基于案例的軟件構(gòu)造教程（第2版） 課件 01軟件開發(fā)概述

第1章

軟件開發(fā)概述第1章軟件開發(fā)概述從不同方面深入理解程序及其開發(fā)。首先，認識程序和軟件的區(qū)別，了解不同的軟件分類。其次，理解小程序的編寫與大型軟件的開發(fā)。最后，深入理解軟件構(gòu)造，從編輯-編譯-運行的程序編寫，到設(shè)計-實現(xiàn)-調(diào)試-測試的軟件構(gòu)造。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院2第1章軟件開發(fā)概述1.1程序與軟件1.2軟件生存周期1.3軟件開發(fā)過程1.4敏捷開發(fā)1.5軟件構(gòu)造1.6為什么不直接編寫軟件1.7案例導(dǎo)讀1.8思考與練習(xí)題2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院31.1程序與軟件1.1.1從程序到軟件1.1.2軟件類型1.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院41.1.1從程序到軟件計算機程序（簡稱程序）是為了解決某個特定問題而用程序設(shè)計語言描述的適合計算機處理的語句序列。軟件是能夠完成預(yù)定功能和性能的可執(zhí)行的程序和使程序正常執(zhí)行所需要的數(shù)據(jù)，加上描述軟件開發(fā)過程及其管理、程序的操作和使用的有關(guān)文檔，即“軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔”。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院51.1.1從程序到軟件教學(xué)管理軟件，它通過一組獨立而又交互的程序提供各種教與學(xué)的服務(wù)功能。該教學(xué)管理軟件數(shù)據(jù)有相對穩(wěn)定的學(xué)生、教師、課程、教室等信息；有變動性強的授課信息；以及不斷變化的授課教師發(fā)布的授課/參考材料、作業(yè)及批改、試題及分數(shù)、學(xué)生提交的作業(yè)、師生的答疑等。該軟件還需要各種文檔，如安裝說明書、操作說明書和技術(shù)說明書等。所有這些程序、數(shù)據(jù)和文檔，共同構(gòu)成了這個教學(xué)管理軟件。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院61.1.2軟件類型功能系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。工作方式實時處理軟件、分時軟件、交互式軟件和批處理軟件。服務(wù)對象的范圍項目軟件（定制開發(fā)）和產(chǎn)品軟件（或通用軟件）。其他商業(yè)軟件、開源軟件、共享軟件。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院71.1.2軟件類型軟件規(guī)模2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院81.1.2軟件類型隨著軟件變得越來越大、越來越復(fù)雜，軟件開發(fā)的關(guān)注點也發(fā)生了變化。相對于小規(guī)模的程序設(shè)計（ProgrammingintheSmall），提出了大規(guī)模的程序設(shè)計（ProgrammingintheLarge），即軟件開發(fā)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院91.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)程序設(shè)計是解決特定問題而編寫程序的過程，是軟件生產(chǎn)活動中的重要組成部分。程序設(shè)計以某種程序設(shè)計語言為工具，編寫源程序，然后由編譯系統(tǒng)完成可執(zhí)行代碼的轉(zhuǎn)換。程序設(shè)計的活動包括分析、設(shè)計、編碼、測試、排錯等不同階段。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院101.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)圖靈獎獲得者沃斯（NiclausWirth）提出的“程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是程序設(shè)計的精辟觀點。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指的是程序處理或應(yīng)用的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。算法指的是解決特定問題的步驟和方法。程序設(shè)計的核心就是選擇和設(shè)計適合特定問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，用編程語言編制為程序。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院111.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)在計算機技術(shù)發(fā)展的早期，軟件開發(fā)的主要活動就是程序設(shè)計。隨著程序向軟件的演變，軟件開發(fā)不再只是純粹的程序的功能設(shè)計，還包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計、用戶界面設(shè)計、軟件接口設(shè)計、通信協(xié)議設(shè)計和復(fù)雜的系統(tǒng)配置。軟件變得越來越大、越來越復(fù)雜。