軟件工程要點串講.doc

第一講 概 述1.1 軟件工程的研究內(nèi)容（1）軟件工程要考慮專業(yè)軟件開發(fā)所需要的理論、方法和工具-工程技術(shù)問題（2）軟件工程要考慮如何有效的在軟件開發(fā)中利用有限的成本資源-工程管理的問題1.2 什么是軟件?（1）軟件包括：-軟件的內(nèi)涵 能夠提供客戶所需功能與性能的計算機程序； 使程序能夠適當?shù)牟僮餍畔⒌臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 用以描述程序開發(fā)過程及使用的文檔。（2）軟件產(chǎn)品可以為一個特定的用戶設計開發(fā)，也可以為某一類通用的市場設計開發(fā)。（3）軟件產(chǎn)品可以分成： 通用軟件（Generic Software）、 定制軟件（Bespoke Software）（4）一個新的軟件并不一定是全新開發(fā)，可以由現(xiàn)有軟件或可復用軟件成分配置形成。1.3 什么是軟件工程 ？（1）軟件工程是涉及軟件生產(chǎn)各個方面的一門工程學科（2）軟件工程涉及軟件生命周期的各個方面，從軟件需求的確定到軟件退役。（3）軟件工程：將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應用于軟件的開發(fā)、運行和維護的過程，即將工程化應用于軟件；研究中的方法.1.4 什么是成功的軟件項目：按時交付、不超預算、滿足用戶要求。1.5 （1）所有的軟件過程中都包括四個基本活動:描述、開發(fā)、有效性驗證、進化。（2） 軟件生命周期是軟件過程的另一種形象描述，包括：需求定義、分析與描述、軟件設計、實現(xiàn)、測試、維護與退役等活動。1.6什么是優(yōu)良軟件的屬性？可維護性、可依賴性、有效性和可用性（可接受性）。第二講 軟件過程2.1 瀑布模型（順序模型） 瀑布模型的缺點和適用情況 （1）這種模型生硬的把一個軟件過程劃分成幾個界限清晰的階段，而且這些階段前后有嚴格的順序，這導致它很難對用戶的需求變更做出及時的調(diào)整；（2）因此，瀑布模型只適合需求非常清楚和需求變更被嚴格限制的情況下。 2.2 進化式開發(fā)模型基本思想：通過開發(fā)系統(tǒng)原型和用戶反復交互，以明確需求，使系統(tǒng)在不斷調(diào)整與修改中得以進化成熟。又叫做原型式開發(fā)方法。兩種基本類型：探索式開發(fā)、拋棄式原型法 問題：缺乏過程可見性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常會很差、需要一些特別的技術(shù)（如原型快速開發(fā)技術(shù)）、通常與主流技術(shù)不兼容.適用情況：適合中小規(guī)模的交互系統(tǒng)、可用于大型系統(tǒng)的局部開發(fā)（如系統(tǒng)界面），可以和瀑布模型混合使用、生命周期較短的系統(tǒng)。 2.3 增量式開發(fā) 增量式開發(fā)的特點 （1）在這種開發(fā)方式中，系統(tǒng)不是作為一個整體交付，而是被分解成若干個增量，每個增量交付系統(tǒng)的部分功能。（2）用戶的需求按優(yōu)先級排隊，優(yōu)先級最高的需求被放入最早交付的增量中。這樣，優(yōu)先級最高的系統(tǒng)功能就得到最多的測試，系統(tǒng)的可靠性較高。 2.4 基于構(gòu)件的軟件工程 （1）軟件復用是指在兩次或多次不同的軟件開發(fā)過程中重復使用相同或相似軟件元素（通常稱為可復用構(gòu)件、組件或軟部件）的過程。（2）軟構(gòu)件是標準的、可以互換的、經(jīng)過裝配可隨時使用的軟件模塊。軟件復用的意義：（1）軟件復用的出發(fā)點是使軟件系統(tǒng)的開發(fā)不再“一切從零開始”，能夠充分利用已有的知識和經(jīng)驗。（2）軟件復用能夠在軟件開發(fā)中避免重復勞動，充分利用已有的開發(fā)成果，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本。（3）軟件復用還可以避免全新開發(fā)可能引入的錯誤，從而提高軟件的開發(fā)質(zhì)量。第三講 需求工程3.1 需求工程過程需求工程過程并不具有唯一的模型，在所有的過程中都會涉及一些共同的活動，它們是：可行性研究、需求導出與分析、需求描述、需求有效性驗證、需求管理。3.2 可行性研究：（1）可行性研究要決定被提議的系統(tǒng)是否值得去做。