軟件工程課程復習 2-生存周期課件

軟件生存周期及模型第二講軟件生存周期及模型瀑布模型迭代模型增量模型原型模型2要求具體內(nèi)容了解1)生存周期的概念2)開發(fā)模型的概念3)生存周期模型裁剪指南理解1)軟件的生存周期與選擇的開發(fā)模型有關2)迭代模型的具體迭代過程掌握1)瀑布模型的本意、特點、選用條件2)增量模型的本意、特點、選用條件3)原型模型的本意、特點、選用條件表2-1本章對同學們的要求3周期序號周期劃分周期名稱周期的主要活動1胚胎至分娩胎兒定期到婦幼保健院或婦產(chǎn)科醫(yī)院檢查20～3歲嬰兒請保姆看護，上嬰兒室或托兒所33～6歲幼兒上幼兒園46～12歲兒童上小學，好好學習，天天向上512～18歲少年上中學，參加中考、高考，自古英雄出少年618～30歲青年上大學，攻讀碩士、博士學位，應聘就業(yè)730～60歲中年上班，追求事業(yè)上的成就、成功、貢獻860歲以上老年退休，老有所樂，寫回憶錄，立遺囑9因故因病去世死亡喪事從簡，長眠于地下表2-2人的生存周期5軟件生存周期(Lifecycle)

軟件有一個孕育、誕生、成長、成熟、衰亡的生存過程。軟件生存周期通常包括可行性研究和項目開發(fā)計劃、需求分析、概要設計、詳細設計、編碼、測試、維護等活動（GB8567中規(guī)定）。6定義分析藍圖、圖表、庫存、采購單等設計實現(xiàn)產(chǎn)品7軟件定義時期基本任務：回答要解決的問題是什么？該問題有行的通的解決辦法嗎？若有解決問題的辦法，則需要多少費用、資源、時間？結(jié)束標準：提出關于問題性質(zhì)、工程目標和規(guī)模的問題定義書面報告；提出可行性研究報告；若問題值得去解決，制定項目開發(fā)計劃?？尚行匝芯亢晚椖块_發(fā)計劃需求分析基本任務：回答“為了解決這個問題，目標系統(tǒng)必須做什么”，確定目標系統(tǒng)的功能。結(jié)束標準：給出軟件需求說明書8軟件開發(fā)時期—系統(tǒng)實現(xiàn)編碼基本任務：把每個模塊的控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成計算機可接受的程序代碼。寫出的程序應是結(jié)構(gòu)好，清晰易讀，并且與設計一致。結(jié)束標準：以某種程序設計語言表示的源程序清單。測試基本任務：通過各種類型的測試使軟件達到預定的要求。結(jié)束標準：軟件合格，能交付用戶使用。10交互設計美國的AlanCooper提出，交互設計應該作為軟件生存周期的一個重要階段考慮進去（具體可參看《軟件開發(fā)的創(chuàng)新思維》，劉瑞挺等譯，電子工業(yè)出版社出版）?？尚行匝芯亢晚椖块_發(fā)計劃、需求分析、交互設計、概要設計、詳細設計、編碼、測試、維護12技術審查和管理復審原始要求正確的規(guī)格說明

