軟件工程講義PPT課件

1、1提示：設(shè)計與建模要提示：設(shè)計與建模要點點1. 結(jié)構(gòu)化分析建模：數(shù)據(jù)流圖、實體關(guān)系圖、狀結(jié)構(gòu)化分析建模：數(shù)據(jù)流圖、實體關(guān)系圖、狀態(tài)遷移圖、數(shù)據(jù)字典態(tài)遷移圖、數(shù)據(jù)字典2. 結(jié)構(gòu)化設(shè)計建模：數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)化設(shè)計建模：數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3. 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計：程序流程圖、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計：程序流程圖、N-S圖、圖、PAD4. 程序環(huán)路復(fù)雜性計算程序環(huán)路復(fù)雜性計算5. 測試用例設(shè)計：邏輯覆蓋、循環(huán)測試、基本路測試用例設(shè)計：邏輯覆蓋、循環(huán)測試、基本路徑覆蓋、因果圖徑覆蓋、因果圖6. 可靠性分析：估算測試前程序中潛在錯誤可靠性分析：估算測試前程序中潛在錯誤7. OMT建模：對象模型、動態(tài)模

2、型（狀態(tài)圖、建模：對象模型、動態(tài)模型（狀態(tài)圖、事件追蹤圖）事件追蹤圖）8. UML建模：用例圖、類圖、順序圖、活動圖建模：用例圖、類圖、順序圖、活動圖第1頁/共34頁2軟件的概念軟件的概念軟件的定義軟件由計算機程序、數(shù)據(jù)及文檔軟件的定義軟件由計算機程序、數(shù)據(jù)及文檔組成。組成。軟件與硬件、數(shù)據(jù)庫、人、過程等共同構(gòu)成軟件與硬件、數(shù)據(jù)庫、人、過程等共同構(gòu)成計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)。軟件按功能分類：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支軟件按功能分類：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件。撐軟件。n軟件的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：程序設(shè)計階段、軟件的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：程序設(shè)計階段、程序系統(tǒng)階段、軟件工程階段。程序系統(tǒng)階段、軟件工程

3、階段。第2頁/共34頁軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機。軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機。軟件危機的主要特征軟件危機的主要特征v 軟件開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期軟件開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期;v 軟件開發(fā)成本嚴(yán)重超標(biāo)軟件開發(fā)成本嚴(yán)重超標(biāo);v 軟件質(zhì)量難于保證；軟件質(zhì)量難于保證；v 失敗的根本原因在于：開發(fā)人員寫出的東西達不到用戶要求失敗的根本原因在于：開發(fā)人員寫出的東西達不到用戶要求 (人的問人的問題、技術(shù)問題題、技術(shù)問題)第3頁/共34頁41968 年德國人年德國人 Bauer 在北大西洋公約組織在北大西洋公約組織會議上的定義：會議上的定義： 建立并使用完善的工程化建立并使用完善的工程化原則原則 ,

4、 以較經(jīng)濟的手段獲得能在實際機器上以較經(jīng)濟的手段獲得能在實際機器上有效運行的可靠軟件的一系列方法有效運行的可靠軟件的一系列方法。1983 年年 IEEE 的軟件工程定義：的軟件工程定義： 軟件工程軟件工程是開發(fā)，運行是開發(fā)，運行 , 維護和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法維護和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法。1993 年年 IEEE 的一個更加綜合的定義：的一個更加綜合的定義： 將將系統(tǒng)化的，規(guī)范的，可度量的方法應(yīng)用于軟系統(tǒng)化的，規(guī)范的，可度量的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)件的開發(fā) , 運行和維護的過程，即將工程化運行和維護的過程，即將工程化應(yīng)用于軟件中應(yīng)用于軟件中。軟件工程定義軟件工程定義第4頁/共34頁5軟件工程框架軟件工