（2）進行可行性研究包括信息評估、信息匯總和書寫報告三部分工作。3.3 需求的兩個不同層次的描述用戶需求：從客戶的角度，采用自然語言配合以圖表對目標系統(tǒng)應提供的服務以及系統(tǒng)操作要受到的約束進行的聲明。系統(tǒng)需求：系統(tǒng)需求是一種結(jié)構(gòu)化文檔，要運用一些專業(yè)的模型詳細的描述系統(tǒng)的功能及其約束。系統(tǒng)需求文檔有時也稱為功能描述，應該是精確的，它可以成為雙方之間合同的重要內(nèi)容，同時作為開發(fā)工作的依據(jù)。3.4 功能需求與非功能需求功能需求：對系統(tǒng)應提供的功能，系統(tǒng)在特定的輸入下做出的反應及特定條件下的行為的描述。某些情況下還要包括系統(tǒng)不應做什么。非功能需求：對系統(tǒng)提供服務或功能時收到的約束進行描述。如時間約束、開發(fā)過程約束和標準等。領域需求：這種需求來自于系統(tǒng)的應用領域，反映領域特征?？赡苁枪δ苄枨笠部赡苁欠枪δ苄枨?。功能性需求與非功能性需求相比較，非功能需求往往更為關(guān)鍵，因為非功能需求表示的是系統(tǒng)的整體特征，而功能性需求描述的則是局部功能。3.7 需求導出與分析（1）這個階段在可行性研究之后進行，通常與需求描述交叉進行。（2）需求導出的過程活動包括：需求發(fā)現(xiàn)、需求的分類與組織、優(yōu)先排序和沖突解決、需求文檔化。（3）需求的發(fā)現(xiàn)與識別是整個過程中最為關(guān)鍵的活動，負責收集目標系統(tǒng)級現(xiàn)存系統(tǒng)的相關(guān)信息并從這些信息中提煉出用戶需求和系統(tǒng)需求。（4）信息的來源包括已有的文件，系統(tǒng)的信息持有者（stakeholders）以及相近系統(tǒng)的規(guī)約描述。（5）需求要從多個視點進行分析（6）視點用來表述不同角度的需求來源（信息持有者、其它相關(guān)系統(tǒng)及領域）。每一個視點代表系統(tǒng)需求的一個子集。3.8 結(jié)構(gòu)化分析（SA）建模（1）結(jié)構(gòu)化分析方法是一種面向數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)建模技術(shù)，它從數(shù)據(jù)加工的角度對系統(tǒng)進行規(guī)格描述；（2）SA幫助分析者理解系統(tǒng)的功能，并采用模型與用戶進行交流；（3）不同的模型從不同的角度對系統(tǒng)進行描述。 （4）結(jié)構(gòu)化分析模型的核心是數(shù)據(jù)詞典，它描述了所有的在目標系統(tǒng)中使用的和生成的數(shù)據(jù)對象。（5）圍繞著這個核心的有三種圖：實體關(guān)系圖(ERD)描述數(shù)據(jù)對象及數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系；數(shù)據(jù)流圖(DFD)描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中如何被傳送或變換，以及描述如何對數(shù)據(jù)流進行變換的功能（子功能）；狀態(tài)遷移圖(STD)描述系統(tǒng)對外部事件如何響應，如何動作。（6）因此，ERD用于數(shù)據(jù)建模，DFD用于功能建模，STD用于行為建模。 3.9 UML與面向?qū)ο蠓治龇椒?.9.1 理解UML UML是一種標準的圖形化建模語言，它為不同領域的人們提供一種統(tǒng)一的交流標準，這種標準使得系統(tǒng)構(gòu)造者能夠用標準的、易于理解的方式建立能表達出他們想象力的系統(tǒng)藍圖，并使客戶、分析員、設計人員、程序員和系統(tǒng)其它涉及者能夠相互理解和達成一致，從而能夠有效地共享和交流設計結(jié)果。3.10 需求有效性驗證（1）需求有效性驗證的目的是檢驗需求描述是否正確地反映了客戶的意愿。（2）好的需求對軟件系統(tǒng)的開發(fā)效率及軟件質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。一個錯誤發(fā)現(xiàn)的越晚，修改它所付出的代價就越大。3.11 需求檢查幾個方面：有效性、一致性、完備性、現(xiàn)實性、可檢查性。需求有效性檢驗技術(shù)：需求評審、建立原型、測試用例生成。