第1章軟件工程概述

軟件工程基礎(chǔ)軟件教研室張翼飛Tel.89723956E-mail:zhangyifei@學(xué)習(xí)“軟件工程”的目的和意義學(xué)會如何在現(xiàn)代IT企業(yè)的環(huán)境中做一個(gè)成功者；學(xué)會如何做世界級的、高質(zhì)量的研究；學(xué)會如何創(chuàng)建大規(guī)模的軟件產(chǎn)品。

——微軟全球資深副總裁原微軟亞洲研究院院長首席科學(xué)家張亞勤

一、全球軟件產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)TheChallengesandOpportunitiesoftheGlobalSoftwareIndustry.軟件產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的全球化趨勢智能網(wǎng)絡(luò)(IntelligentWeb)·從靜態(tài)網(wǎng)到動(dòng)態(tài)網(wǎng)·從被動(dòng)方式到主動(dòng)方式·從呈現(xiàn)信息和瀏覽的窗口到智能生成的平臺·從HTML到XML一、全球軟件產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)TheChallengesandOpportunitiesoftheGlobalSoftwareIndustry.軟件產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的全球化趨勢

相對目前“打包式”軟件，為用戶提供智能化的“服務(wù)式”軟件。一、全球軟件產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)TheChallengesandOpportunitiesoftheGlobalSoftwareIndustry.軟件產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的服務(wù)化趨勢軟件產(chǎn)業(yè)的全球化趨勢·強(qiáng)調(diào)開放性、交互性·支持主流的開放式標(biāo)準(zhǔn)·人才的全球化對中國軟件企業(yè)有什么啟示和挑戰(zhàn)？TalentBeyondTechnology_WhatKindofTalentWeNeedforModernSoftwareDevelopment扎實(shí)的基礎(chǔ)創(chuàng)新、獨(dú)立的工作能力主人翁精神和團(tuán)隊(duì)精神勾通與協(xié)調(diào)能力成就感強(qiáng)、有激情自覺地干好工作契而不舍，從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)二、現(xiàn)代軟件開發(fā)對人才的要求

我國復(fù)合型軟件人才匱乏,培養(yǎng)適應(yīng)迅速變化的市場需求的復(fù)合型軟件人才已是迫在眉睫。三、信息化建設(shè)中對復(fù)合型軟件人才的需求

復(fù)合型軟件人才—具備不同專業(yè)背景、有市場觀念的開發(fā)管理、工程管理和軟件經(jīng)營等復(fù)合型軟件人才；四、軟件開發(fā)中的錯(cuò)誤觀點(diǎn)2.軟件需求分析很困難，不管三七二十一先把軟件做了再說，反正軟件是靈活的，隨時(shí)可以修改。1.只要掌握了1-2門程序設(shè)計(jì)語言，進(jìn)行軟件開發(fā)就沒有問題。總之，錯(cuò)誤認(rèn)為：軟件就是程序，開發(fā)軟件就是編寫程序。3.只要有最好的開發(fā)工具、最好的計(jì)算機(jī)，一定能做出優(yōu)秀的軟件。

本課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容1.傳統(tǒng)的軟件工程方法2.面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)—UML統(tǒng)一建模語言3.軟件項(xiàng)目管理及CMM（軟件能力成熟度模型）4.軟件復(fù)用及構(gòu)件工程

本課程以傳統(tǒng)的軟件工程技術(shù)為基礎(chǔ)，主要討論如何應(yīng)用軟件工程的最新技術(shù)—UML統(tǒng)一建模語言進(jìn)行軟件開發(fā)，提高軟件開發(fā)的水平和技術(shù)。教材及主要參考書作者：許家珆主編白忠建,彭德中,吳磊編寫出版社：電子工業(yè)出版社1.軟件工程—方法與實(shí)踐

本書是在吸取了國內(nèi)外有關(guān)教材的精華，并結(jié)合編者多年來進(jìn)行軟件工程的教學(xué)及軟件開發(fā)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)、體會的基礎(chǔ)上編寫的。作者：許家珆曾翎彭德中出版社：高等教育出版社出版日期：2004-06-30配套光盤1張2.軟件工程—理論與實(shí)踐

本書是教育部新世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)工程的子課題“軟件工程網(wǎng)絡(luò)課程”配套教材。其主要特色是理論與實(shí)踐密切結(jié)合，給出了“軟件工程課程設(shè)計(jì)”的相關(guān)指導(dǎo)。其第二版已評為國家十一五規(guī)劃教材，擬今年內(nèi)出版。教材及主要參考書教材及主要參考書3.軟件工程SoftwareEngineering,6thEdition作者：（英）IanSommerville出版社：機(jī)械工業(yè)出版社（影印版）