錯誤的規(guī)格說明正確的設計

錯誤的設計

對錯誤說明的設計正確編碼

錯誤編碼

對錯誤設計的編碼對錯誤說明的編碼正確功能

可改正的錯誤不可改正的錯誤潛伏的錯誤需求分析設計編碼測試錯誤的扇形傳播模型14

名詞解釋軟件工作產(chǎn)品在CMM中，它是軟件開發(fā)活動中的人工制品，如需求說明書、概要設計說明書、詳細設計說明書、源程序、測試報告、用戶手冊，也包括軟件管理文檔，如軟件開發(fā)計劃、軟件質(zhì)量保證計劃、各種評審報告、里程碑報告、變更申請表、不符合項跟蹤報告等。軟件產(chǎn)品在CMM中軟件產(chǎn)品是最終用戶使用的軟件。它是軟件工作產(chǎn)品的一部分?；€它是軟件工作產(chǎn)品。它是要經(jīng)內(nèi)部和外部評審過的，并且是下一階段工作的基礎，一根基線是一個里程碑或一個檢查點。檢查點它是由時間、計劃、事件驅(qū)動的檢查工作進度和質(zhì)量的一個記號，一個檢查點不一定是基線或里程碑。里程碑它是一個記號，只需經(jīng)過內(nèi)部評審。它是一個檢查點，但不一定是基線。評審是對軟件工作產(chǎn)品質(zhì)量的一次開會或匯簽活動。審計是復查評審活動程序的合法性，是否按程序與規(guī)范進行。顧客>客戶>用戶客戶是顧客的一部分，顧客包括潛在的客戶。用戶是軟件產(chǎn)品的最終使用者，用戶是客戶的一部分。現(xiàn)有系統(tǒng)目標系統(tǒng)現(xiàn)有系統(tǒng)是用戶當前正在使用的系統(tǒng)（可能是手工系統(tǒng)）；目標系統(tǒng)是將要實現(xiàn)的系統(tǒng)。能力成熟度模型

15軟件生存周期模型概念軟件生存周期模型是描述軟件開發(fā)過程中各種活動如何執(zhí)行的模型。它確立了軟件開發(fā)和演繹中各階段的次序以及各階段活動的準則，確立開發(fā)過程所必須遵守的規(guī)定和限制等。目前有瀑布模型、增量模型、螺旋模型、噴泉模型、變換模型和基于知識的模型等。16立項(或簽合同)、下達任務書需求分析概要設計詳細設計編碼實現(xiàn)軟件測試軟件發(fā)布與實施軟件維護版本更新或退役統(tǒng)一建模過程(UML)17生命周期各階段的基本任務生命周期的8各階段：問題定義→可行性研究→需求分析→總體設計(概要設計)→詳細設計→編碼和單元測試→綜合測試→軟件維護各階段的基本任務如下圖。18開發(fā)團隊中的角色設計人員測試人員需求分析和定義系統(tǒng)設計單元測試程序?qū)崿F(xiàn)程序設計集成測試系統(tǒng)測試交付系統(tǒng)維護軟件開發(fā)步驟分析員程序員培訓人員20瀑布模型

瀑布模型(WaterfallModel)又稱流水式過程模型。它可以形象地用階梯瀑布描述，水由上向下一個階梯接著一個階梯地傾瀉下來，最后進入一個風平浪靜的大湖,即軟件企業(yè)的產(chǎn)品庫，如圖2-1所示。21特點：上一階段的變換結(jié)果是下一階段變換的輸入，相鄰兩個階段具有因果關系，緊密相聯(lián)。需求分析問題定義可性行研究計劃時期概要設計詳細設計編碼測試開發(fā)時期運行與維護運行時期瀑布模型1970年由W.Royce提出23瀑布模型瀑布模型是傳統(tǒng)軟件工程的基礎。瀑布模型的基本思想是將軟件生命周期劃分為若干明確定義的階段。每一階段活動具有嚴格性，要實施評審工作，以便及早發(fā)現(xiàn)錯誤，改正錯誤；以文檔形式驅(qū)動的，上一階段的結(jié)果作為本階段的輸入；24優(yōu)點：1）階段間具有順序性和依賴性2）推遲實現(xiàn)的觀點3）質(zhì)量保證的觀點。缺點：

1）各個階段的劃分完全固定，階段之間產(chǎn)生大量的文檔，極大增加了工作量2）由于開發(fā)模型是線性的，用戶只有等到最后才能看到開發(fā)成果，中間提出的變更要求很難響應，增加風險3）早期錯誤可能要到開發(fā)后期或測試階段才發(fā)現(xiàn)，從而帶來嚴重后果26適合的軟件:軟件的需求在項目開始前很明確，在開發(fā)時期內(nèi)沒有或很少有需求變化；解決方案在軟件開始前也很明確，開發(fā)者對應用領域很熟低風險項目，如開發(fā)者對目標和開發(fā)環(huán)境很熟悉；除了在早期階段，用戶對開發(fā)工作參與很少；系統(tǒng)編程要求使用面向過程的程序設計語言類似的軟件如：公司的財務系統(tǒng)庫存管理系統(tǒng)短期項目27增量模型第1塊第1次集成第2次集成第3次集成第N次集成第4次集成第1塊第1塊第1塊第1塊第N塊第4塊第3塊第2塊第2塊第2塊第2塊第3塊第3塊第4塊123491011125678需求分析設計編碼測試增量模型示意圖28增量模型把軟件產(chǎn)品分解成一系列的增量構(gòu)件，在增量開發(fā)迭代中逐步加入。每個構(gòu)件由多個相互作用的模塊構(gòu)成，并且能夠完成特定的功能。增量開發(fā)方法的新演進版本叫做“極限程序設計（ExtremeProgramming）”。