第四講 設計工程 4.1 軟件工程中的設計（1）設計是一個把問題轉(zhuǎn)換成解決方案的創(chuàng)造性過程；（2）設計解決的是“如何實現(xiàn)系統(tǒng)”的問題；（3）從工程管理的角度，軟件設計可以分成概要設計（總體設計、系統(tǒng)設計）與細節(jié)設計（詳細設計）4.2.1 模塊化（1）模塊化的思想，即把軟件劃分為可獨立命名和編址的構(gòu)件，每個構(gòu)件稱為一個模塊，每個模塊完成一個子功能，當把所有模塊組裝到一起成為一個整體時，便可以完成指定的功能。（2）模塊組成系統(tǒng)或子系統(tǒng)。（3）“一個復雜問題分割成若干個容易解決、容易管理的小問題后更易于求解”，模塊化正是以此為依據(jù)把系統(tǒng)劃分成若干個模塊，各個擊破。 4.2.2 信息隱藏與獨立性（1）信息隱藏原理告訴我們，模塊應該設計得使其所含信息（過程和數(shù)據(jù)）對于那些不需要這些信息的模塊來說不可訪問；每個模塊只完成一個相對獨立的特定功能；模塊之間僅交換那些為完成系統(tǒng)功能必須交換的信息，即模塊應該功能獨立的。 （2）采用信息隱藏原理指導模塊設計有很多好處： 1）它支持模塊的并行開發(fā)； 2）減少測試和后期維護的工作量。因為測試和維護階段不可避免地要修改設計和代碼，模塊對大多數(shù)數(shù)據(jù)和過程處理細節(jié)的隱藏可以減少錯誤向外傳播。 3）整個系統(tǒng)擴充功能只需“插入”新模塊，原有的多數(shù)模塊無須改動。 4.2.3 模塊獨立性（Independency）（1）模塊獨立性的概念是模塊化、抽象和信息隱藏概念的直接產(chǎn)物，模塊獨立性是通過開發(fā)具有單一功能和與其他模塊沒有過多交互作用的模塊來達到的。（2）獨立性好的模塊對其它的模塊依賴性小，修改時對其它模塊的影響小，易于修改和擴充，因此有良好的可維護性。（3）模塊獨立性可用兩個定性準則來度量：耦合性（coupling）和內(nèi)聚性（cohesion）。 （4）耦合是模塊之間相對獨立性的量度，而內(nèi)聚則是模塊功能相對強度的量度。 （5）模塊的內(nèi)聚性越強，耦合性越弱，獨立性越強。4.3 體系結(jié)構(gòu)設計（1）體系結(jié)構(gòu)（architecture,又稱架構(gòu)）設計的任務是要識別出組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)并建立子系統(tǒng)的控制和通信框架。（2）體系結(jié)構(gòu)設計是聯(lián)系需求描述與其他設計活動的橋梁。系統(tǒng)的組成（1）系統(tǒng)的組成反映的是系統(tǒng)組織所采用的基本策略。三種應用廣泛的組成類型：數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)（容器模型）、客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)、抽象機或分層體系結(jié)構(gòu)。4.3.1 數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)（容器）數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)（容器模型）的基本特點：（1）所有共享數(shù)據(jù)放到一個中心數(shù)據(jù)庫（容器）中，所有子系統(tǒng)都能從中存取數(shù)據(jù)；（2）當系統(tǒng)中存在大量的數(shù)據(jù)共享時，數(shù)據(jù)中心（容器）模型是最為常用的體系結(jié)構(gòu)風格。4.3.2 客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)（1）客戶/服務器模型是一個分布式系統(tǒng)模型，數(shù)據(jù)和加工過程在多個處理器之間分配；（2）這種模型的主要組成：一組為其它子系統(tǒng)提供服務的單機服務器；一組向服務器請求服務的客戶機；連接客戶機與服務器的網(wǎng)絡。4.3.3 分層（抽象機）體系結(jié)構(gòu)（1）這種模型把系統(tǒng)組織成一系列的層次（抽象機），每一層提供一組服務；（2）這種模型支持增量式的開發(fā)，不同層次的服務可以單獨交付；（3）層與層之間以接口相聯(lián)系，一個接口發(fā)生改變，只有毗鄰的層會受到影響；4.4 控制模型（1）控制模型考慮子系統(tǒng)之間的控制流，這是分解模型不考慮的問題。