本書是英國著名軟件工程學(xué)家IanSommerville系統(tǒng)介紹軟件工程理論的力作，以要求極高的一類系統(tǒng)為實(shí)例，精辟透徹地闡述了軟件工程的內(nèi)涵。教材及主要參考書3.軟件工程：一位實(shí)踐者的方法（第7版）SoftwareEngineering:APractitioner'sApproach,SixthEdition作者：（美）RogerS.Pressman出版社：McGraw-HillScience/Engineering/Math參考網(wǎng)站http://

軟件工程網(wǎng)卡內(nèi)基梅大學(xué)軟件工程研究所/

對象技術(shù)和構(gòu)件技術(shù)鏈接Rational公司http://OMG(ObjectManagementGroup)http://

軟件工程網(wǎng)卡內(nèi)基梅大學(xué)軟件工程研究所/

對象技術(shù)和構(gòu)件技術(shù)鏈接Rational公司第一章1概述1.1軟件工程的產(chǎn)生和發(fā)展

軟件工程（SoftwareEngineering)是在克服60年代末所出現(xiàn)的“軟件危機(jī)”的過程中逐漸形成與發(fā)展的。

隨著互聯(lián)網(wǎng)平臺和環(huán)境的迅速發(fā)展，對軟件工程的發(fā)展產(chǎn)生了變革性的巨大影響，網(wǎng)格計(jì)算、普適計(jì)算、中間件、網(wǎng)構(gòu)軟件等一批新技術(shù)和理念，從網(wǎng)絡(luò)資源共享與管理，人機(jī)交互及軟件服務(wù)等各方面提出了軟件技術(shù)的新課題。

軟件工程的發(fā)展已經(jīng)歷了四個(gè)重要階段：4.第四代軟件工程—

構(gòu)件工程3.第三代軟件工程—

過程工程2.第二代軟件工程—

對象工程1.第一代軟件工程—

傳統(tǒng)的軟件工程軟件工程的發(fā)展已經(jīng)歷了四個(gè)重要階段：1.第一代軟件工程—

傳統(tǒng)的軟件工程2.第二代軟件工程—

對象工程3.第三代軟件工程—

過程工程4.第四代軟件工程—

構(gòu)件工程60年代末到70年代為了克服“軟件危機(jī)”(Softwarecrisis)提出“軟件工程”的名詞,將軟件開發(fā)納入工程化的軌道，基本形成軟件工程的概念、框架、技術(shù)和方法。稱為傳統(tǒng)的軟件工程。軟件工程的發(fā)展已經(jīng)歷了四個(gè)重要階段：1、第一代軟件工程—

傳統(tǒng)的軟件工程2、第二代軟件工程—

對象工程3、第三代軟件工程—

過程工程4、第四代軟件工程—

構(gòu)件工程

80年代中到90年代，面向?qū)ο蟮姆椒ㄅc技術(shù)得到發(fā)展，研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)，演化為一種完整的軟件開發(fā)方法和系統(tǒng)的技術(shù)體系，稱為對象工程。軟件工程的發(fā)展已經(jīng)歷了四個(gè)重要階段：1、第一代軟件工程—

傳統(tǒng)的軟件工程2、第二代軟件工程—

對象工程3、第三代軟件工程—

過程工程4、第四代軟件工程—

構(gòu)件工程

80年代中開始，人們在軟件開發(fā)的實(shí)踐過程中認(rèn)識到：提高軟件生產(chǎn)率，保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵是“軟件過程”，是軟件開發(fā)和維護(hù)中的管理和支持能力，逐步形成軟件過程工程。軟件工程的發(fā)展已經(jīng)歷了四個(gè)重要階段：1、第一代軟件工程—

傳統(tǒng)的軟件工程2、第二代軟件工程—

對象工程3、第三代軟件工程—

過程工程4、第四代軟件工程—

構(gòu)件工程

90起年代，基于構(gòu)件（Component）的開發(fā)方法取得重要進(jìn)展，軟件系統(tǒng)的開發(fā)可通過使用現(xiàn)成的可復(fù)用構(gòu)件組裝完成，而無需從頭開始構(gòu)造，以此達(dá)到提高效率和質(zhì)量，降低成本的目的。稱為構(gòu)件工程。

