軟件工程-軟件工程學(xué)概論

1.1軟件危機(jī)軟件危機(jī)介紹產(chǎn)生危機(jī)的原因消除危機(jī)的途徑1.2軟件工程1.3軟件生命周期1.4軟件過(guò)程1.1軟件危機(jī)20世紀(jì)60年代中期軟件需求急劇膨脹，軟件維護(hù)工作耗費(fèi)大量的資源1968年北大西洋公約組織的計(jì)算機(jī)專家召開(kāi)國(guó)際會(huì)議，討論軟件危機(jī)問(wèn)題，首次提出軟件工程概念1.1.1軟件危機(jī)介紹什么是軟件危機(jī)?在計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中，

所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題。這些問(wèn)題絕不僅僅是不能正常運(yùn)行的軟件才具有的，

實(shí)際上，幾乎所有軟件都不同程度地存在這些問(wèn)題。包含兩方面的問(wèn)題：

如何開(kāi)發(fā)軟件，以滿足對(duì)軟件日益增長(zhǎng)的需求；

如何維護(hù)軟件，數(shù)量不斷膨脹。軟件危機(jī)表現(xiàn)開(kāi)發(fā)成本和進(jìn)度難以估算和控制，大大超過(guò)預(yù)期用戶對(duì)已完成的軟件不滿意，需求分析不夠充分軟件產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證軟件維護(hù)困難難以改正錯(cuò)誤難以增加新功能軟件通常沒(méi)有合適的文檔資料軟件成本在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總成本中比例逐年上升軟件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率提高的速度，跟不上計(jì)算機(jī)普及速度。幾個(gè)軟件危機(jī)的案例1.1.2產(chǎn)生軟件危機(jī)原因兩個(gè)主要原因：與軟件本身的特點(diǎn)有關(guān)，和軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)的方法不正確有關(guān)。1.1.3消除軟件危機(jī)的途徑消除“軟件就是程序”的錯(cuò)誤觀念軟件=程序+文檔+數(shù)據(jù)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)該是一種組織良好、管理嚴(yán)密、各類人員協(xié)同配合、共同完成的工程項(xiàng)目。非個(gè)人英雄主義使用實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的成功的技術(shù)和方法開(kāi)發(fā)和使用更好的軟件工具。思考問(wèn)題只要是編程高手，不懂軟件工程，也能編出很好的軟件？只要一套好的軟件工程書(shū)籍，就可以解決軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的任何問(wèn)題？只要有最好的開(kāi)發(fā)工具、就能做出優(yōu)秀的軟件？軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)度慢于計(jì)劃，增加程序員來(lái)解決？軟件運(yùn)行較慢，換一臺(tái)機(jī)器？換一種算法？目錄1.1軟件危機(jī)1.2軟件工程1.2.1軟件工程定義1.2.2軟件工程原理1.2.3軟件工程方法學(xué)1.3軟件生命周期1.4軟件過(guò)程軟件工程的本質(zhì)特性軟件工程關(guān)注于大型程序/系統(tǒng)的構(gòu)造軟件工程的中心課題是控制復(fù)雜性

邏輯—>文檔分而治之可管理

軟件經(jīng)常變化開(kāi)發(fā)軟件的效率非常重要和諧地合作是開(kāi)發(fā)軟件的關(guān)鍵軟件必須有效地支持它的用戶在軟件工程領(lǐng)域中，是由具有一種文化背景的人，替具有另一種文化背景的人軟件=知識(shí)+程序+數(shù)據(jù)+文檔1.2.2軟件工程的基本原理(I)Boehm于1983年提出：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(píng)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(kāi)發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精7.承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性1.2.3軟件工程方法學(xué)軟件工程包括技術(shù)和管理兩方面的內(nèi)容管理——對(duì)人、財(cái)、物的合理使用和配置技術(shù)——軟件開(kāi)發(fā)中采用的方法、過(guò)程、工具軟件工程方法學(xué)：通常把在軟件生命周期全過(guò)程中，使用的一整套技術(shù)方法的集合，稱為方法學(xué)（Methodology），也稱為范型（Paradigm）。軟件工程方法學(xué)3個(gè)要素方法