（2）對控制流建模有兩種一般性的方法：1）集中式控制：一個子系統(tǒng)專門負責控制，控制其他子系統(tǒng)的啟動與停止。2）基于事件的控制：不將控制信息集中在一個子系統(tǒng)內(nèi)，每個子系統(tǒng)都能夠接受來自系統(tǒng)外部的事件并作出響應。4.6 用戶界面設計過程4.7 界面設計的一般原則：用戶熟悉、一致性、意外最小化、可恢復性、用戶差異性4.8錯誤消息：（1）錯誤消息的設計對界面設計的成敗是非常關(guān)鍵的。 設計很差的錯誤消息會導致用戶對整個系統(tǒng)反感。（2）錯誤消息應該是禮貌的、簡明的、一致的和建設性的。4.9 幫助系統(tǒng)設計：軟件幫助系統(tǒng)不能是用戶手冊的簡單復制，應該有一個合理的組織與結(jié)構(gòu)，應該為用戶提供不同的入口。第五講 軟件實現(xiàn)與驗證5.1 程序設計與調(diào)試（1）程序設計的任務是把設計轉(zhuǎn)換成程序及在程序中去除錯誤，包括編程與調(diào)試兩個過程。（2）通常，程序員要對自己開發(fā)的程序進行測試，這時程序中的一些明顯的錯誤會暴露出來并被根除，這個過程叫調(diào)試。5.2 驗證和有效性確認（ Verification & Validation）驗證: 檢查軟件是否符合它的規(guī)格描述。有效性確認:檢查軟件是否滿足客戶的期待。5.3 驗證和有效性確認過程的兩種基本方法：軟件審查：通過對系統(tǒng)的各種靜態(tài)成果，如需求文檔、設計文檔、源代碼，進行檢查和分析發(fā)現(xiàn)問題。軟件測試： 通過使用測試數(shù)據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)，檢查運行結(jié)果來發(fā)現(xiàn)問題。5.4 程序測試與靜態(tài)審查：（1）測試的目的是為了揭示程序中存在錯誤，而不是沒有錯誤。（2）按照測試的不同目標可以把測試分成有效性測試與缺陷測試。（3）靜態(tài)審查無法檢驗軟件是否可用，也不能檢驗非功能需求，因此程序測試是必不可少的，是起決定性作用的V & V技術(shù)。（4）在V & V過程中，程序測試和靜態(tài)審查通常是結(jié)合在一起使用的。測試和調(diào)試：測試和調(diào)試是不同的過程，通常交叉進行。檢驗和有效性驗證的目的是確定系統(tǒng)中存在缺陷；調(diào)試考慮的是定位和修改缺陷。5.5 V & V 規(guī)劃（1）仔細的規(guī)劃能夠使程序檢查和測試的工作得到更多的回報。（2）V & V過程的規(guī)劃應該從開發(fā)過程的早期就開始。（3）V & V規(guī)劃應該明確的說明靜態(tài)檢查與測試任務與分工。（4）測試規(guī)劃主要是制定測試過程標準，而不是描述測試本身。系統(tǒng)開發(fā)的 V 模型5.7 軟件測試階段活動測試階段：組件測試、系統(tǒng)測試組件測試 ：測試單個的程序組件；通常由程序開發(fā)者完成（除了要求特別高的系統(tǒng)）；這個階段的測試大多依靠測試者的經(jīng)驗。系統(tǒng)測試：測試由組件整合成的子系統(tǒng)和系統(tǒng)；有專門的測試團隊進行測試；測試要依據(jù)需求規(guī)格說明進行。5.8 集成測試集成測試包括把組件集成為系統(tǒng)和對合成的系統(tǒng)進行測試，以發(fā)現(xiàn)組件集成過程帶來的問題，集成方式可以分為：自頂向下集成：從主控模塊開始，沿著控制層次結(jié)構(gòu)逐步向下，利用深度優(yōu)先或廣度優(yōu)先的方式將從屬于主控模塊的其他模塊集成到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中。自底向上集成：從原子模塊開始，從底層把模塊逐步向上集成為更大規(guī)模的子系統(tǒng)和系統(tǒng)。增量集成測試為了簡化測試中錯誤定位的問題，可以采用增量集成的方法。5.9 測試用例設計（1）測試用例的基本構(gòu)成可以包括：設計的輸入、期望的輸出、測試環(huán)境和測試對象的描述。（2）設計測試用例是系統(tǒng)測試與組件測試的關(guān)鍵工作，主要是通過設計輸入數(shù)據(jù)與預計的輸出來測試系統(tǒng)。