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院121.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)軟件變得越來越大、越來越復(fù)雜。圖1.1示意了Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核在10年里從240萬行擴大到接近1600萬行。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院131.1.3程序設(shè)計與軟件開發(fā)程序設(shè)計活動走向軟件工程。軟件工程把經(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，以系統(tǒng)性的、規(guī)范化的、可定量的過程化方法去開發(fā)和維護軟件。軟件工程是應(yīng)用計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)及管理科學(xué)等原理，開發(fā)軟件的工程學(xué)科和活動。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院141.2軟件生存周期一個軟件產(chǎn)品或軟件系統(tǒng)也要經(jīng)歷孕育、誕生、成長、成熟、衰亡等階段，一般稱為軟件生存周期（軟件生命周期）。軟件的生產(chǎn)者和使用者對軟件生存周期的階段和活動具有不同的理解和劃分。1.2.1使用角度的軟件生存周期1.2.2開發(fā)角度的軟件生存周期2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院151.2.1使用角度的軟件生存周期提出需求。用戶根據(jù)需要，提出要解決的問題和需要的軟件。獲取軟件。主要是對獲取軟件的最佳途徑做出決策并選擇最佳的供應(yīng)商。購買軟件定制或開發(fā)軟件租賃軟件或租賃服務(wù)使用軟件。一旦獲得軟件之后，用戶將操作軟件使之為其服務(wù)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院161.2.2開發(fā)角度的軟件生存周期從軟件開發(fā)者的角度，一般把軟件生存周期分為定義軟件、開發(fā)軟件和維護軟件三個階段。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院171.3軟件開發(fā)過程把軟件開發(fā)工作分成若干都有特定結(jié)果的步驟或活動，按照一定的方式開展軟件活動，從而形成了軟件過程。簡單而言，軟件開發(fā)過程是用來生產(chǎn)軟件產(chǎn)品的流程及一系列工具、方法和實踐的集合。軟件過程模型是從一個特殊的視角對軟件開發(fā)過程的簡化描述。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院181.3軟件開發(fā)過程2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院191.3軟件開發(fā)過程1.3.1瀑布式開發(fā)過程1.3.2增量開發(fā)模型1.3.3個體軟件過程2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院201.3.1瀑布式開發(fā)過程瀑布式開發(fā)過程，也叫軟件生存期模型。按照軟件生命周期，開發(fā)分為制定計劃、需求分析、軟件設(shè)計、程序編寫、軟件測試和運行維護等6個基本活動。各項活動嚴格按照線性方式進行，自上而下、相互銜接。每項活動的結(jié)果需要驗證通過后，才能繼續(xù)進行下一項活動。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院211.3.1瀑布式開發(fā)過程核心思想是按工序?qū)栴}化簡，將功能的實現(xiàn)與設(shè)計分開，即采用結(jié)構(gòu)化的分析與設(shè)計方法將邏輯實現(xiàn)與物理實現(xiàn)分開。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院221.3.1瀑布式開發(fā)過程主要問題在于：階段劃分僵硬，每個階段不能缺省，而且產(chǎn)生大量文檔，增加了工作量；開發(fā)是線性的，只有等到整個過程的末期才能見到開發(fā)成果——可運行軟件，不利于快速響應(yīng)變化的需求；早期的錯誤要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn)，可能帶來嚴重的后果，增加了開發(fā)的風(fēng)險。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院231.3.2增量開發(fā)模型把軟件分成一系列增量，完成一部分就交付一部分。本質(zhì)上是迭代開發(fā)的，即不是一次性執(zhí)行軟件開發(fā)的全部活動，而是有計劃地反復(fù)執(zhí)行“分析-設(shè)計-編碼-測試”的過程。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院241.3.2增量開發(fā)模型增量開發(fā)模型的特點是引進了增量包的概念，無須等到所有需求，只要某個需求明確了，就可進行開發(fā)。增量的類型及其開發(fā)不止一種?？尚械姆绞绞鞘紫葘崿F(xiàn)那些明確的、核心的需求；也可以對需求按優(yōu)先級排序，或者按照用戶的要求實現(xiàn)增量。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院251.3.2增量開發(fā)模型增量開發(fā)模型的基本思想是讓開發(fā)者能夠從早期的開發(fā)、系統(tǒng)的增量、交付的版本中學(xué)到經(jīng)驗。