設計方法。采用合適的設計方法。 3）提供高質量的工程支持。提供高質量的工程支持。 4）重視開發(fā)過程的管理。重視開發(fā)過程的管理。 3、軟件工程、軟件工程 4軟件工程層次軟件工程層次第二節(jié)第二節(jié) 傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法學傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法學41、控制復雜性的原則、控制復雜性的原則 42、描述工具（建模語言）、描述工具（建模語言） 43、過程管理與質量保證、過程管理與質量保證 44、傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法存在的問題、傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法存在的問題 1、控制復雜性的原則、控制復雜性的原則4開發(fā)人員為了便于理解、描述系統(tǒng)，遵開發(fā)人員為了便于理解、描述系統(tǒng)，遵循以下分析、設計原則，達到有效控制復

11、雜循以下分析、設計原則，達到有效控制復雜性的目的。性的目的。 1）抽象抽象 2）分解分治，逐步求精分解分治，逐步求精 3）推遲實現推遲實現 4）信息隱蔽、信息局部化信息隱蔽、信息局部化 5）模塊化模塊化 2、描述工具（建模語言）、描述工具（建模語言）4系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖4HIPO圖（層次圖圖（層次圖+輸入處理輸出圖）輸入處理輸出圖） 4Yourdon結構圖結構圖 4以及以及N-S圖、圖、PAD圖、程序流程圖、圖、程序流程圖、PDL2、描述工具（建模語言）、描述工具（建模語言）庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖2、描述工具（建模語言）、描述工具（建模語言）物業(yè)管理系統(tǒng)的層次圖物業(yè)

12、管理系統(tǒng)的層次圖 2、描述工具（建模語言）、描述工具（建模語言）求最佳解的求最佳解的Yourdon圖圖 3、過程管理與質量保證、過程管理與質量保證4過程管理就是通過計劃、組織和控制等一過程管理就是通過計劃、組織和控制等一系列活動，合理地分配和使用各種資源，以達到系列活動，合理地分配和使用各種資源，以達到既定目標的過程。既定目標的過程。4軟件質量保證的措施主要有：基于非執(zhí)行軟件質量保證的措施主要有：基于非執(zhí)行的測試和基于執(zhí)行的測試。的測試和基于執(zhí)行的測試。 4、傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法存在的問題、傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法存在的問題 1）需求分析時存在著認識事物和描述事物方需求分析時存在著認識事物和描述事物方面的

13、不足面的不足 2）對需求變化的適應性不強對需求變化的適應性不強 3）可重用性差可重用性差 第三節(jié)第三節(jié) 面向對象方法學面向對象方法學41、面向對象方法學概述、面向對象方法學概述 42、面向對象的基本概念、面向對象的基本概念 43、面向對象模型及建模語言、面向對象模型及建模語言 1、面向對象方法學概述、面向對象方法學概述4面向對象方法是從現實世界中客觀存在的面向對象方法是從現實世界中客觀存在的事物出發(fā)來構造軟件，并在系統(tǒng)構造過程中盡可事物出發(fā)來構造軟件，并在系統(tǒng)構造過程中盡可能運用人類自然的思維方式?？梢愿爬橐韵聨啄苓\用人類自然的思維方式?？梢愿爬橐韵聨讉€方面?zhèn)€方面 ：1）認為客觀世界是由各

14、種對象組成的，任認為客觀世界是由各種對象組成的，任何事物都是對象，復雜的對象可以由比較簡單的何事物都是對象，復雜的對象可以由比較簡單的對象以某種方式組合而成。對象以某種方式組合而成。 1、面向對象方法學概述、面向對象方法學概述 2）事物的靜態(tài)特征用對象的屬性來表示，事事物的靜態(tài)特征用對象的屬性來表示，事物的動態(tài)特征用對象的操作來表示。物的動態(tài)特征用對象的操作來表示。 3）通過在不同程度上運用抽象原則，可以得通過在不同程度上運用抽象原則，可以得到較一般的類和較特殊的類。到較一般的類和較特殊的類。 4）對象之間通過消息進行通信，以實現對象對象之間通過消息進行通信，以實現對象之間的動態(tài)聯系。之間的動