5、程框架可可用用性性性性性性確確正正合合算算選取適宜的開發(fā)模型選取適宜的開發(fā)模型采用合適的設(shè)計方法采用合適的設(shè)計方法提供高質(zhì)量的工程支持提供高質(zhì)量的工程支持重視軟件工程的管理重視軟件工程的管理基基本本過過程程支支持持過過程程組組織織過過程程目標(biāo)目標(biāo)過程過程原原則則第5頁/共34頁6軟件工程框架給出了軟件工程三個主要方面。軟件工程框架給出了軟件工程三個主要方面。1) 軟件工程目標(biāo)軟件工程目標(biāo)包括可用性、正確性和合算性，包括可用性、正確性和合算性，規(guī)定了軟件工程實踐的結(jié)果（即軟件）應(yīng)具有規(guī)定了軟件工程實踐的結(jié)果（即軟件）應(yīng)具有的基本性質(zhì)；的基本性質(zhì)；2) 軟件工程過程軟件工程過程包含的基本活動有需求

6、、分析包含的基本活動有需求、分析與設(shè)計、實現(xiàn)、確認(rèn)與測試、維護與支持；與設(shè)計、實現(xiàn)、確認(rèn)與測試、維護與支持；3) 軟件工程的四條原則軟件工程的四條原則-采用適宜的開發(fā)模型，采用適宜的開發(fā)模型，使用恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)方法，提供高質(zhì)量的工程支持，使用恰當(dāng)?shù)拈_發(fā)方法，提供高質(zhì)量的工程支持，實施有效的工程管理，從四個方面指導(dǎo)每一項實施有效的工程管理，從四個方面指導(dǎo)每一項工程的活動，以實現(xiàn)軟件工程目標(biāo)。工程的活動，以實現(xiàn)軟件工程目標(biāo)。第6頁/共34頁7軟件工程的知識結(jié)構(gòu)軟件工程的知識結(jié)構(gòu)2001年年5月月ISO/IEC JTC 1發(fā)布了發(fā)布了SWEBOK 指南指南 V0.95（試用版）（試用版），即，即 Gui

7、de to the Software Engineering Body of Knowledge 。SWEBOK 把軟件工程學(xué)科的主體知識分為把軟件工程學(xué)科的主體知識分為 10 個知識領(lǐng)域這個知識領(lǐng)域這 10 個領(lǐng)域包括：軟件需求，個領(lǐng)域包括：軟件需求，軟件設(shè)計，軟件構(gòu)造，軟件測試，軟件維護，軟件設(shè)計，軟件構(gòu)造，軟件測試，軟件維護，軟件配置管理，軟件工程管理，軟件工程過軟件配置管理，軟件工程管理，軟件工程過程，軟件工程工具和方法，軟件質(zhì)量。程，軟件工程工具和方法，軟件質(zhì)量。第7頁/共34頁8nISO 9000定義：定義：軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源

8、和活動為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動。n從軟件開發(fā)的觀點看，它就是使用適當(dāng)?shù)馁Y從軟件開發(fā)的觀點看，它就是使用適當(dāng)?shù)馁Y源（包括人員、硬軟件工具、時間等），為源（包括人員、硬軟件工具、時間等），為開發(fā)軟件進行的一組開發(fā)活動，在過程結(jié)束開發(fā)軟件進行的一組開發(fā)活動，在過程結(jié)束時將輸入（用戶要求）轉(zhuǎn)化為輸出（軟件產(chǎn)時將輸入（用戶要求）轉(zhuǎn)化為輸出（軟件產(chǎn)品）。品）。軟件工程過程與軟件生存周期軟件工程過程與軟件生存周期第8頁/共34頁9n軟件工程過程定義了軟件工程過程定義了: 方法使用的順序、要求方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質(zhì)量和適應(yīng)變化所交付的文檔資料、為保證質(zhì)量和適應(yīng)變化所需要的管理、軟

9、件開發(fā)各個階段完成的里程需要的管理、軟件開發(fā)各個階段完成的里程碑。碑。n軟件工程過程包含四種基本的過程活動：軟件工程過程包含四種基本的過程活動：v plan : 軟件規(guī)格說明軟件規(guī)格說明v do : 軟件開發(fā)軟件開發(fā)v check : 軟件確認(rèn)軟件確認(rèn)v action : 軟件演進軟件演進第9頁/共34頁10n軟件生存周期包含三個階段：軟件定義、軟軟件生存周期包含三個階段：軟件定義、軟件開發(fā)及軟件運行維護。件開發(fā)及軟件運行維護。n軟件生存周期模型是軟件工程思想的具體化，軟件生存周期模型是軟件工程思想的具體化，是跨越軟件生存周期的系統(tǒng)開發(fā)、運行、維是跨越軟件生存周期的系統(tǒng)開發(fā)、運行、維護所實施的