完成軟件開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)的技術(shù)方法，

回答“怎樣做”的問(wèn)題；工具

為運(yùn)用方法，而提供的自動(dòng)的或半自動(dòng)的

軟件工程支撐環(huán)境；過(guò)程

為了獲得高質(zhì)量的軟件，所需要完成的一系列任務(wù)的框架，它規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的工作步驟。軟件工程方法學(xué)思想傳統(tǒng)方法學(xué)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。目錄1.1軟件危機(jī)1.2軟件工程1.3軟件生命周期1.3.1軟件定義1.3.2軟件開(kāi)發(fā)1.3.3軟件維護(hù)1.4軟件過(guò)程1.3軟件生命周期目錄1.1軟件危機(jī)1.2軟件工程1.3軟件生命周期1.4軟件過(guò)程什么是軟件過(guò)程軟件開(kāi)發(fā)模型/過(guò)程模型/軟件工程范型瀑布、原型、增量、螺旋、噴泉RUPXPMSF將軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程，分成若干個(gè)日程時(shí)間交錯(cuò)的線性序列，每個(gè)線性序列，產(chǎn)生軟件的一個(gè)可發(fā)布的“增量”版本，后一個(gè)版本是對(duì)前一版本的修改和補(bǔ)充，重復(fù)增量發(fā)布的過(guò)程，直至產(chǎn)生最終的完善產(chǎn)品。強(qiáng)調(diào)每一個(gè)增量都發(fā)布一個(gè)可運(yùn)行的產(chǎn)品特別適用于：需求經(jīng)常變化的軟件開(kāi)發(fā)市場(chǎng)急需而開(kāi)發(fā)人員和資金不能在設(shè)定的市場(chǎng)期限之前實(shí)現(xiàn)一個(gè)完善的產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)能有計(jì)劃地管理技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，如早期增量版本中，避免采用尚未成熟的技術(shù)1.4.3增量模型增量模型在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須及時(shí)識(shí)別和分析風(fēng)險(xiǎn)，并且采取適當(dāng)措施，以消除或減少風(fēng)險(xiǎn)的危害。螺旋模型B.Boehm于1988年提出使用原型等技術(shù)方法來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)螺旋模型沿著螺線旋轉(zhuǎn)，在四個(gè)象限上分別表達(dá)四個(gè)方面的活動(dòng)，即：制定計(jì)劃：確定軟件目標(biāo)，選定實(shí)施方案，弄清項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的限制條件風(fēng)險(xiǎn)分析：評(píng)價(jià)所選的方案，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，消除風(fēng)險(xiǎn)工程實(shí)施：實(shí)施軟件開(kāi)發(fā)，驗(yàn)證工作產(chǎn)品客戶評(píng)估：評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)工作，提出修正建議

1.4.5噴泉模型噴泉模型體現(xiàn)了面向?qū)ο筌浖_(kāi)發(fā)過(guò)程，迭代和無(wú)縫的特性，圖中代表不同階段的圓圈相互重疊，表示兩個(gè)活動(dòng)之間存在交迭。1.4.6RUP經(jīng)驗(yàn)證的、最有效的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，

稱為最佳實(shí)踐：迭代式開(kāi)發(fā)管理需求使用基于構(gòu)件的體系結(jié)構(gòu)可視化建模驗(yàn)證軟件質(zhì)量控制軟件變更漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)需求會(huì)不斷變化提高重用更易理解溝通全程質(zhì)保確保迭代成功RUP軟件開(kāi)發(fā)生命周期核心過(guò)程工作流程核心支持工作流程