定義基本需求將需求賦予增量構(gòu)件設計系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)開發(fā)增量構(gòu)件確認增量構(gòu)件集成增量構(gòu)件確認系統(tǒng)30增量模型核心功能核心功能112123第一增量第二增量第三增量核心功能112123……31增量模型◆遵循遞增方式進行軟件開發(fā)。開發(fā)一部分，向用戶展示一部分?！粼隽磕Ｐ褪且环N非整體開發(fā)的模型?！暨m用條件：1）使用面向?qū)ο笳Z言或第四代語言。2）需求可能發(fā)生變化，客戶接受分階段交付；3）分析設計人員對應用領域不熟悉，難以一步到位；用戶可以參與到整個軟件開發(fā)過程。4）項目風險高。5）軟件公司自己已有較好的類庫和構(gòu)件庫。32優(yōu)點：1）將整個產(chǎn)品分解為若干個構(gòu)件進行逐步交付，因此軟件開發(fā)可以很好的適應需求的變化。2）用戶可以看到所開發(fā)軟件的可運行中間版本降低風險缺點：1）由于各個構(gòu)件的逐漸并入已有的軟件體系中，所以加人構(gòu)件必須不破壞已構(gòu)造好的系統(tǒng)，這需要系統(tǒng)具備開放式體系結(jié)構(gòu)。2）開發(fā)過程中，需求的變化使得軟件過程的控制失去整體性33模型適合的項目：

項目開始，明確了需求的大部分，但是需求可能會發(fā)生變化對于市場和用戶把握不是很準，需要逐步了解對于有龐大和復雜功能的系統(tǒng)進行功能改進，就需要一步一步實施的。34銀行業(yè)務系統(tǒng)的生存期實例產(chǎn)品階段1設計業(yè)務需求分析原形系統(tǒng)分析項目規(guī)劃集成測試產(chǎn)品階段1開發(fā)產(chǎn)品階段n設計產(chǎn)品階段n開發(fā)確認測試產(chǎn)品提交銀行業(yè)務需求原形系統(tǒng)源代碼項目規(guī)劃項目規(guī)劃35原型模型原型模型：先開發(fā)一個“原型”軟件，完成主要功能，展示給用戶并征求意見，然后逐步完善。根據(jù)原型建立的目的不同，可以分為以下幾種原型模型：——探索型原型：用于需求分析階段；——實驗型原型：用于設計階段；——演化型原型：軟件開發(fā)全過程，及早向用戶提交一個原型系統(tǒng)。原型運用方式：拋棄策略和附加策略。拋棄策略是原型達到目的，則放棄使用，重新開發(fā)軟件；而附加策略是原型達到目的后，繼續(xù)使用，軟件是在原型的基礎上繼續(xù)開發(fā)，直到交付使用。36快速原型模型快速原型方法是原型模型在軟件分析、設計階段的應用，用來解決用戶對軟件系統(tǒng)在需求分析上的模糊認識。是用來獲取用戶需求的，或是用來試探某種設計是否有效。一旦需求或設計確定下來，原型就將被拋棄。需求的采集與細化客戶評價原型快速設計建造原型加工原型產(chǎn)生樣品停止開始37原型開發(fā)過程原型開發(fā)步驟:▲快速分析：分析人員與用戶配合，迅速確定系統(tǒng)的基本要求。要根據(jù)原型所要體現(xiàn)的特征，描述基本需求。關鍵是要注意分析描述內(nèi)容的選取?！鴺?gòu)造原型：在軟件工具支持下盡快實現(xiàn)一個可運行的系統(tǒng)?！\行原型：是發(fā)現(xiàn)問題、消除誤解、開發(fā)者與用戶充分協(xié)調(diào)的一個步驟?！u價原型：評價原型的特性，糾正誤解與錯誤，增添新要求或提出要求變動，提出全面的修改意見。▲修改：原型開發(fā)的循環(huán)。38快速原型模型開發(fā)步驟需求分析需求說明設計說明源程序軟件產(chǎn)品設計編碼測試維護快速分析需求說明原型修改意見修改類型構(gòu)造原型運行原型評價原型停止修改修改說明修改原型39原型模型的評價原型的優(yōu)點：▲可及早為用戶提供有用的產(chǎn)品?！杉霸绨l(fā)現(xiàn)問題，隨時糾正錯誤。▲減少技術、應用風險，縮短開發(fā)時間，減少費用?！偈褂脩糁鲃訁⑴c開發(fā)活動，促進各類人員的協(xié)調(diào)，減少誤解，適應需求的變化，能有效提高系統(tǒng)質(zhì)量。原型存在的問題：▲缺乏豐富而強有力的軟件工具和開發(fā)環(huán)境。▲缺乏有效的管理機制，還未建立起自己的開發(fā)標準?！鴮υO計人員水平和開發(fā)環(huán)境要求較高。▲在多次重復改變原型的過程中，程序員會感到厭煩?！到y(tǒng)的易變性對測試有一定影響，難于做到徹底測試，更新文檔較為困難。40原型模型的處理過程

