軟件系統(tǒng)開發(fā)的工程化思想

軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想江蘇大學(xué)(dàxué)工商管理學(xué)院陳永泰共二十七頁主要(zhǔyào)內(nèi)容軟件危機(jī)(wēijī)軟件工程瀑布模型原型法面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(一)軟件(ruǎnjiàn)危機(jī)Intheearlydays:

“Software”=“Placeasequenceofinstructionstogethertogetthecomputertodosomethinguseful”.User

ComputerLate1950’s:ComputerbecamecheaperandmorecommonHighlevellanguageswereinventedEarly1960s:

Veryfewlargesoftwareprojectsweredonebysomeexperts.ProgrammerUser

Computer

easier共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(二)

Middletolate1960s:Trulylargesoftwaresystemswereattempted.例:美國IBM公司在1963年至1966年開發(fā)的IBM360機(jī)的操作系統(tǒng)。這一項目花了5000人一年的工作量，最多時有1000人投入開發(fā)工作，寫出了近100萬行源程序。......據(jù)統(tǒng)計，這個操作系統(tǒng)每次發(fā)行的新版本都是從前一版本中找出1000個程序錯誤而修正的結(jié)果。......這個項目的負(fù)責(zé)人F.D.Brooks事后總結(jié)了他在組織開發(fā)過程中的沉痛教訓(xùn)時說：“......正像一只逃亡的野獸落到泥潭中做垂死的掙扎，越是掙扎，陷得越深，最后無法逃脫滅頂?shù)臑?zāi)難。......程序設(shè)計工作正像這樣一個泥潭，......一批批程序員被迫在泥潭中拼命掙扎，......誰也沒有料到問題竟會陷入這樣的困境(kùnjìng)......”。IBM360操作系統(tǒng)的歷史教訓(xùn)成為軟件開發(fā)項目的典型事例為人們所記取。SoftwareCrisis!共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(二)問題(wèntí)出在哪里？

項目沒有被很好地理解

計劃不周，最終導(dǎo)致進(jìn)度拖延沒有充分的文檔資料軟件可靠性缺少度量的標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量無法保證軟件難以維護(hù)、不易升級共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(三)解決問題的想法

Bettermanagement

Differentteamorganizations

Betterlanguages&tools

Uniformcodingconventions

必須意識到：“軟件(ruǎnjiàn)”編程，它有自己的生命周期。大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)與其它工程項目如建造橋梁、制造飛機(jī)、輪船等的開發(fā)是同理的?！败浖こ獭?SoftwareEngineering)NATOConference,Garmisch,Germany,1968.共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(四)結(jié)構(gòu)化開發(fā)(kāifā)--瀑布模型維護(hù)開發(fā)定義DefinitionFeasibilityStudyRequirementsAnalysisProgramDesignCoding&ModuleTestingIntegration&SystemTestingDelivery&MaintenanceSystemDesign共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(五)瀑布模型的特點(diǎn)順序性、依賴性推遲程序的物理(wùlǐ)實現(xiàn)質(zhì)量保證的觀點(diǎn)——階段文檔與評審的要求，利于盡早發(fā)現(xiàn)錯誤共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(六)快速(kuàisù)原型法適用于用戶驅(qū)動的系統(tǒng)（即需求模糊或隨時間變化的系統(tǒng)）PrototypeFeedbackModification共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(七)拋棄(pāoqì)原型法(throw-awayprototype)Brooks(1975):“Doittwice.”Version1:atrialtoverifyrequirements,andtogetenoughfeedback.Version2:producedfollowingawaterfallmodel.共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(八)演化原型法(evolutionaryprototype)螺旋模型(thespiralmodel):Boehm(1988)漸增模型(theincrementalmodel):Gilb(1988)Thewaterfallmodelisstillfollowed,butforeachseparateincrement.注：演化原型法與傳統(tǒng)方法最大的不同(bùtónɡ)，在于它是一種高度迭代的動態(tài)方法，系統(tǒng)的初始版本很早就交付用戶試用。共二十七頁ReviewCommitmentPartitionRiskanaly-sisPrototype1Simulations,models,benchmarksRequirementsplan,life-cycleplanConceptofoperationPrototype2RiskanalysisSoftwarerequirementsRequirementsvalidationDevelop-mentplanRiskanalysisPrototype3SoftwareproductdesignDesignvalidationandverificationIntegrationandtestplanRiskanalysisOperationalprototypeDetaileddesignUnittestCodeIntegrationandtestAcceptancetestImplementationPlannextphasesDevelop,verifynext-levelproductDetermineobjectives,alternatives,constrainsEvaluatealternatives,identify,resolverisksCumulativecostProgressthroughstepsThespiralmodel共二十七頁杭州北京Post-officeMessageSendbymethodObjectAttributes:location;employee;……Methods:send;sell;……我想把郵局(yóujú)搬到我家門口，多加幾個郵遞員，24小時都開門……對不起，本郵局不提供(tígōng)此類服務(wù)唉，那就先送束花吧——

Post_office.Send(request,payment)軟件系統(tǒng)開發(fā)的工程化思想(九)