4個(gè)連續(xù)工作階段1.4.7敏捷過(guò)程與極限編程(I)敏捷過(guò)程團(tuán)隊(duì)高效工作、快速響應(yīng)變化開(kāi)發(fā)宣言個(gè)體和交互勝過(guò)過(guò)程和工具可以工作的軟件勝過(guò)面面俱到的文檔客戶合作勝過(guò)合同談判響應(yīng)變化勝過(guò)遵循計(jì)劃1.4.7敏捷過(guò)程與極限編程(II)XP是敏捷過(guò)程中最負(fù)盛名的一個(gè)用于需求模糊且常變XP的有效實(shí)踐客戶作為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員使用用戶素材短交付周期驗(yàn)收測(cè)試結(jié)對(duì)編程測(cè)試驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)集體所有持續(xù)集成可持續(xù)的開(kāi)發(fā)速度開(kāi)放的工作空間及時(shí)調(diào)整計(jì)劃簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)重構(gòu)使用隱喻XP(極限編程)eXtremeProgramming是一門針對(duì)業(yè)務(wù)和軟件開(kāi)發(fā)的規(guī)則，它的作用在于將兩者的力量集中在共同的、可以達(dá)到的目標(biāo)上。它是以符合客戶需要的軟件為目標(biāo)而產(chǎn)生的一種方法論，XP使開(kāi)發(fā)者能夠更有效的響應(yīng)客戶的需求變化，哪怕是在軟件生命周期的后期。它強(qiáng)調(diào)，軟件開(kāi)發(fā)是人與人合作進(jìn)行的過(guò)程，因此成功的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程應(yīng)該充分利用人的優(yōu)勢(shì)，而弱化人的缺點(diǎn)，突出了人在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的作用。極端編程屬于輕量級(jí)的方法，認(rèn)為文檔、架構(gòu)不如直接編程來(lái)的直接。1.4.7敏捷過(guò)程與極限編程(III)XP項(xiàng)目的整體開(kāi)發(fā)過(guò)程1.4.7敏捷過(guò)程與極限編程(IV)XP迭代開(kāi)發(fā)過(guò)程1.4.8微軟過(guò)程(I)項(xiàng)目計(jì)劃應(yīng)該兼顧未來(lái)的不確定因素用有效的風(fēng)險(xiǎn)管理來(lái)減少不確定因素的影響經(jīng)過(guò)生成并快速地測(cè)試軟件的過(guò)渡版本，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可預(yù)測(cè)性。采用快速循環(huán)、遞進(jìn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程用創(chuàng)造性的工作來(lái)平衡產(chǎn)品特性和產(chǎn)品成本項(xiàng)目進(jìn)度表應(yīng)該具有較高穩(wěn)定性和權(quán)威性使用小型項(xiàng)目組并發(fā)地完成開(kāi)發(fā)工作在項(xiàng)目早期把軟件配置項(xiàng)基線化，項(xiàng)目后期則凍結(jié)產(chǎn)品使用原型驗(yàn)證概念，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行早期結(jié)論把零缺陷作為追求的目標(biāo)里程碑評(píng)審會(huì)的目的是改進(jìn)工作，切忌相互指責(zé)1.4.8微軟過(guò)程(II)微軟軟件生命周期階段劃分和主要里程碑1.4.8微軟過(guò)程(III)微軟過(guò)程的生命周期模型模型比較每個(gè)軟件開(kāi)發(fā)組織，應(yīng)該選擇適合于該組織的軟件開(kāi)發(fā)模型，隨著正在開(kāi)發(fā)的特定產(chǎn)品特性而變化，以減小所選模型的缺點(diǎn)，充分利用其優(yōu)點(diǎn)。模型比較模型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)瀑布模型文檔驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能不滿足客戶的需求快速原型模型關(guān)注滿足客戶需求可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)差、效率低，難于維護(hù)增量模型開(kāi)發(fā)早期反饋及時(shí)，易于維護(hù)需要開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，可能會(huì)設(shè)計(jì)差、效率低螺旋模型噴泉模型風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)迭代無(wú)縫適合OO風(fēng)險(xiǎn)分析人員需要有經(jīng)驗(yàn)且經(jīng)過(guò)充分訓(xùn)練小結(jié)列舉軟件危機(jī)表現(xiàn)不同階段軟件變更的代價(jià)P32題2理解軟件工程概念列舉軟件工程方法學(xué)列舉軟件生命周期的階段列舉軟件過(guò)程13.7

能力成熟度模型(I)CMM（capabilitymaturitymodel)，是用于評(píng)價(jià)軟件機(jī)構(gòu)的軟件過(guò)程能力成熟度的模型。有助于軟件開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，建立一個(gè)有規(guī)律的、成熟的軟件過(guò)程。CMMIIntro吃飯活動(dòng)為例13.7CMM在改進(jìn)軟件過(guò)程作用通過(guò)確定當(dāng)前的過(guò)程成熟度，

并識(shí)別出對(duì)過(guò)程改進(jìn)起關(guān)鍵作用的問(wèn)題，

從而明確過(guò)程改進(jìn)的方向和策略。通過(guò)集中開(kāi)展一組過(guò)程改進(jìn)活動(dòng)，

軟件機(jī)構(gòu)便能穩(wěn)步而有效地改進(jìn)其軟件過(guò)程，

使其軟件過(guò)程能力得到循序漸進(jìn)的提高。13.75個(gè)成熟度級(jí)別說(shuō)明了不同級(jí)別之間，軟件過(guò)程的主要變化。為了達(dá)到從一個(gè)無(wú)序的、混亂的軟件過(guò)程，

進(jìn)化到一種有序的、有紀(jì)律的且成熟的軟件過(guò)程的目的，必須經(jīng)歷的過(guò)程改進(jìn)活動(dòng)的途徑。初始級(jí)可重復(fù)級(jí)已定義級(jí)已管理級(jí)優(yōu)化級(jí)13.7.1初始級(jí)(I)軟件過(guò)程的特征是無(wú)序的，混亂的。過(guò)分的承諾幾乎沒(méi)有什么過(guò)程是經(jīng)過(guò)定義的，項(xiàng)目能否成功完全取決于開(kāi)發(fā)人員的個(gè)人能力。