過程中的關(guān)鍵是從系統(tǒng)需求的簡單子集實現(xiàn)開始，通過迭代增強和進化后續(xù)的版本，直到系統(tǒng)被實現(xiàn)。每次迭代中，對設(shè)計進行修改，并增加新的功能要求。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院261.3.2增量開發(fā)模型增量開發(fā)模型的優(yōu)點如下：在短時間內(nèi)向用戶提交一個可運行軟件，能夠提供解決用戶急用的一些功能。由于每次只提交部分功能，用戶有較充分的時間學(xué)習(xí)和適應(yīng)新的產(chǎn)品。在開發(fā)過程中，需求的變化是不可避免的。增量開發(fā)模型的靈活性可以使軟件適應(yīng)需求變化。有利于系統(tǒng)維護，因為整個系統(tǒng)是由一個個增量（部件）集成在一起的，當需求變更時，只變更部分部件，而不必影響整個系統(tǒng)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院271.3.2增量開發(fā)模型增量模型存在以下風(fēng)險：由于各個部件是逐漸并入已有軟件的，必須確保每次增加的部件不破壞已構(gòu)造好的系統(tǒng)，這需要軟件具備開放式的體系結(jié)構(gòu)，否則系統(tǒng)將失去穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。逐步增加部件的方式，很容易退化為邊做邊改模型，從而使軟件過程的控制失去整體性。在一個軟件開發(fā)中如何一致地定義“增量”？如何界定它的工作量、需求范圍、功能或特性？2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院281.3.2增量開發(fā)模型實踐中，增量開發(fā)模型往往要求在分析了軟件需求以后，在軟件設(shè)計開發(fā)時進行增量。增量開發(fā)最好是在架構(gòu)設(shè)計完成后再開始進行增量，這樣可以更好地保證系統(tǒng)的健壯性和可擴展性。每次迭代過程仍然要遵循“分析→設(shè)計→實現(xiàn)”的微型瀑布過程。迭代周期的長度跟軟件的開發(fā)周期和規(guī)模有關(guān)系。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院291.3.3個體軟件過程美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究院的漢弗萊（Humphrey）主持開發(fā)了個體軟件過程（PersonalSoftwareProcess，PSP）和團隊軟件過程（TeamSoftwareProcess，TSP）。TSP是為開發(fā)軟件產(chǎn)品的開發(fā)團隊提供的指導(dǎo)，在于幫助開發(fā)團隊改善其質(zhì)量和生產(chǎn)率，更好地滿足成本及進度的目標。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院301.3.3個體軟件過程PSP是一種可用于控制、管理和改進個人工作方式的自我持續(xù)改進過程。它是一個包括軟件開發(fā)表格、指南和規(guī)程的結(jié)構(gòu)化框架。PSP與具體的技術(shù)（程序設(shè)計語言、工具或設(shè)計方法）相對獨立，其原則能夠應(yīng)用到任何軟件工程任務(wù)之中。PSP能夠說明個體軟件過程的原則；幫助軟件工程師做出準確的計劃；確定軟件工程師為改善產(chǎn)品質(zhì)量要采取的步驟；建立度量個體軟件過程改善的基準；確定過程的改變對軟件工程師能力的影響。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院311.3.3個體軟件過程PSP為個體的能力也提供了一個階梯式的進化框架，每一級別都包含了更低一級別中的所有元素，并增加了新的元素。借助這個框架，個體可以循序漸進地改進開發(fā)過程。它賦予軟件人員度量和分析工具，使其清楚地認識到自己的表現(xiàn)和潛力，從而可以提高自己的技能和水平。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院321.3.3個體軟件過程PSP0的目的是建立個體過程基線，學(xué)會使用PSP的各種表格采集過程的有關(guān)數(shù)據(jù)，執(zhí)行的軟件過程包括計劃、設(shè)計、編碼、編譯和測試。按照選定的缺陷類型標準、度量引入的缺陷個數(shù)和排除的缺陷個數(shù)等，用在測量PSP過程的改進。PSP0.1增加了編碼標準、程序規(guī)模度量和過程改善建議三個關(guān)鍵過程域。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院331.3.3個體軟件過程PSP1的重點是個體計劃，用自己的歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測新程序的大小和需要的開發(fā)時間，并使用線性回歸方法計算估計參數(shù)，確定置信區(qū)間以評價預(yù)測的可信程度。PSP1.1增加了對任務(wù)和進度的規(guī)劃。在PSP1階段應(yīng)該學(xué)會編制項目開發(fā)計劃，這不僅對承擔大型軟件的開發(fā)十分重要，即使是開發(fā)小型軟件，也必不可少。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院341.3.3個體軟件過程PSP2的重點是個體質(zhì)量管理，根據(jù)程序的缺陷建立檢測表，按照檢測表進行設(shè)計復(fù)查和代碼復(fù)查（也稱“代碼走查”），以便及早發(fā)現(xiàn)缺陷，使修復(fù)缺陷的代價最小。