第2章軟件生存期模型

第2章軟件生存期模型瀑布模型快速原型模型增量模型螺旋模型噴泉模型統(tǒng)一過(guò)程基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型敏捷過(guò)程在20世紀(jì)80年代之前，瀑布模型一直是唯一被廣泛采用的生命周期模型。傳統(tǒng)的瀑布模型如圖所示。

2.1瀑布模型瀑布模型的特點(diǎn)階段間具有順序性和依賴性。其中包含兩重含義：①必須等前一階段的工作完成之后，才能開(kāi)始后一階段的工作；②前一階段的輸出文檔就是后一階段的輸入文檔。2.1瀑布模型瀑布模型的特點(diǎn)推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)①瀑布模型在編碼之前設(shè)置了系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，分析與設(shè)計(jì)階段的基本任務(wù)規(guī)定，在這兩個(gè)階段主要考慮目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型，不涉及軟件的物理實(shí)現(xiàn)。②清楚地區(qū)分邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)，盡可能推遲程序的物理實(shí)現(xiàn)，是按照瀑布模型開(kāi)發(fā)軟件的一條重要的指導(dǎo)思想。2.1瀑布模型瀑布模型的特點(diǎn)質(zhì)量保證的觀點(diǎn)①每個(gè)階段都必須完成規(guī)定的文檔，沒(méi)有交出合格的文檔就是沒(méi)有完成該階段的任務(wù)。②每個(gè)階段結(jié)束前都要對(duì)所完成的文檔進(jìn)行評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改正錯(cuò)誤。2.1瀑布模型實(shí)際的瀑布模型實(shí)際的瀑布模型是帶“反饋環(huán)”的，如圖所示。圖中實(shí)線箭頭表示開(kāi)發(fā)過(guò)程，虛線箭頭表示維護(hù)過(guò)程。2.1瀑布模型V模型：瀑布模型的一個(gè)變體V模型描述了測(cè)試階段的活動(dòng)與開(kāi)發(fā)階段相關(guān)活動(dòng)（包括需求建模、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼）之間的關(guān)系。2.1瀑布模型瀑布模型的優(yōu)點(diǎn)可強(qiáng)迫開(kāi)發(fā)人員采用規(guī)范化的方法。嚴(yán)格地規(guī)定了每個(gè)階段必須提交的文檔。要求每個(gè)階段交出的所有產(chǎn)品都必須是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的。2.1瀑布模型瀑布模型的缺點(diǎn)由于瀑布模型幾乎完全依賴于書(shū)面的規(guī)格說(shuō)明，很可能導(dǎo)致最終開(kāi)發(fā)出的軟件產(chǎn)品不能真正滿足用戶的需要。如果需求規(guī)格說(shuō)明與用戶需求之間有差異，就會(huì)發(fā)生這種情況。瀑布模型只適用于項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)需求已確定的情況。2.1瀑布模型快速原型是快速建立起來(lái)的可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，它所能完成的功能往往是最終產(chǎn)品能完成的功能的一個(gè)子集?？焖僭湍Ｐ腿鐖D所示。2.2快速原型模型快速原型模型的優(yōu)點(diǎn)(1)有助于滿足用戶的真實(shí)需求。(2)原型系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)與用戶的交互而得到驗(yàn)證，據(jù)此產(chǎn)生的規(guī)格說(shuō)明文檔能夠正確地描述用戶需求。(3)軟件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)基本上是按線性順序進(jìn)行。(4)因?yàn)橐?guī)格說(shuō)明文檔正確地描述了用戶需求，因此，在開(kāi)發(fā)過(guò)程的后續(xù)階段不會(huì)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)規(guī)格說(shuō)明文檔的錯(cuò)誤而進(jìn)行較大的返工。2.2快速原型模型快速原型模型的優(yōu)點(diǎn)(5)開(kāi)發(fā)人員通過(guò)建立原型系統(tǒng)已經(jīng)學(xué)到了許多東西，因此，在設(shè)計(jì)和編碼階段發(fā)生錯(cuò)誤的可能性也比較小，這自然減少了在后續(xù)階段需要改正前面階段所犯錯(cuò)誤的可能性。(6)快速原型的突出特點(diǎn)是“快速”。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該盡可能快地建造出原型系統(tǒng)，以加速軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，節(jié)約軟件開(kāi)發(fā)成本。原型的用途是獲知用戶的真正需求，一旦需求確定了，原型可以拋棄，當(dāng)然也可以在原型的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。2.2快速原型模型增量模型也稱為漸增模型，是Mills等于1980年提出來(lái)的。使用增量模型開(kāi)發(fā)軟件時(shí)，把軟件產(chǎn)品作為一系列的增量構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)、編碼、集成和測(cè)試。每個(gè)構(gòu)件由多個(gè)相互作用的模塊構(gòu)成，并且能夠完成特定的功能。2.3增量模型增量模型如圖所示。