遇到危機(jī)就放棄原計(jì)劃過(guò)程，反復(fù)編碼和測(cè)試。成功完全依賴個(gè)人努力和杰出的專業(yè)人才。軟件過(guò)程是不可確定和不可預(yù)見(jiàn)的。改進(jìn)方向：建立項(xiàng)目管理過(guò)程。實(shí)施規(guī)范化管理，保障項(xiàng)目的承諾。首要任務(wù)是進(jìn)行需求管理，建立客戶與軟件項(xiàng)目之間的共同理解，使項(xiàng)目真正反映客戶的要求。建立各種軟件項(xiàng)目計(jì)劃。如軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃、軟件質(zhì)量保證計(jì)劃、軟件配置管理計(jì)劃、軟件測(cè)試計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃及過(guò)程改進(jìn)計(jì)劃。開(kāi)展軟件質(zhì)量保證活動(dòng)（SQA）。

13.7.1初始級(jí)(II)13.7.2可重復(fù)級(jí)(I)特點(diǎn)：

進(jìn)行較為現(xiàn)實(shí)的承諾。主要是逐個(gè)項(xiàng)目地建立基本過(guò)程管理?xiàng)l例來(lái)加強(qiáng)過(guò)程能力。

管理工作主要跟蹤軟件經(jīng)費(fèi)支出、進(jìn)度及功能。采用基線（baseline）來(lái)標(biāo)志進(jìn)展、控制完整性。定義了軟件項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)，并相信它、遵循它。

通過(guò)子合同建立有效的供求關(guān)系。

13.7.2可重復(fù)級(jí)(II)改進(jìn)方向：

不再按項(xiàng)目制定軟件過(guò)程，而是總結(jié)各種項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，使之規(guī)則化，把具體經(jīng)驗(yàn)歸納為全組織的標(biāo)準(zhǔn)軟件過(guò)程。確定全組織的標(biāo)準(zhǔn)軟件過(guò)程，把軟件工程及管理活動(dòng)集成到一個(gè)穩(wěn)固確定的軟件過(guò)程中

建立軟件工程過(guò)程小組（SEPG）長(zhǎng)期承擔(dān)評(píng)估與調(diào)整軟件過(guò)程的任務(wù)，以適應(yīng)未來(lái)軟件項(xiàng)目的要求。 積累數(shù)據(jù)，建立組織的軟件過(guò)程庫(kù)及軟件過(guò)程相關(guān)的文檔庫(kù)。 加強(qiáng)培訓(xùn)。13.7.3已定義級(jí)(I)特點(diǎn)：

無(wú)論管理方面或工程方面的軟件過(guò)程都已文件化、標(biāo)準(zhǔn)化，并綜合成軟件開(kāi)發(fā)組織的標(biāo)準(zhǔn)軟件過(guò)程。 軟件過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用到所有的工程中，用于編制和維護(hù)軟件。在從事一項(xiàng)工程時(shí)，產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程、花費(fèi)、計(jì)劃以及功能都是可以完全控制的，從而軟件質(zhì)量也可以控制。軟件工程過(guò)程組（SEPG）負(fù)責(zé)軟件過(guò)程活動(dòng)。 在全組織范圍內(nèi)安排培訓(xùn)計(jì)劃。13.7.3已定義級(jí)(II)改進(jìn)方向

*開(kāi)始著手軟件過(guò)程的定量分析，以達(dá)到定量地控制軟件項(xiàng)目過(guò)程的效果。 *通過(guò)軟件的質(zhì)量管理，達(dá)到軟件的質(zhì)量目標(biāo)。

13.7.4已管理級(jí)(I)

特點(diǎn)：制定了軟件過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量的詳細(xì)而具體的度量標(biāo)準(zhǔn)。軟件過(guò)程和產(chǎn)品的質(zhì)量都可以被理解和控制。軟件組織的能力是可預(yù)見(jiàn)的。組織的度量工程保證所有項(xiàng)目對(duì)生產(chǎn)率和質(zhì)量進(jìn)行度量，并作為重要的軟件過(guò)程活動(dòng)。具有良好定義及一致的度量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)軟件過(guò)程，并作為評(píng)價(jià)軟件過(guò)程及產(chǎn)品的定量基礎(chǔ)。在開(kāi)發(fā)組織內(nèi)已建立軟件過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，保存收集到的數(shù)據(jù)，可用于各項(xiàng)目的軟件過(guò)程。

13.7.4已管理級(jí)(II)改進(jìn)方向： 缺陷防范。不僅僅在發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題時(shí)能及時(shí)改進(jìn)，而且應(yīng)采取特定行動(dòng)防止將來(lái)出現(xiàn)這類缺陷。 主動(dòng)進(jìn)行技術(shù)變動(dòng)管理、標(biāo)識(shí)、選擇和評(píng)價(jià)新技術(shù)，使有效的新技術(shù)能在開(kāi)發(fā)組織中施行。