PSP2.1則論述設(shè)計過程和設(shè)計模板，但并不強調(diào)選用什么設(shè)計方法，而強調(diào)設(shè)計完備性準則和設(shè)計驗證技術(shù)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院351.3.3個體軟件過程PSP3的目標是把個體開發(fā)小程序所能達到的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量延伸到大型程序；其方法是采用迭代增量式開發(fā)方法，首先把大型程序分解成小的模塊，然后對每個模塊按照PSP2.1所描述的過程進行開發(fā)，最后把這些模塊逐步集成為完整的軟件產(chǎn)品。在新一輪開發(fā)循環(huán)中，可以采用回歸測試。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院361.4敏捷開發(fā)敏捷開發(fā)是從20世紀90年代開始逐漸引起廣泛關(guān)注的一組新型的軟件開發(fā)方法，更強調(diào)程序員團隊與業(yè)務(wù)專家之間的緊密協(xié)作、面對面的溝通、頻繁交付新的軟件版本、緊湊而自我組織型的團隊、能夠很好地適應(yīng)需求變化的代碼編寫和團隊組織方法，更注重軟件開發(fā)中人的作用。1.4.1概述1.4.2Scrum方法2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院371.4.1概述敏捷開發(fā)是應(yīng)對快速變化的需求的一種軟件開發(fā)能力。以用戶需求進化為核心，采用迭代、循序漸進的方法進行軟件開發(fā)。敏捷開發(fā)采用了更加人性化、個性化的溝通表達方式，特別是使用隱喻而非常規(guī)術(shù)語或形式化技術(shù)。例如，表示和處理需求的用戶故事（UserStory）。再如，sprint指增量開發(fā)的迭代周期，長度通常是一至六周。一個用戶故事的大小和復(fù)雜度應(yīng)該以能在一個sprint中完成。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院381.4.1概述敏捷開發(fā)通過宣言表示了它的4個核心價值觀。（1）個體和互動勝過流程和工具。（2）工作的軟件勝過詳盡的文檔。（3）客戶合作勝過合同談判。（4）響應(yīng)變化勝過遵循計劃。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院391.4.1概述所有敏捷開發(fā)方法都遵循下面12條原則。（1）最優(yōu)先要做的是通過盡早地、持續(xù)地交付有價值的軟件滿足客戶需要。（2）即使在開發(fā)后期也歡迎需求的變化，敏捷過程利用變化為客戶創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。（3）經(jīng)常交付可以工作的軟件，從幾星期到幾個月，時間越短越好。（4）業(yè)務(wù)人員和開發(fā)人員應(yīng)該在整個項目過程中始終朝夕在一起工作。（5）要善于激勵項目人員，給他們以所需要的環(huán)境和支持，并相信他們能夠完成任務(wù)。（6）在開發(fā)小組中最有效率、也最有效果的信息傳達方式是面對面的交談。（7）工作的軟件是進度的主要度量標準。（8）責任人、開發(fā)者和用戶應(yīng)該維持長期、恒等的開發(fā)節(jié)奏。（9）對卓越技術(shù)與良好設(shè)計的不斷追求將有助于提高敏捷性。（10）簡單——盡可能減少工作量的藝術(shù)——至關(guān)重要。（11）最好的架構(gòu)、需求和設(shè)計都源于自組織的團隊。（12）每隔一定時間，團隊都要總結(jié)、反省工作效率，然后相應(yīng)地調(diào)整自己的行為。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院401.4.1概述基本技術(shù)敏捷方法可以視為一些最佳實踐的集合，包括經(jīng)典的軟件開發(fā)技術(shù)和管理，也包括敏捷開發(fā)首創(chuàng)的技術(shù)和方法。敏捷開發(fā)遵循軟件開發(fā)的基本原則，同時也總結(jié)出了11條面向?qū)ο笤O(shè)計的原則，如單一職責原則（模塊內(nèi)聚的體現(xiàn)）、（采納的）Liskov替換原則等。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院411.4.1概述基本技術(shù)敏捷開發(fā)主要采用了面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)，使用CRC卡（Class-Responsibility-Collaborator，類-責任-協(xié)作）、用戶用例、設(shè)計模式及UML（UnifiedModellingLanguage，統(tǒng)一建模語言）。但是，敏捷開發(fā)使用UML的符號主要是類圖和時序圖，因為這兩種符號有助于直接編寫出代碼。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院421.4.1概述意圖導(dǎo)向編程意圖導(dǎo)向編程指的是，先假設(shè)當前這個對象中已經(jīng)有了一個理想方法，它可以準確無誤地完成想做的事情，而不是直接盯著每一點要求來編寫代碼。在這個實例中，需要創(chuàng)建一個服務(wù)程序，它接收一個業(yè)務(wù)交易，然后提交。先簡單創(chuàng)建一個對象，它只包含一個公共方法來完成這件事。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院431.4.1概述具體需求如下交易信息開始于一串標準ASCII字符串。信息字符串必須轉(zhuǎn)換成一個字符串的數(shù)組，其值是此次交易用到的領(lǐng)域語言中所包含的詞匯元素（token）。