2.3增量模型增量模型的優(yōu)點(diǎn)

(1)能在較短時(shí)間內(nèi)向用戶提交可完成一些有用的工作產(chǎn)品，即從第1個(gè)構(gòu)件交付之日起，用戶就能做一些有用的工作。(2)逐步增加產(chǎn)品的功能可以使用戶有較充裕的時(shí)間學(xué)習(xí)和適應(yīng)新產(chǎn)品，從而減少一個(gè)全新的軟件可能給用戶組織帶來(lái)的沖擊。(3)項(xiàng)目失敗的風(fēng)險(xiǎn)較低，雖然在某些增量構(gòu)件中可能遇到一些問(wèn)題，但其他增量構(gòu)件將能夠成功地交付給客戶。(4)優(yōu)先級(jí)最高的服務(wù)首先交付，然后再將其他增量構(gòu)件逐次集成進(jìn)來(lái)。因此，最重要的系統(tǒng)服務(wù)將接受最多的測(cè)試。2.3增量模型增量構(gòu)件開(kāi)發(fā)

每個(gè)增量構(gòu)件應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)某種系統(tǒng)功能，因此增量構(gòu)件的開(kāi)發(fā)可以采用瀑布模型的方式，如圖所示。

2.3增量模型采用增量模型需注意的問(wèn)題

(1)在把每個(gè)新的增量構(gòu)件集成到現(xiàn)有軟件體系結(jié)構(gòu)中時(shí)，必須不破壞原來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品。(2)軟件體系結(jié)構(gòu)必須是開(kāi)放的，即向現(xiàn)有產(chǎn)品中加入新構(gòu)件的過(guò)程必須簡(jiǎn)單、方便。因此，采用增量模型比采用瀑布模型和快速原型模型更需要精心的設(shè)計(jì)。2.3增量模型螺旋模型最初是Boehm于1988年提出來(lái)的。該模型將瀑布模型與快速原型模型結(jié)合起來(lái)，并且加入兩種模型均忽略了的風(fēng)險(xiǎn)分析。螺旋模型的基本思想是，使用原型及其他方法來(lái)盡量降低風(fēng)險(xiǎn)。2.4螺旋模型理解這種模型的一個(gè)簡(jiǎn)便方法，是把它看做在每個(gè)階段之前都增加了風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程的快速原型模型。

2.4螺旋模型完整的螺旋模型

2.4螺旋模型完整的螺旋模型

在螺旋模型中，軟件過(guò)程表示成一個(gè)螺線，而不是像以往的模型那樣表示為一個(gè)具有回溯的活動(dòng)序列。在螺線上的每一個(gè)循環(huán)表示過(guò)程的一個(gè)階段。每個(gè)階段開(kāi)始時(shí)的任務(wù)是確定該階段的目標(biāo)、為完成這些目標(biāo)選擇方案及設(shè)定這些方案的約束條件。接下來(lái)的任務(wù)是，從風(fēng)險(xiǎn)角度分析上一步的工作結(jié)果，努力排除各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)，通常用建造原型的方法來(lái)排除風(fēng)險(xiǎn)。如果成功地排除了所有風(fēng)險(xiǎn)，則啟動(dòng)下一步開(kāi)發(fā)步驟，在這個(gè)步驟的工作過(guò)程相當(dāng)于純粹的瀑布模型。最后是評(píng)價(jià)該階段的工作成果并計(jì)劃下一個(gè)階段的工作。2.4螺旋模型螺旋模型的4項(xiàng)活動(dòng)