---面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)(OOM)共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十)面向?qū)ο蠓椒ǖ膸讉€(jǐɡè)概念對象Object=數(shù)據(jù)Attribute+操作Method注意：Object內(nèi)部的attributes不允許外部用戶直接改動，只有當(dāng)它提供了相應(yīng)的服務(wù)method時，用戶才能通過發(fā)送message來提請它執(zhí)行。共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)的工程化思想(sīxiǎng)(十一)OOM的特點(diǎn)盡可能模擬人類習(xí)慣的思維方式，即問題域與求解域在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。與傳統(tǒng)方法相反，OOM以數(shù)據(jù)或信息為主線，把數(shù)據(jù)和處理結(jié)合構(gòu)成統(tǒng)一體——對象。這時程序不再是一系列工作在數(shù)據(jù)上的函數(shù)集合，而是相互協(xié)作又彼此(bǐcǐ)獨(dú)立的對象的集合。共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)的工程化思想(sīxiǎng)(十二)OOM的四要素：對象(object)：世界由對象組成。類(class)：對象可劃分為類；單個對象可視為某一類(yīlèi)的實例(instance)。繼承(inheritance):類可分層，下層子類與上層父類有相同特征，稱為繼承。消息(message):對象間只能通過發(fā)送消息進(jìn)行聯(lián)系，外界不能處理對象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，只能通過消息請求它進(jìn)行處理（如果它提供相應(yīng)消息的話）。共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十三)例:classPost_office{private:loc_typelocation;emp_typeemployee;……public:voidsend(req_typerequest,money_typepayment);voidsell(intgoods,money_typepayment);……};

main(){Post_officeMy_PO;req_typeMy_request;money_typeMy_payment;……My_PO.Send(My_request,My_payment);……}共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十四)OOM的主體思想以object為核心，強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)實概念的模擬而不強(qiáng)調(diào)算法?！懊嫦?qū)ο蠓椒▽W(xué)的基本原則，是按照人們習(xí)慣的思維方式(fāngshì)建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能直觀、自然地表現(xiàn)求解方法的軟件系統(tǒng)”。

Class：由特殊到一般的歸納(induction)

Inheritance：由一般到特殊的演繹(deduction)共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十五)OOM的主體思想以object模擬實體，需求變化不會引起結(jié)構(gòu)的整體變化，因為實體相對穩(wěn)定，故系統(tǒng)也相應(yīng)穩(wěn)定一個class所有的instances都可重用它的代碼；由inheritance派生出的新的class可重用其父類的代碼，并且可以修改、擴(kuò)充而不影響(yǐngxiǎng)其父類的使用。穩(wěn)定性好：軟件功能需求的變化不牽動全局，只需局部修改；Class獨(dú)立性強(qiáng)：只要修改不涉及class的對外接口，則內(nèi)部修改完全不影響外部調(diào)用；Inheritance和多態(tài)性(polymorphism)使其很容易被修改和擴(kuò)充；容易理解、容易測試、調(diào)試。共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十六)OOM的基本概念Object:=ID+Method+Attribute+Message

以數(shù)據(jù)為中心，不設(shè)與數(shù)據(jù)無關(guān)的操作；

Object主動處理而不被動地等待被處理，外部只能通過message請求操作；

具有(jùyǒu)黑盒性：外部操作時，無須知道該object內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法；

具有并行性：不同object各自獨(dú)立地處理自身數(shù)據(jù)，彼此間僅通過傳遞message完成通信；

模塊獨(dú)立性好：內(nèi)聚強(qiáng)、耦合松共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十七)OOM的基本概念Class：具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組對象；Instance：某個class描述的具體對象；Message:=object_ID.method_ID(parameter(s))；Method:object能做的操作，亦稱為service、responsibility,在

class中須定義相應(yīng)的代碼；Attribute：object

的固有數(shù)據(jù)；Inheritance：子類自動(zìdòng)共享父類的attributes和methods，而不必重復(fù)定義。共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十八)Class中國人中國人Attributes中國人Methods張山(instance)

Class中國人張山的AttributesClass杭州人

(子類)杭州人Attributes杭州人Methods

Class中國人李士(instance)中國人李士的Attributes杭州人李士的Attributes

Class杭州人例共二十七頁軟件系統(tǒng)開發(fā)(kāifā)的工程化思想(十九)若杭州人的methods中有與中國人的同名，則李士執(zhí)行該method時以杭州人為準(zhǔn)，不執(zhí)行中國人中定義的同名method。傳遞性(transitivity)：AB、BCAC

一個class繼承了上層全部classes的一切性質(zhì)(xìngzhì)。一個子類只有一個父類稱為單繼承(singleinheritance),一個子類可有多個父類稱為多重繼承（multipleinheritance).修改與擴(kuò)充可以很容易地通過派生子類來完成。

講官話，這叫做“低層性質(zhì)override高層性質(zhì)”講土話，這叫做“縣官不如現(xiàn)管”共二十七頁FemaleChineseScholarI注意：multipleinherit