每個詞匯元素必須標準化：第一個字母大寫，其余字母小寫，空格和非字母數(shù)字的符號都要刪掉。超過150個詞匯元素的交易應(yīng)該采用與小型交易不同的方式（不同的算法）來提交，以提高效率。如果提交成功，返回true；否則返回false。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院441.4.1概述2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院451.4.1概述采用“意圖導(dǎo)向編程”的編碼方式，在編程開始時，假設(shè)這些“輔助方法”都已經(jīng)存在，只需先考慮這些“輔助方法”要實現(xiàn)的功能和它們的輸入和輸出，然后按程序要求寫出程序的主框架。最后才是“輔助方法”的編程。這樣的編碼方式使得程序員在整個編程中思路清晰，可以把精力集中在如何分解最終目標，以及那些全局性的問題上。實現(xiàn)的代碼功能單一，易讀易理解。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院461.4.1概述敏捷技術(shù)敏捷開發(fā)也創(chuàng)造了一些新的技術(shù)或?qū)嵺`。如測試驅(qū)動開發(fā)、結(jié)對編程、代碼重構(gòu)和持續(xù)集成。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院471.4.1概述測試驅(qū)動開發(fā)在一個微循環(huán)開發(fā)中，首先確認并自動化進行一個失敗的測試，然后編寫足夠的代碼通過測試，在下一輪前以必要的方式清理代碼。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院481.4.1概述結(jié)對編程兩個程序員在一個計算機上共同工作。一個人輸入代碼，而另一個人審查他輸入的每一行代碼。兩個程序員經(jīng)?；Q角色。代碼重構(gòu)指的是改變程序結(jié)構(gòu)而不改變其行為，以便提高代碼的可讀性、易修改性等。例如，給變量重新命名，把一段代碼提升為函數(shù)，把公共的屬性和行為抽象成基類。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院491.4.1概述持續(xù)集成微軟等公司的軟件開發(fā)方法包括每日構(gòu)造產(chǎn)品，持續(xù)集成比它更進一步，只要可能，就把新代碼或變更的代碼合并到應(yīng)用程序，然后測試，確保一切都正常。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院501.4.1概述敏捷開發(fā)是一個統(tǒng)稱，很多軟件開發(fā)方法都認為自己是敏捷的。典型的敏捷開發(fā)方法包括極限編程（ExtremeProgramming，XP）、Scrum、水晶方法（Crystal）、特性驅(qū)動開發(fā)（FeatureDrivenDevelopment，F(xiàn)DD）、動態(tài)系統(tǒng)開發(fā)方法（DynamicSystemsDevelopmentMethod，DSDM）。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院511.4.2Scrum方法Scrum是一個用于開發(fā)和維持復(fù)雜軟件產(chǎn)品的框架，是一個增量的、迭代的開發(fā)過程。整個開發(fā)過程由若干短的迭代周期（沖刺Sprint）組成。Scrum使用產(chǎn)品積壓工作（ProductBacklog）來管理產(chǎn)品需求，它是一個按照商業(yè)價值排序的需求列表，列表條目的體現(xiàn)形式為用戶故事。Scrum團隊總是先開發(fā)對客戶具有較高價值的需求。在沖刺中，團隊從產(chǎn)品積壓工作中挑選最高優(yōu)先級的需求進行開發(fā)。挑選的需求在沖刺計劃會議上經(jīng)過討論、分析和估算得到相應(yīng)的任務(wù)列表，稱為沖刺清單（SprintBacklog）。每個迭代結(jié)束時，團隊將遞交潛在可交付的產(chǎn)品增量。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院521.4.2Scrum方法Scrum框架可以簡化成3個角色、3個工件、5個活動和5個價值。Scrum框架的3個角色是：產(chǎn)品負責人、產(chǎn)品經(jīng)理（ScrumMaster）及團隊。3個工件是產(chǎn)品積壓工作、沖刺清單和燃盡圖（Burn-downChart）。5個活動包括：沖刺計劃會議、每日站會、沖刺評審會議、沖刺回顧會議和產(chǎn)品積壓工作梳理會議。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院531.4.2Scrum方法Scrum的5個價值是：①承諾：愿意對目標做出承諾；②專注：把心思和能力都用到承諾的工作上去；③開放：Scrum把項目中的一切開放給每個人看；④尊重：每個人都有其獨特的背景和經(jīng)驗；⑤勇氣：有勇氣做出承諾、履行承諾、接受別人的尊重。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院541.4.2Scrum方法Scrum的工作流程2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院551.5軟件構(gòu)造1.5.1有關(guān)概念1.5.2構(gòu)造與開發(fā)過程1.5.3主要內(nèi)容1.5.4軟件構(gòu)造的重要性2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院561.5.1有關(guān)概念I(lǐng)EEE計算機學(xué)會于2013年正式發(fā)布了最新的軟件工程知識體系（SWEBOK3.0）指南，提出了構(gòu)成軟件工程學(xué)科的11個實踐知識域，每個知識域分解為子域，子域含若干主題。