螺線上的每一個(gè)循環(huán)可劃分為4個(gè)象限，分別表達(dá)了4個(gè)方面的活動(dòng)。(1)目標(biāo)設(shè)定——定義在該階段的目標(biāo)，弄清對(duì)過(guò)程和產(chǎn)品的限制條件，制訂詳細(xì)的管理計(jì)劃，識(shí)別項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，可能還要計(jì)劃與這些風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的對(duì)策。(2)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)與弱化——針對(duì)每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，設(shè)想弱化風(fēng)險(xiǎn)的步驟。(3)開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證——評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)之后選擇系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模型。(4)計(jì)劃——評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)工作，確定是否繼續(xù)進(jìn)行螺線的下一個(gè)循環(huán)。如果確定要繼續(xù)，則計(jì)劃項(xiàng)目的下一個(gè)階段的工作。2.4螺旋模型螺旋模型的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)可選方案和約束條件的強(qiáng)調(diào)有利于已有軟件的重用，也有助于把軟件質(zhì)量作為軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要目標(biāo)。減少了過(guò)多測(cè)試或測(cè)試不足所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。在螺旋模型中維護(hù)只是模型的另一個(gè)周期，因而在維護(hù)和開(kāi)發(fā)之間并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。2.4螺旋模型螺旋模型的缺點(diǎn)

螺旋模型是風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)的，因此要求軟件開(kāi)發(fā)人員必須具有豐富的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)和這方面的專門(mén)知識(shí)，否則將出現(xiàn)真正的風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)項(xiàng)目實(shí)際上正在走向?yàn)?zāi)難時(shí)，開(kāi)發(fā)人員可能還以為一切正常。2.4螺旋模型噴泉模型是典型的面向?qū)ο笊芷谀Ｐ汀！皣娙币辉~體現(xiàn)了迭代和無(wú)間隙特性。圖中代表不同階段的圓圈相互重疊，這明確表示兩個(gè)活動(dòng)之間存在重疊。2.5噴泉模型由Booch、Jacobson及Rumbaugh提出，統(tǒng)一過(guò)程模型如圖所示。

2.6統(tǒng)一過(guò)程統(tǒng)一過(guò)程的工作流

在統(tǒng)一過(guò)程中，有6個(gè)核心工作流。

①業(yè)務(wù)建模工作流。用商業(yè)用例為商業(yè)過(guò)程建立文檔。②需求工作流。目標(biāo)是描述系統(tǒng)應(yīng)該做什么，確保開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建正確的系統(tǒng)。為此，需明確系統(tǒng)的功能需求和非功能需求（約束）。③分析和設(shè)計(jì)工作流。其目標(biāo)是說(shuō)明如何做。結(jié)果是分析模型和設(shè)計(jì)模型。2.6統(tǒng)一過(guò)程④實(shí)現(xiàn)工作流。用分層的方式組織代碼的結(jié)構(gòu)，用構(gòu)件的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)類，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行單元測(cè)試，將構(gòu)件集成到可執(zhí)行的系統(tǒng)中。⑤測(cè)試工作流。驗(yàn)證對(duì)象之間的交互、是否所有的構(gòu)件都集成了、是否正確實(shí)現(xiàn)了所有需求、查錯(cuò)并改正。⑥部署工作流。制作軟件的外部版本、軟件打包、分發(fā)、為用戶提供幫助和支持。2.6統(tǒng)一過(guò)程統(tǒng)一過(guò)程的階段

統(tǒng)一過(guò)程有4個(gè)階段，分別是初始階段、細(xì)化階段、構(gòu)造階段和移交階段。①初始階段。初始階段主要關(guān)注項(xiàng)目計(jì)劃和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其目的是確定是否值得開(kāi)發(fā)目標(biāo)信息系統(tǒng)。②細(xì)化階段。細(xì)化階段關(guān)心定義系統(tǒng)的總體框架，其目標(biāo)是：細(xì)化初始需求（用況）、細(xì)化體系結(jié)構(gòu)、監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)并細(xì)化它們的優(yōu)先級(jí)、細(xì)化業(yè)務(wù)案例以及制訂項(xiàng)目管理計(jì)劃。2.6統(tǒng)一過(guò)程統(tǒng)一過(guò)程的階段③構(gòu)造階段。構(gòu)造階段是建立系統(tǒng)，構(gòu)造信息系統(tǒng)的第1個(gè)具有操作質(zhì)量的版本，以能夠交付給客戶進(jìn)行測(cè)試的版本結(jié)束，有時(shí)稱為測(cè)試版本。④移交階段。移交階段包含測(cè)試時(shí)期，以發(fā)布完整的系統(tǒng)而終止，其目標(biāo)是確保信息系統(tǒng)真正滿足客戶的需求。2.6統(tǒng)一過(guò)程主要工作產(chǎn)品