10、全部活動和任務(wù)的過程框架。護所實施的全部活動和任務(wù)的過程框架。n常用的軟件生存周期模型有瀑布模型，演化常用的軟件生存周期模型有瀑布模型，演化模型，螺旋模型，增量模型，噴泉模型，快模型，螺旋模型，增量模型，噴泉模型，快速應(yīng)用開發(fā)（速應(yīng)用開發(fā)（ RAD ）模型。）模型。第10頁/共34頁11瀑布模型瀑布模型1. 各項活動按自上而下，相互銜接的固定次序，各項活動按自上而下，相互銜接的固定次序，如同瀑布逐級下落，每項活動均處于一個質(zhì)如同瀑布逐級下落，每項活動均處于一個質(zhì)量環(huán)（輸入量環(huán)（輸入-處理處理-輸出輸出-評審）中。評審）中。2. 階段間具有階段間具有順序性順序性和和依賴性依賴性。3. 推遲實現(xiàn)的

11、觀點。推遲實現(xiàn)的觀點。4. 每個階段必須完成規(guī)定的文檔；每個階段結(jié)每個階段必須完成規(guī)定的文檔；每個階段結(jié)束前完成文檔審查。束前完成文檔審查。第11頁/共34頁12需求定義需求定義系統(tǒng)與軟件設(shè)計系統(tǒng)與軟件設(shè)計集成與系統(tǒng)測試集成與系統(tǒng)測試實現(xiàn)與單元測試實現(xiàn)與單元測試運行與維護運行與維護第12頁/共34頁13演化模型演化模型n演化模型是演化模型是迭代的迭代的，軟件必須經(jīng)過，軟件必須經(jīng)過不斷演不斷演化化才能完善。才能完善。n演化模型先開發(fā)一個演化模型先開發(fā)一個“原型原型”軟件，完成軟件，完成部分主要功能，展示給用戶并征求意見，部分主要功能，展示給用戶并征求意見，然后逐步完善，最終獲得滿意的軟件產(chǎn)品。然

12、后逐步完善，最終獲得滿意的軟件產(chǎn)品。n業(yè)務(wù)和產(chǎn)品需求在變化中，采用線性開發(fā)業(yè)務(wù)和產(chǎn)品需求在變化中，采用線性開發(fā)方式是不實際的。方式是不實際的。n快速實現(xiàn)和提交一個有限的版本，可以應(yīng)快速實現(xiàn)和提交一個有限的版本，可以應(yīng)付市場競爭的壓力。付市場競爭的壓力。第13頁/共34頁14客戶評價原型客戶評價原型快速設(shè)計快速設(shè)計停止停止開始開始第14頁/共34頁15螺旋模型螺旋模型n螺旋模型將瀑布模型與演化模型結(jié)合起來，螺旋模型將瀑布模型與演化模型結(jié)合起來，并且加入兩種模型均忽略了的并且加入兩種模型均忽略了的風(fēng)險分析風(fēng)險分析。n螺旋模型沿著螺線旋轉(zhuǎn)，自內(nèi)向外每旋轉(zhuǎn)一螺旋模型沿著螺線旋轉(zhuǎn)，自內(nèi)向外每旋轉(zhuǎn)一圈便開

13、發(fā)出更完善的一個新版本。圈便開發(fā)出更完善的一個新版本。v 制定計劃制定計劃v 風(fēng)險分析風(fēng)險分析v 實施工程實施工程v 客戶評估客戶評估第15頁/共34頁16決定目標(biāo)、決定目標(biāo)、方案和限制方案和限制評價方案評價方案識別風(fēng)險識別風(fēng)險弱化風(fēng)險弱化風(fēng)險 開發(fā)、驗證、開發(fā)、驗證、下一級產(chǎn)品下一級產(chǎn)品計劃下一階段計劃下一階段集成測試第16頁/共34頁17增量模型增量模型n增量模型是增量模型是迭代迭代和和演進演進的過程。的過程。n增量模型把軟件產(chǎn)品分解成一系列的增量構(gòu)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。件，在增量開發(fā)迭代中逐步加入。n每個構(gòu)件由多個相互作用的模塊構(gòu)成，并且每個