這11個軟件工程實踐知識域是：軟件需求、軟件設(shè)計、軟件構(gòu)造、軟件測試、軟件維護、軟件配置管理、軟件工程管理、軟件工程過程、軟件工程模型與方法、軟件質(zhì)量、軟件工程專業(yè)實踐。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院571.5.1有關(guān)概念“軟件構(gòu)造”指的是通過編碼、驗證、單元測試、集成測試和調(diào)試的組合，詳細地創(chuàng)建可工作的、有意義的軟件。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院581.5.2構(gòu)造與開發(fā)過程構(gòu)造在不同軟件開發(fā)流程或模型中的地位也不一樣。有些流程更加重視構(gòu)造。從構(gòu)造角度看，有些模型側(cè)重于線性化過程——比如瀑布模型、階段交付的生命周期模型。線性化開發(fā)方式更加重視構(gòu)造之前的活動（需求和設(shè)計），并且在這些活動之間建立明確的任務(wù)劃分。在這些模型中，構(gòu)造工作主要就是編碼。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院591.5.2構(gòu)造與開發(fā)過程有些模型是迭代的——如Scrum、極限編程、進化式原型法。這些方式傾向于把構(gòu)造視為與其他軟件開發(fā)（包括需求、設(shè)計和計劃）同時發(fā)生或重疊的活動。這些方式混合設(shè)計、編碼和測試活動，把構(gòu)造當成這些活動的集合體。所以，如何考慮構(gòu)造，在某種程度上依賴于采用的生存周期模型。一般地說，軟件構(gòu)造最主要是編碼和調(diào)試，但也可以包含工作計劃、詳細設(shè)計、單元測試、集成測試，以及其他活動。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院601.5.3主要內(nèi)容軟件構(gòu)造的知識域分為5個子域，每個子域包含了數(shù)量不等的主題。軟件構(gòu)造基礎(chǔ)。管理構(gòu)造。實際考慮。構(gòu)造技術(shù)。軟件構(gòu)造工具。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院611.5.3主要內(nèi)容本書使用的“軟件構(gòu)造”指的是運用軟件最佳實踐，通過設(shè)計、編碼和測試的迭代過程，增量地建造出可運行軟件。本書涵蓋了指南中5個知識子域的大部分主題。通過增量迭代地構(gòu)造一個可運行軟件，用具體的技術(shù)實踐講解了軟件構(gòu)造域的知識主題。此外，本書討論了軟件模塊的構(gòu)造、用戶交互的構(gòu)造及數(shù)據(jù)處理的構(gòu)造。有關(guān)軟件測試、敏捷開發(fā)的技術(shù)、設(shè)計模式包含了比指南更多的內(nèi)容。在開發(fā)階段方面，增加了軟件交付。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院621.5.3主要內(nèi)容本書沒有涵蓋指南的部分主題：管理構(gòu)造子域中的構(gòu)造計劃和構(gòu)造度量；構(gòu)造技術(shù)子域中的可執(zhí)行模型、并發(fā)原語、性能分析與調(diào)優(yōu)，也沒有特別處理實時、分布式和異構(gòu)軟件；軟件構(gòu)造工具子域中的性能優(yōu)化、分析、切片工具。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院631.5.3主要內(nèi)容總體而言，本書面向個體，涉及團隊少；以技術(shù)、方法和工具的最佳實踐為主，通過代碼實現(xiàn)學(xué)習(xí)抽象的原則和技術(shù)方法，不涉及管理；采用增量迭代的構(gòu)造方式，不采用任何明確定義的流程或模型；涉及少量的需求和分析，不包含交付之后的活動。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院641.5.4軟件構(gòu)造的重要性構(gòu)造占據(jù)了軟件開發(fā)的大部分工作。研究表明，構(gòu)造占軟件開發(fā)30%～80%的工作時間。而任何占據(jù)項目大量時間的工作一定會深刻地影響項目的成功。構(gòu)造是軟件開發(fā)的中心活動。把重心放在構(gòu)造，能顯著提升個體程序員的生產(chǎn)率。構(gòu)造的產(chǎn)品——源程序代碼，常常是唯一準確的軟件描述。構(gòu)造是確保唯一要完成的活動。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院651.6為什么不直接編寫軟件相對于編程，軟件具有了工程特征。軟件開發(fā)是要跨越分析、設(shè)計、實現(xiàn)、安裝和維護活動的一個可以反復(fù)遵循的、復(fù)雜的過程（工作流程）；軟件需要依靠一個團隊的分工合作，需要過程的組織和管理（人員組織與管理）；軟件開發(fā)還要運用各種技術(shù)和工具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品（工具和自動化）。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院661.6為什么不直接編寫軟件1.6.1軟件開發(fā)語言1.6.2編程工具與集成化開發(fā)環(huán)境1.6.3軟件運行環(huán)境1.