2.6統(tǒng)一過(guò)程2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型基于構(gòu)件的軟件工程（component-basedsoftwareengineering，CBSE）是強(qiáng)調(diào)使用可復(fù)用的軟件“構(gòu)件”來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)造基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)的過(guò)程。2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型Clements對(duì)CBSE給出了如下描述。

CBSE正在改變大型軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式。CBSE體現(xiàn)了FrodBrooks和其他人支持的“購(gòu)買(mǎi)，而非構(gòu)造”的思想。就如同早期的子程序?qū)⒊绦騿T從考慮編程細(xì)節(jié)中解脫出來(lái)一樣，CBSE將考慮的重點(diǎn)從編碼轉(zhuǎn)移到組裝軟件系統(tǒng)?？紤]的焦點(diǎn)是“集成”，而不再是“實(shí)現(xiàn)”。這樣做的基礎(chǔ)是假定在很多大型軟件系統(tǒng)中存在足夠多的共性，使得開(kāi)發(fā)可復(fù)用的構(gòu)件來(lái)滿足這些共性是可行的。2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型當(dāng)軟件團(tuán)隊(duì)使用傳統(tǒng)的需求獲取技術(shù)確定了待開(kāi)發(fā)軟件的系統(tǒng)需求時(shí)，該過(guò)程開(kāi)始。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，并不立即進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)，而是針對(duì)每一系統(tǒng)需求考慮以下問(wèn)題:(1)現(xiàn)有的商品化構(gòu)件（commercialoff-the-shelf，COTS）是否能夠?qū)崿F(xiàn)該需求？(2)內(nèi)部開(kāi)發(fā)的可復(fù)用構(gòu)件是否能夠?qū)崿F(xiàn)該需求？(3)可用構(gòu)件的接口與待構(gòu)造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是否相容？2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型如下圖。

2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型開(kāi)發(fā)步驟

不考慮構(gòu)件的開(kāi)發(fā)技術(shù)，基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型由以下步驟組成：(1)對(duì)于該問(wèn)題領(lǐng)域的基于構(gòu)件的可用產(chǎn)品進(jìn)行研究和評(píng)估。(2)考慮構(gòu)件集成的問(wèn)題。(3)設(shè)計(jì)軟件架構(gòu)以容納這些構(gòu)件。(4)將構(gòu)件集成到架構(gòu)中。(5)進(jìn)行充分的測(cè)試以保證功能正常。2.7基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)模型典型的構(gòu)件模型(1)OMG/CORBA。對(duì)象管理組織發(fā)布了公共對(duì)象請(qǐng)求代理體系結(jié)構(gòu)（OMG/CORBA），一個(gè)對(duì)象請(qǐng)求代理提供了多種服務(wù)，使得可復(fù)用構(gòu)件（對(duì)象）可以與其他構(gòu)件通信。(2)MicrosoftCOM/DCOM/.NET。微軟公司開(kāi)發(fā)了構(gòu)件對(duì)象模型（COM），此模型提供了構(gòu)件的規(guī)格說(shuō)明,在Windows操作系統(tǒng)，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中可以使用不同廠商生產(chǎn)的構(gòu)件。(3)SunJavaBean構(gòu)件。JavaBean構(gòu)件系統(tǒng)是一個(gè)可移植的、平臺(tái)獨(dú)立的、使用Java程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的CBSE基礎(chǔ)設(shè)施。2.8敏捷過(guò)程敏捷過(guò)程模型

2001年，KentBeck等17名編程大師發(fā)表“敏捷軟件開(kāi)發(fā)”宣言：

我們正在通過(guò)親身實(shí)踐以及幫助他人實(shí)踐的方式來(lái)揭示更好的軟件開(kāi)發(fā)之路，通過(guò)這項(xiàng)工作，我們認(rèn)為：個(gè)體和交互勝過(guò)過(guò)程和工具；可工作軟件勝過(guò)寬泛的文檔；客戶合作勝過(guò)合同談判；響應(yīng)變化勝過(guò)遵循計(jì)劃。