41項目的需求在項目開始前不明確需要減少項目需求的不確定性類似的項目如：確定顯示界面第一次開發(fā)的產(chǎn)品，驗證可行性模型適合的項目42【例2-1】1996年8月，一名高級工程師帶領一個熟練的程序員，來到營口港務局通信中心，開發(fā)該中心的電話業(yè)務信息管理系統(tǒng)。當時，雖然他們手中并無什么“原型”，但是他倆一個是數(shù)據(jù)庫設計高手，一個是編程高手，所以倆人分工負責，一人設計數(shù)據(jù)庫，一人編寫程序，雙方配合默契，只用一個多月時間，就圓滿地完成了開發(fā)任務，收回了全部開發(fā)費用，獲得了客戶的好評。這是一個典型的“快速原型法”例子。快速原型法選擇的條件是：項目組中有數(shù)據(jù)庫分析和設計的專家，有面向?qū)ο缶幊痰膶＜遥臋n制作有成熟的模板，而且系統(tǒng)或項目又不是非常大。43噴泉模型主要用于采用面向?qū)ο蠹夹g的項目在分析、設計、實現(xiàn)等各項活動之間無明顯邊界噴泉體現(xiàn)迭代和無間隙的特征噴泉模型強調(diào)增量式開發(fā)，它依據(jù)分析一部分就設計一部分的原則，不要求一個階段的徹底完成。軟件的某些部分常常被重復工作多次，相關功能在每次迭代中隨之加入演進的系統(tǒng)44迭代模型（RUP模型）RationalUnifiedProcess初始精化構(gòu)建移交9個核心流程對初學者來說，使用比較困難業(yè)務建模需求獲取分析設計實施測試部署配置與變更管理項目管理環(huán)境45強調(diào)項目的可控性是一個用例驅(qū)動的基于UML和構(gòu)件式架構(gòu)的迭代增量式開發(fā)過程RUP定義了初始、細化、實現(xiàn)和部署4個階段，分別對應著關鍵里程碑的劃分。RUP（Rational統(tǒng)一過程）比較適合大中型的項目和產(chǎn)品開發(fā)46RUP的目標按照預先制定的時間計劃和經(jīng)費預算，開發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品以滿足最終用戶的需求。47產(chǎn)品交付給用戶后用戶可能不滿意；到了預定的交付日期軟件可能還未開發(fā)出來；實際的開發(fā)成本可能超過預算；產(chǎn)品完成前一些關鍵的開發(fā)人員“跳槽”了；產(chǎn)品投入市場之前競爭對手發(fā)布了一個功能相近、價格更低的軟件等。軟件風險是任何軟件開發(fā)項目中都普遍存在的實際問題，項目越大，軟件越復雜，承擔該項目所冒的風險也越大。例如：48螺旋模型◆螺旋模型是一種風險驅(qū)動的模型。它將瀑布模型和增量模型結(jié)合起來，并加入了風險分析。螺旋模型沿著螺線旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)一圈，表示開發(fā)出一個更完善的新的軟件版本。它在四個象限上分別表達了4個方面的活動。◆螺旋模型需要有相當豐富的風險評估經(jīng)驗和專門知識。49螺旋模型的基本思想使用原型及其他方法來盡量降低風險。riskanalysisstageDevelopmentstagePlanningstageEvaluationstagestartResourceuse50可看作在每個階段之前都增加了風險分析過程的快速原型模型。快速原型驗證規(guī)格說明驗證設計驗證編碼測試綜合測試維護變化的需求驗證風險分析風險分析風險分析風險分析風險分析風險分析簡化的螺旋模型5152優(yōu)點：強調(diào)可選方案和約束條件從而支持軟件的復用，有助于將軟件自質(zhì)量作為特殊目標熔入產(chǎn)品開發(fā)中。缺點：強調(diào)風險分析，但要求許多客戶接受和相信這種分析并作出相應反映是不容易的，因此，這種模型往往適用于內(nèi)部大規(guī)模軟件開發(fā)。如果執(zhí)行風險分析會大大影響項目利潤，進行分析風險便毫無意義，因此只適用于大規(guī)模軟件。軟件開發(fā)人員應該擅長尋找可能的風險，準確分析風險，否則會帶來更大的風險。53適合的項目風險是主要的制約因素不確定因素和風險限制了項目進度用戶對自己的需求也不是很明確需要對一些基本的概念進行驗證可能發(fā)生一些重大的變更項目規(guī)模很大項目中采用了新技術54各種模型的比較模型優(yōu)點缺點瀑布模型規(guī)范,文檔驅(qū)動,簡單好學系統(tǒng)可能不滿足客戶真正的需求快速原型克服了瀑布型的缺點,關注滿足客戶需求可能導致系統(tǒng)設計差、效率低，難于維護增量模型可以分階段提交,開發(fā)早期回報明確,易于維護要求開放的軟件體系結(jié)構(gòu),可能會設計差、效率低