軟件工程是一門新興的邊緣學(xué)科,涉及的學(xué)科多，研究的范圍廣，研究的主要內(nèi)容有以下幾方面：}

軟件開發(fā)技術(shù)軟件開發(fā)方法、技術(shù)軟件開發(fā)工具及環(huán)境軟件管理技術(shù)軟件規(guī)范（國際規(guī)范）}

軟件管理技術(shù)是指在軟件工具的支持下，所進(jìn)行的一系列軟件開發(fā)和進(jìn)化的活動(dòng)。通常包括以下四類基本過程：1、軟件規(guī)格說明：規(guī)定軟件的功能及其運(yùn)行環(huán)境。2、軟件開發(fā)：產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件。3、軟件確認(rèn)：確認(rèn)軟件能夠完成客戶提出的要求。4、軟件演進(jìn)：為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用的過程中演進(jìn)。軟件工程過程

（Softwareengineeringprocess）１.２軟件工程過程與軟件生存期軟件生命周期（SDLD）軟件生命周期是指從軟件開始開發(fā)到報(bào)廢的全過程，亦稱軟件生存期（softwarelifecycle）。一般用經(jīng)典的瀑布模型來描述。GB8567中規(guī)定，軟件生命周期分為7個(gè)階段：1.可行性研究和項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃2.

需求分析3.概要設(shè)計(jì)4.

詳細(xì)設(shè)計(jì)5.編碼6.

測試7.維護(hù)

在大部分文獻(xiàn)中將生存周期劃分為5個(gè)階段，即需求定義、設(shè)計(jì)、編碼、測試及維護(hù)。其中需求定義階段包括可行性研究和項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃、需求分析，設(shè)計(jì)階段包括概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。1.3軟件開發(fā)模型軟件開發(fā)模型是描述軟件開發(fā)過程中各種活動(dòng)如何執(zhí)行的模型。因此又稱為軟件過程模型。軟件過程模型是對軟件開發(fā)實(shí)際過程的抽象和簡化。

目前典型的軟件開發(fā)模型有：

瀑布模型、增量模型、螺旋模型、噴泉模型和快速原型模型等。不同的開發(fā)方法有不同的軟件過程模型。瀑布模型問題定義編碼需求分析軟件設(shè)計(jì)可行性研究運(yùn)行與維護(hù)測試開發(fā)時(shí)期運(yùn)行時(shí)期計(jì)劃時(shí)期(目標(biāo)與范圍說明書)(可行性論證論告)(維護(hù)報(bào)告)(測試報(bào)告)(程序)(設(shè)計(jì)文檔)(需求說明書)瀑布模型（1）一步錯(cuò)，步步錯(cuò)。最終可能從頭到尾重新修改。（2）開發(fā)人員常常陷入“阻塞狀態(tài)”，人力資源的運(yùn)用不合理。增量模型(incrementalmodel)

增量模型由若干個(gè)開發(fā)序列構(gòu)成，每個(gè)序列均采用瀑布模型來開發(fā)可以發(fā)行的“增量”，。每個(gè)“增量”都是在原有軟件基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，每產(chǎn)生一個(gè)“增量”相當(dāng)于推出一個(gè)軟件新版本。這個(gè)過程不斷地重復(fù)，直到產(chǎn)生最終的完善的產(chǎn)品。例如采用增量模型開發(fā)字處理軟件可以在第一個(gè)“增量”中實(shí)現(xiàn)基本的文件管理、文檔編輯等功能在第二個(gè)“增量”中實(shí)現(xiàn)拼寫和語法檢查功能在第三個(gè)“增量”中實(shí)現(xiàn)高級的頁面布局功能。

增量模型是多段的瀑布模型，如果項(xiàng)目比較復(fù)雜，就把它分成若干個(gè)版本來開發(fā)。由此帶來的好處有：（1）抗“變化”能力比瀑布模型強(qiáng)。（2）每個(gè)“增量”實(shí)現(xiàn)后就可以交給用戶使用，可以邊開發(fā)、邊使用。不象瀑布模型，非得要等到全部工作做完了才可以使用。采用增量模型的主要難點(diǎn)是，新開發(fā)的“增量”在合并入原有軟件系統(tǒng)時(shí)，必須保證不破壞原來構(gòu)造好了的東西。此外，現(xiàn)有的軟件系統(tǒng)必須具備良好的可擴(kuò)展性，加入新的“增量”的過程應(yīng)當(dāng)簡便。做到這一點(diǎn)并不很容易，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的水平要求頗高。