2.8敏捷過(guò)程敏捷過(guò)程

任何一個(gè)敏捷過(guò)程都可以由所強(qiáng)調(diào)的3個(gè)關(guān)鍵假設(shè)識(shí)別出來(lái)，這3個(gè)假設(shè)可適用于大多數(shù)軟件項(xiàng)目。(1)提前預(yù)測(cè)哪些需求是穩(wěn)定的、哪些需求會(huì)變化非常困難。同樣的，預(yù)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行中客戶優(yōu)先級(jí)的變化也很困難。(2)對(duì)很多軟件，設(shè)計(jì)和構(gòu)建是交錯(cuò)進(jìn)行的。事實(shí)上，兩種活動(dòng)應(yīng)當(dāng)順序開(kāi)展以保證通過(guò)構(gòu)建實(shí)施來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)模型，而在通過(guò)構(gòu)建驗(yàn)證之前很難估計(jì)應(yīng)該設(shè)計(jì)到什么程度。(3)從制訂計(jì)劃的角度來(lái)看，分析、設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測(cè)試并不像我們所設(shè)想的那么容易預(yù)測(cè)。2.8敏捷過(guò)程敏捷原則

(1)我們最優(yōu)先要做的是通過(guò)盡早、持續(xù)交付有價(jià)值的軟件來(lái)使客戶滿意。(2)即使在開(kāi)發(fā)的后期，也歡迎需求變更。敏捷過(guò)程利用變更為客戶創(chuàng)造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。(3)經(jīng)常交付可運(yùn)行軟件，交付的間隔可以從幾個(gè)星期到幾個(gè)月，交付的時(shí)間間隔越短越好。(4)在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)期間，業(yè)務(wù)人員和開(kāi)發(fā)人員必須天天都在一起工作。(5)圍繞有積極性的個(gè)人構(gòu)建項(xiàng)目。給他們提供所需的環(huán)境和支持，并且信任他們能夠完成工作。2.8敏捷過(guò)程敏捷原則

(6)在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部，最富有效果和效率的信息傳遞方法是面對(duì)面交談。(7)可運(yùn)行軟件是進(jìn)度的首要度量標(biāo)準(zhǔn)。(8)敏捷過(guò)程提倡可持續(xù)的開(kāi)發(fā)速度。責(zé)任人、開(kāi)發(fā)者和用戶應(yīng)該能夠保持一種長(zhǎng)期、穩(wěn)定的開(kāi)發(fā)速度。(9)不斷地關(guān)注優(yōu)秀的技能和好的設(shè)計(jì)會(huì)增強(qiáng)敏捷能力。(10)簡(jiǎn)單是必要的。(11)好的架構(gòu)、需求和設(shè)計(jì)出自于自組織團(tuán)隊(duì)。(12)每隔一定時(shí)間，團(tuán)隊(duì)會(huì)反省如何才能更有效地工作，并相應(yīng)調(diào)整自己的行為。2.8敏捷過(guò)程人的因素

敏捷開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員及團(tuán)隊(duì)本身必須具備的一些特點(diǎn):基本能力共同目標(biāo)精誠(chéng)合作決策能力模糊問(wèn)題解決能力相互信任和尊重自我組織極限編程（eXtremeProgramming，XP）

使用最廣泛的敏捷過(guò)程，最初由KentBeck提出。XP包含了策劃、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試4個(gè)框架活動(dòng)的規(guī)則和實(shí)踐。2.8敏捷過(guò)程2.8敏捷過(guò)程極限編程的框架活動(dòng)

①策劃開(kāi)始于建立“用戶故事”敏捷團(tuán)隊(duì)評(píng)估每一個(gè)故事并給出成本（cost）故事被分組用于可交付增量對(duì)發(fā)布日期做出承諾在第一個(gè)發(fā)行版本（軟件增量）之后，“項(xiàng)目速度”用于幫助建立后續(xù)發(fā)行版本（軟件增量）的發(fā)布日期極限編程的框架活動(dòng)

②設(shè)計(jì)。XP設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循KIS（keepitsimple，保持簡(jiǎn)潔）原則