螺旋模型風險驅(qū)動,適用于大型項目開發(fā)風險分析人員需要有經(jīng)驗且經(jīng)過充分訓練55小結(jié)軟件開發(fā)模型是軟件開發(fā)全過程、活動、任務的結(jié)構(gòu)框架、軟件生命周期各個階段及各階段的任務。系統(tǒng)開發(fā)模型：瀑布模型-知道做什么原型模型-快速開發(fā)增量模型-并行開發(fā)螺旋模型-風險驅(qū)動噴泉模型-重用各模型優(yōu)點、缺點56瀑布模型?適用–在開發(fā)的早期階段軟件需求被完整確定?挑戰(zhàn)–實際的項目開發(fā)很少是線性的過程，客戶很難明確地描述軟件需求?缺點–各個階段的劃分完全固定，階段之間產(chǎn)生大量的文檔，極大地增加了工作量–開發(fā)過程中很難響應客戶的變更要求–早期的錯誤可能要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn)，進而帶來嚴重的后果57增量模型?優(yōu)點–整個產(chǎn)品被分解成若干個構(gòu)件逐步交付，用戶可以不斷地看到所開發(fā)軟件的可運行中間版本–將早期增量作為原型有助于明確后期增量的需求–降低開發(fā)風險–重要功能被首先交付，從而使其得到最多的測試?缺點–需要軟件具備開放式的體系結(jié)構(gòu)–需求難以在增量實現(xiàn)之前詳細定義，因此增量與需求的準確映射以及所有增量的有效集成可能會比較困難–容易退化為邊做邊改方式，使軟件過程的控制失去整體性58快速原型模型?目的–減少開發(fā)風險和需求不確定性?缺點–原型系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能不好–開發(fā)人員需要掌握建立快速原型的開發(fā)技術和工具?適用–小型或中等規(guī)模的交互式系統(tǒng)–大型系統(tǒng)的某些部分，例如用戶界面–生命周期較短的系統(tǒng)2759螺旋模型?優(yōu)點–關注軟件的重用–關注早期錯誤的消除–將質(zhì)量目標放在首位–將開發(fā)階段與維護階段結(jié)合在一起?缺點–契約開發(fā)通常需要事先指定過程模型和發(fā)布產(chǎn)品–需要風險評估的經(jīng)驗3260課堂練習1）假設要求你開發(fā)一個軟件，該軟件的功能是把讀入的浮點數(shù)開平方，所得到的結(jié)果應該精確到設小數(shù)點后4位。一旦實現(xiàn)并測試完之后，該產(chǎn)品將被拋棄。你打算選用哪種軟件生命周期模型？請說明你做出選擇的理由。瀑布模型：需求明確，算法成熟，無需提高軟件的可維護性。61課堂練習2)如果要開發(fā)“圖書館管理信息系統(tǒng)”，你認為采用什么開發(fā)模型比較合適？請說明理由。答：開發(fā)“圖書館管理信息系統(tǒng)”采用瀑布模型比較合適。因為瀑布模型在開發(fā)過程中各階段非常清晰，便于評審、跟蹤、管理和控制，并且“圖書館管理信息系統(tǒng)”也基本符合瀑布模型的條件：(1)“圖書館管理信息系統(tǒng)”在開發(fā)過程中需求變化很少。(2)分析和設計人員對“圖書館管理信息系統(tǒng)”比較熟悉。(3)“圖書館管理信息系統(tǒng)”是低風險項目。(4)“圖書館管理信息系統(tǒng)”的用戶使用環(huán)境比較穩(wěn)定。(5)“圖書館管理信息系統(tǒng)”的用戶除提出需求以外，很少參與開發(fā)工作。62課堂練習3）假設你被任命為一家軟件公司的項目負責人，你的工作是管理該公司已被廣泛應用的字處理軟件的新版本開發(fā)。由于市場競爭激烈，公司規(guī)定了嚴格的完成期限并且已對外公布。你打算采用哪種軟件生命周期模型？為什么？對這個項目的一個重要要求就是嚴格按照已對外公布了的日期完成場頻開發(fā)工作?？紤]開發(fā)速度選擇增量模型可以并行完成開發(fā)工作。第一，舊版本已經(jīng)相當于一個原型，通過收集用戶對舊版本的反省，較容易定義新版本需求，所以無需原型；第二，公司軟件工程師對于字處理軟件很熟悉；第三，該軟件收到廣泛用戶的喜歡，可能還要開發(fā)新版本，應該把軟件的體系結(jié)構(gòu)設計成開放式的，有助于改進和擴充。63實例一?某公司計劃開發(fā)二維CAD軟件–軟件功能需求?基本功能與國外AutoCAD產(chǎn)品一致?新增加功能三個功能：智能畫線、智能標注、讀取.dwg文件