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐1.6.5開發(fā)過程與管理2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院671.6.1軟件開發(fā)語言計算機軟件的編程語言基本被劃分成機器語言/匯編語言的低級語言和與計算機的硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)無關(guān)的高級（程序）語言。面向?qū)ο笳Z言是目前使用最多的一種語言。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院681.6.1軟件開發(fā)語言按計算模型的劃分聲明式：告訴計算機做什么。函數(shù)式語言邏輯式語言數(shù)據(jù)流語言命令式：告訴計算機應(yīng)該如何做。馮·諾依曼式語言腳本語言面向?qū)ο笳Z言2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院691.6.1軟件開發(fā)語言高級程序語言的一個發(fā)展趨勢是融合各種類型語言的特性。大多數(shù)面向?qū)ο笳Z言都具有馮·諾依曼式語言的結(jié)構(gòu)，有些也融合了函數(shù)式編程范式的思想，如Java和C#引入了λ算子等。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院701.6.1軟件開發(fā)語言例題1.1：使用歐幾里得算法，編寫計算兩個整數(shù)a和b的最大公因數(shù)的程序gcd。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院711.6.1軟件開發(fā)語言按執(zhí)行模式的劃分高級語言程序不能直接在計算機上運行，必須轉(zhuǎn)換成低級語言的指令后才能運行。按照語言的轉(zhuǎn)換和執(zhí)行方式，高級語言分為編譯型語言和解釋型語言。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院721.6.2編程工具與集成化開發(fā)環(huán)境使用任何語言編程都需要基本的編程工具——軟件開發(fā)工具包（SoftwareDevelopmentKit，SDK），它通常包括編譯程序或解釋程序、調(diào)試程序、連接程序等，如Java的JDK、Android的ADK。編寫程序的工具是普通的文本編輯器，它可以是傳統(tǒng)的正文行編輯器，也可以是面向全屏的圖形編輯器。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院731.6.2編程工具與集成化開發(fā)環(huán)境編寫程序的工具是普通的文本編輯器，它可以是傳統(tǒng)的正文行編輯器，也可以是面向全屏的圖形編輯器。編輯器可以是通用的、與程序語言無關(guān)，也可以是具備源程序語言知識的語法制導(dǎo)編輯器或結(jié)構(gòu)化編輯器（如emacs、notepad++）。語法制導(dǎo)編輯工具運用程序語言的語法知識，在用戶編寫程序時按照詞法和語法分析的信息提供若干智能化幫助，包括自動地提供關(guān)鍵字及其匹配的關(guān)鍵字、左右括號的配對、對象的屬性和操作，等等。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院741.6.2編程工具與集成化開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)還需要管理各種代碼文件、檢查程序質(zhì)量、測試工具、管理bugs、軟件打包工具等。這些基礎(chǔ)開發(fā)工具通常是行式命令，直接在操作系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的命令，如編譯Java程序的編譯命令javac，解釋執(zhí)行Java程序的命令java。也有一些語言直接提供可視化開發(fā)工具。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院751.6.2編程工具與集成化開發(fā)環(huán)境可視化集成開發(fā)環(huán)境IDE，用圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，GUI）集成了代碼編寫、靜態(tài)分析、編譯、調(diào)試、連接、打包等功能的一體化軟件開發(fā)套件。如Delphi、VisualStudio、Eclipse和Netbeans，它們以GUI形式提供支持多種語言進行編程，還提供代碼管理、代碼分析、軟件維護、軟件測試及軟件部署和交付等工具，同時支持多種形態(tài)應(yīng)用軟件（通用應(yīng)用程序、Web應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、移動應(yīng)用）的開發(fā)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院761.6.3軟件運行環(huán)境軟件運行環(huán)境，廣義上說，是一個軟件運行所要求的各種條件，包括軟件環(huán)境和硬件環(huán)境。許多應(yīng)用軟件不僅僅要求特定的硬件條件，還對軟件提出明確的支撐條件。操作系統(tǒng)將計算機的硬件細節(jié)屏蔽，將計算機抽象成虛擬資源。通常把計算機硬件和操作系統(tǒng)稱為平臺。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院771.6.3軟件運行環(huán)境為了能夠使同一種編程語言的程序獨立于操作系統(tǒng)，實現(xiàn)程序運行的獨立性，即“一次編寫程序、到處運行”，在操作系統(tǒng)層面提出并出現(xiàn)了語言虛擬機或運行容器。它為程序的運行提供所需的運行時資源，包括把程序翻譯成計算機指令、分配內(nèi)存、通過操作系統(tǒng)調(diào)用計算資源等。