15、態(tài)聯系。1、面向對象方法學概述、面向對象方法學概述4面向對象方法的優(yōu)點面向對象方法的優(yōu)點: 1）與人們習慣的思維方法一致與人們習慣的思維方法一致 2）系統(tǒng)的穩(wěn)定性好系統(tǒng)的穩(wěn)定性好 3）軟件具有可重用性軟件具有可重用性 4）軟件具有可維護性軟件具有可維護性2、面向對象的基本概念、面向對象的基本概念1）對象對象 ：在面向對象的系統(tǒng)模型中，：在面向對象的系統(tǒng)模型中，對象是構成系統(tǒng)的一個基本單位，它是指對象是構成系統(tǒng)的一個基本單位，它是指問題域中某些事物的抽象，反映該事物在問題域中某些事物的抽象，反映該事物在系統(tǒng)中需要保存的信息和發(fā)揮的作用，是系統(tǒng)中需要保存的信息和發(fā)揮的作用，是由數據和施加于數據之上

16、的操作組成的封由數據和施加于數據之上的操作組成的封裝體。裝體。 2、面向對象的基本概念、面向對象的基本概念2）類類 ：類就是一類事物的統(tǒng)稱，類實際上：類就是一類事物的統(tǒng)稱，類實際上就是一個分類的標準，符合這個分類標準的對象就是一個分類的標準，符合這個分類標準的對象都屬于這個類。都屬于這個類。 汽車的類圖汽車的類圖2、面向對象的基本概念、面向對象的基本概念 3）實例實例 ：類描述實例的行為和屬性（結：類描述實例的行為和屬性（結構），實例（對象）是類的屬性數據具體化構），實例（對象）是類的屬性數據具體化的結果，實例的當前狀態(tài)由在實例上執(zhí)行的的結果，實例的當前狀態(tài)由在實例上執(zhí)行的操作來定義，每個實例

17、有惟一的標識。操作來定義，每個實例有惟一的標識。 4）封裝：是指把對象的外部特征與內部實封裝：是指把對象的外部特征與內部實現細節(jié)分開，使得一個對象的外部特征對其現細節(jié)分開，使得一個對象的外部特征對其它對象來說是可訪問的，而它的內部細節(jié)對它對象來說是可訪問的，而它的內部細節(jié)對其它對象是隱蔽的。其它對象是隱蔽的。 2、面向對象的基本概念、面向對象的基本概念 5）消息消息 ：是面向對象系統(tǒng)中實現對象間的：是面向對象系統(tǒng)中實現對象間的通信和請求任務的操作。通信和請求任務的操作。 6）繼承繼承 ：繼承是面向對象描述類之間相似：繼承是面向對象描述類之間相似性的重要機制。性的重要機制。 7）多態(tài)性多態(tài)性 ：

18、同一消息為不同的對象接受時：同一消息為不同的對象接受時可產生完全不同的行動，這種現象稱為多態(tài)可產生完全不同的行動，這種現象稱為多態(tài)性。性。3、面向對象模型及建模語言、面向對象模型及建模語言4 面向對象的軟件開發(fā)技術通常需要建立三種面向對象的軟件開發(fā)技術通常需要建立三種形式的模型，它們分別是描述系統(tǒng)數據結構的對形式的模型，它們分別是描述系統(tǒng)數據結構的對象模型、描述系統(tǒng)控制結構的動態(tài)模型和描述系象模型、描述系統(tǒng)控制結構的動態(tài)模型和描述系統(tǒng)功能的功能模型。統(tǒng)功能的功能模型。4 對象模型主要由對象模型主要由UML的類圖等組成，動態(tài)的類圖等組成，動態(tài)模型主要由模型主要由UML的狀態(tài)圖等組成，功能模型主的

19、狀態(tài)圖等組成，功能模型主要由要由UML的用例圖等組成。的用例圖等組成。 3、面向對象模型及建模語言、面向對象模型及建模語言噴泉模型圖噴泉模型圖第四節(jié)第四節(jié) 軟件過程軟件過程41、瀑布模型、瀑布模型 42、增量過程模型、增量過程模型 43、演化過程模型、演化過程模型 4 瀑布模型瀑布模型 ：稱為經典生命周期模型，：稱為經典生命周期模型，它提出了一個系統(tǒng)的、順序的軟件開發(fā)方它提出了一個系統(tǒng)的、順序的軟件開發(fā)方法，從用戶需求規(guī)格說明開始，通過策劃、法，從用戶需求規(guī)格說明開始，通過策劃、建模、構建和部署的過程，最終提供一個建模、構建和部署的過程，最終提供一個完整的軟件并提供持續(xù)的技術支持。完整的軟件并提供持續(xù)的技術支持。 1、瀑布模型、瀑布模型1、瀑布模型、瀑布模型瀑布模型圖瀑布模型圖2、增量過程模型、增量過程模型4 增量模型以迭代的方式運用瀑布模型。增量模型以迭代的方式運用瀑布模型。隨著