?問題：該軟件開發(fā)適于采用什么過程？增量模型

64實例二?哈爾濱市交通設施設計與漫游系統(tǒng)–用戶的要求（1）完成交通設施的二維圖紙設計（2）在二維設計的基礎上模擬顯示設計的效果–現(xiàn)實情況（1）二維設計部分已有工作基礎，新功能開發(fā)量不大（2）設計仿真與漫游顯示部分需求不確定（3）用戶要求開發(fā)方提出可行的方案?問題：采用什么方法開發(fā)仿真與漫游子系統(tǒng)？快速原型模型65實例三?空中交通控制系統(tǒng)–在系統(tǒng)運行之前需要進行安全性和可靠性的檢驗?問題：該軟件開發(fā)適于采用什么過程？螺旋模型66軟件生存周期模型的選擇1）模型應符合軟件本身的性質(zhì)（規(guī)模、復雜性）2）模型應滿足軟件應用系統(tǒng)整體開發(fā)進度要求3）模型應有可能控制并消除軟件開發(fā)風險4）模型應有可用的計算機輔助工具（如快速原型工具）的支持5）模型應與用戶和軟件開發(fā)人員的知識和技能相匹配6）模型應有利于軟件開發(fā)的管理與控制67軟件生存周期模型的剪裁在一個成熟的IT企業(yè)或軟件組織內(nèi)部，通常要根據(jù)各種軟件開發(fā)模型的特點，結(jié)合本單位的開發(fā)經(jīng)驗和行業(yè)特點的具體實際，還需要定