例如，Java虛擬機（JavaVirtualMachine，JVM）可以理解成一臺運行Java程序的抽象的計算機。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院781.6.3軟件運行環(huán)境除了計算機硬件和操作系統(tǒng)構(gòu)成的運行平臺，運行軟件還需要支撐環(huán)境，包括使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如Oracle、MySQL、SQLServer）、Web服務(wù)器（如Apache服務(wù)器、微軟的Internet信息服務(wù)器）、應(yīng)用框架（如.NETFramework、Java程序的SSH框架、Web應(yīng)用框架RubyonRails）及使用的第三方庫函數(shù)、類庫、APIs等。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院791.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐合適的技術(shù)和方法能提高軟件開發(fā)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。軟件開發(fā)一直缺乏堅實的理論基礎(chǔ)。軟件行業(yè)借用了管理學(xué)的最佳實踐（BestPractice）的概念來概括到達用戶滿意的、可以反復(fù)使用的軟件開發(fā)的一切手段。最佳實踐認為存在某種技術(shù)、方法、過程、活動或機制，可以使生產(chǎn)或管理實踐的結(jié)果達到最優(yōu)，并減少出錯的可能性。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院801.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐原則是一個已經(jīng)接受或?qū)I(yè)化的指導(dǎo)行動的最高準則或標準。人們總結(jié)、使用了軟件開發(fā)的基本原則、面向?qū)ο笤瓌t等。原則必須通過某種途徑體現(xiàn)出來，才具有指導(dǎo)作用。機制指的是有機體的構(gòu)造、功能及其相互關(guān)系、工作原理，如可視化編程的事件響應(yīng)機制、類型的多態(tài)機制。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院811.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐技術(shù)是科學(xué)原理的應(yīng)用，是具有技能特點的特殊的步驟或途徑。軟件開發(fā)技術(shù)是運用了計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)的基本原理，進行軟件開發(fā)的方式方法。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院821.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐方法是獲得一個客體（對象）的步驟或過程。作為一個系統(tǒng)的步驟、技術(shù)活動被特定的專業(yè)或藝術(shù)采納，是技能或技術(shù)的全部。研究方法及其知識的活動稱為方法學(xué)，如面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)、軟件方法學(xué)。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院831.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐工具指的是執(zhí)行操作的器具，引申為為達到、完成或促進某一事物的手段。我們使用更加廣泛的含義，軟件工具指的是從編輯器、編譯器、自動化測試框架到IDE的實用程序。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院841.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐軟件開發(fā)的技術(shù)實踐十分豐富，按照開發(fā)活動劃分有用戶需求、軟件設(shè)計、軟件構(gòu)造、軟件測試、軟件交付技術(shù)和方法。每個方面又可以細分，如軟件設(shè)計技術(shù)包括軟件架構(gòu)設(shè)計、構(gòu)件設(shè)計、算法設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計或功能設(shè)計、用戶交互設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計。這些技術(shù)方法只適合某一個開發(fā)階段或某個軟件組成，也有一些成套的包含技術(shù)、方法和工具，主要是公司內(nèi)部研制和使用（如微軟開發(fā)方法與最佳實踐MSF）。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟件工程學(xué)院851.6.4軟件開發(fā)的最佳實踐按照軟件開發(fā)范式有結(jié)構(gòu)化開發(fā)、面向?qū)ο箝_發(fā)和新興的面向服務(wù)開發(fā)等，側(cè)重在軟件工程活動的前期、以軟件分析和設(shè)計或軟件建模為主。結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法是用系統(tǒng)工程的思想和工程化的方法，按用戶至上的原則，結(jié)構(gòu)化、模塊化、自頂向下地對系統(tǒng)進行分析和設(shè)計的方法。2016秋數(shù)據(jù)科學(xué)與軟