（3）測試用例設計的目的是建立一組測試用例集合，用盡可能少的測試代價有效的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)缺陷并證明系統(tǒng)能夠滿足需求。（4）設計測試用例的常用方法：劃分測試與邊界值分析、結(jié)構(gòu)化測試（白盒測試）。5.10 等價劃分測試 等價劃分測試是測試用例設計的一種方法。設計測試用例時，可以按特征把數(shù)據(jù)輸入域劃分成若干等價類，等價類中的每個數(shù)據(jù)應該以同樣的方式得到處理，因此對于揭露程序中的錯誤是等效的。這樣，就可以選取少量有代表性的輸入數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)，以期用較小的代價暴露較多的程序錯誤。5.11 結(jié)構(gòu)化測試結(jié)構(gòu)化測試是根據(jù)軟件的結(jié)構(gòu)知識導出測試用例的測試方法。又叫做“白盒測試法”。對組件中所用的算法結(jié)構(gòu)的理解可以幫助我們找出更多的測試用例。黑盒測試與白盒測試黑盒測試又叫做功能測試，測試者只關(guān)心系統(tǒng)的功能而不關(guān)心軟件的實現(xiàn)。也就是說測試者不必了解有關(guān)系統(tǒng)的任何細節(jié)，只把系統(tǒng)看成是一個能夠處理輸入，產(chǎn)生輸出的“黑盒子”，僅從功能的角度設計測試用例。白盒測試又叫做結(jié)構(gòu)測試，是一種根據(jù)軟件的結(jié)構(gòu)知識導出測試用例的設計方法。測試者把被測試組件看成是一個打開的“白盒子”，組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對測試者是透明的，通過對所用算法結(jié)構(gòu)的分析設計測試用例。結(jié)構(gòu)化測試的目標1）保證一個模塊中的所有獨立路徑至少被執(zhí)行一次；（2）對所有的邏輯值均需測試真和假；（3）在上下邊界以及可操作的范圍內(nèi)執(zhí)行所有循環(huán)；（4）檢驗內(nèi)部結(jié)構(gòu)以確保其有效性。白盒測試能夠比黑盒測試發(fā)現(xiàn)更細小的缺陷。5.12 邏輯覆蓋法（1）邏輯覆蓋一系列測試過程的總稱，這組測試會逐漸進行越來越完整的通路測試。（2）由于覆蓋測試的目標不同，邏輯覆蓋又可分為：語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定條件覆蓋、條件組合覆蓋及路徑覆蓋。 其中語句覆蓋覆蓋度最弱，路徑覆蓋最強！5.13 基本路徑測試基本路徑測試的原理：“在程序控制流圖的基礎上，分析控制結(jié)構(gòu)的環(huán)路復雜度,并用這個復雜度為指南定義執(zhí)行路徑的基本集合，從而導出基本可執(zhí)行路徑集合，設計出測試用例并保證每個可執(zhí)行語句至少執(zhí)行一次，而且每個條件在執(zhí)行時都將分別取真、假兩種值?！被韭窂綔y試（ppt）第六講 軟件維護6.1 系統(tǒng)變更與進化（1）軟件系統(tǒng)變更是不可避免的，軟件系統(tǒng)開發(fā)的一個關(guān)鍵的問題就是如何實現(xiàn)和管理現(xiàn)存軟件的變更；（2）軟件系統(tǒng)隨變更要求不斷更新改進的過程就是系統(tǒng)進化過程。理想的進化模型（何謂“理想”？）6.2 軟件維護的本質(zhì)及類型（1）軟件維護是指在軟件交付使用之后，為了改正錯誤和滿足新的需要而修改軟件的過程。（2）維護通常包括四種類型：糾正性維護修補系統(tǒng)缺陷的維護，日常維護的主要工作。適應性維護使軟件適應不同的操作環(huán)境（軟硬件環(huán)境）的維護完善性維護增加或修改系統(tǒng)功能的維護（3）預防性維護（再工程）為預防系統(tǒng)后期可能的失效而做的維護。6.3 預防性維護/軟件再工程 預防性維護,或再工程，是由Miller提出來的，他的想法是“結(jié)構(gòu)化翻新”。他把這種方法定義為：“把今天的方法學應用到昨天的系統(tǒng)上，以支持明天的需求。 ”第七講 軟件項目管理7.1 軟件項目管理基礎（1）軟件項目管理是為了使軟件項目能夠按照預定的成本、進度、質(zhì)量順利完成，而對成本、人員、進度、質(zhì)量、風險等進行分析和管理的活動。（2）軟件項目管理主要考慮如何保證軟件能夠按時、按計劃并滿足用戶需求規(guī)格的交付，即如何用科學的管理手段保障