在很多時(shí)候，無法獲得明確的、詳細(xì)的需求。如果匆匆地開發(fā)軟件，無疑會冒很大的風(fēng)險(xiǎn)。但是又不能干等著，因?yàn)樾枨蟛粫詣?dòng)送上門來。

快速原型模型應(yīng)運(yùn)而生，它的主要用途就是獲取與驗(yàn)證需求。首先由開發(fā)人員構(gòu)造原型，然后讓用戶體驗(yàn)該原型。

一般地，當(dāng)用戶面對一個(gè)可操作的軟件原型時(shí)，他比較容易說清楚“需要什么”和“不要什么”。從而有助于分析人員獲取更詳細(xì)的需求以及驗(yàn)證需求是否正確。

快速原型模型原型內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)并不重要，重要的是原型必須能被快速地構(gòu)造出來，以迅速反映用戶的需求。一旦需求明確了，原型就完成了使命，應(yīng)該保留還是拋棄，就看此原型是否值得復(fù)用。最好的情況是原型與正式產(chǎn)品的框架完全吻合。這樣，原型的開發(fā)既快又不浪費(fèi)。由于快速原型模型的主要目的是獲取與驗(yàn)證需求，光采用該模型并不能開發(fā)出最終軟件?？焖僭湍Ｐ屯ǔＥc其它軟件工程模型結(jié)合使用。例如可以先用快速原型模型確定用戶真正的需求，然后采用瀑布模型進(jìn)行正式的軟件開發(fā)。

螺旋模型

對于大型軟件，只開發(fā)一個(gè)原型往往達(dá)不到要求。螺旋模型將瀑布模型和增量模型結(jié)合起來，并加入了風(fēng)險(xiǎn)分析。

螺旋模型將開發(fā)過程分為幾個(gè)螺旋周期，每個(gè)螺旋周期可分為4個(gè)工作步驟：

第一，確定目標(biāo)、方案和限制條件；

第二，評估方案、標(biāo)識風(fēng)險(xiǎn)和解決風(fēng)險(xiǎn)；

第三，開發(fā)確認(rèn)產(chǎn)品；

第四，計(jì)劃下一周期工作。噴泉模型分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)噴泉模型

噴泉模型其實(shí)是瀑布模型的另一種表述，只是它的“重疊”與“迭代”特性比瀑布模型畫得更加形象。它克服了瀑布模型不支持軟件重用和多項(xiàng)開發(fā)活動(dòng)集成的局限性，噴泉模型使開發(fā)過程具有迭代性和無間隙性。其特點(diǎn)如下：１.開發(fā)過程有分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)4個(gè)階段。２.各階段相互重疊，它反映了軟件過程并行性的特點(diǎn)。３.以分析為基礎(chǔ)，資源消耗成塔型。４.反映了軟件過程迭代性的自然特性，從高層返回低層無資源消耗。５.強(qiáng)調(diào)增量開發(fā)，整個(gè)過程是一個(gè)迭代的逐步提煉的過程。1.4軟件開發(fā)方法

軟件開發(fā)的目標(biāo)是要在規(guī)定的投資和時(shí)間內(nèi)，開發(fā)出符合用戶的需求，高質(zhì)量的軟件，為此需要有成功的開發(fā)方法。軟件開發(fā)方法結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法原型化開發(fā)方法面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法（StructuredDevelopingMethod）是現(xiàn)有的軟件開發(fā)方法中最成熟，應(yīng)用最廣泛的方法，主要特點(diǎn)是快速，自然和方便。結(jié)構(gòu)化方法總的指導(dǎo)思想自頂向下、逐步求精。它的基本原則是功能的分解與抽象。一、結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法的組成結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法SP法（StructuredProgram）結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法SD法（StructuredDesign）結(jié)構(gòu)化分析方法SA法（StructuredAnalysis）SA，SD，SP法相互銜接，形成了一整套開發(fā)方法。結(jié)構(gòu)化方法什么是原型化方法（PrototypingMethod）原型化方法及其工作模型

原型——是軟件的一個(gè)早期可運(yùn)行的版本，它反映了最終系統(tǒng)的部分重要特性。原型化方法的基本思想是花費(fèi)少量代價(jià)建立一個(gè)可運(yùn)行的系統(tǒng)，使用戶及早獲得學(xué)習(xí)的機(jī)會。原型化方法又稱速成原型法（RapidPrototyping）。原型化方法及其工作模型

1、廢棄（throwaway）型

RSP法（RapidSpecificPrototyping）快速建立需求規(guī)格原型。

2、追加（addon）型

RCP法（RapidCyclicPrototyping）快速建立