14、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。能夠完成特定的功能。n早先完成的增量可以為后期的增量提供服務(wù)。早先完成的增量可以為后期的增量提供服務(wù)。n增量開發(fā)方法的新演進版本叫做增量開發(fā)方法的新演進版本叫做 極限程序極限程序設(shè)計（設(shè)計（eXtreme Programming） 。第17頁/共34頁18定義基定義基本需求本需求將需求對將需求對應(yīng)到各增應(yīng)到各增量量設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)架構(gòu)開發(fā)其中開發(fā)其中一個增量一個增量檢驗和確檢驗和確認(rèn)該認(rèn)該增量增量將增量集將增量集成到系統(tǒng)成到系統(tǒng)中中確認(rèn)集成確認(rèn)集成后的系統(tǒng)后的系統(tǒng)第18頁/共34頁19日歷時間日歷時間分析分析 增量增量1 增量增量1交付

15、交付設(shè)計設(shè)計 編碼編碼 測試測試 分析分析 增量增量2 增量增量2交付交付設(shè)計設(shè)計 編碼編碼 測試測試 分析分析 增量增量3 增量增量3交付交付設(shè)計設(shè)計 編碼編碼 測試測試 分析分析 增量增量4 增量增量4交付交付設(shè)計設(shè)計 編碼編碼 測試測試 系統(tǒng)和信息工程系統(tǒng)和信息工程第19頁/共34頁20噴泉模型噴泉模型n體現(xiàn)了體現(xiàn)了迭代迭代和和無間隙無間隙的特性。的特性。n系統(tǒng)某個部分常常重復(fù)工作多次，相關(guān)對象系統(tǒng)某個部分常常重復(fù)工作多次，相關(guān)對象在每次迭代中隨之加入演進的軟件成分。在每次迭代中隨之加入演進的軟件成分。n無間隙是指在各項開發(fā)活動，即分析、設(shè)計無間隙是指在各項開發(fā)活動，即分析、設(shè)計和編碼之

16、間不存在明顯的邊界。和編碼之間不存在明顯的邊界。n噴泉模型是對象驅(qū)動的過程。噴泉模型是對象驅(qū)動的過程。第20頁/共34頁21需求階段需求階段分析階段分析階段設(shè)計階段設(shè)計階段編程階段編程階段集成與測試階段集成與測試階段維護與演進階段維護與演進階段第21頁/共34頁22變換模型變換模型第22頁/共34頁23軟件需求軟件需求形式化說形式化說明明 (M0)軟件設(shè)計軟件設(shè)計形式化說形式化說明明 (M1)(M2)(Mn)模型檢查模型檢查程序變換程序變換程序變換程序變換程序變換程序變換第23頁/共34頁24基于第四代技術(shù)的模型基于第四代技術(shù)的模型第四代語言第四代語言 (4GL) 是在大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是在大

17、型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種面向結(jié)果的非的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種面向結(jié)果的非過程性語言。它獨立于具體的處理機，有豐過程性語言。它獨立于具體的處理機，有豐富的軟件工具支持，能統(tǒng)一利用和管理各種富的軟件工具支持，能統(tǒng)一利用和管理各種數(shù)據(jù)資源并能適應(yīng)不同水平用戶的需要。數(shù)據(jù)資源并能適應(yīng)不同水平用戶的需要。以以4GL為核心的軟件開發(fā)技術(shù)成為第四代技為核心的軟件開發(fā)技術(shù)成為第四代技術(shù)術(shù)(4GT)，采用，采用4GT的軟件開發(fā)模型如圖。的軟件開發(fā)模型如圖。軟件開發(fā)人員在定義軟件需求，給出需求規(guī)軟件開發(fā)人員在定義軟件需求，給出需求規(guī)格說明之后，格說明之后，4GT工具可將該需求規(guī)格說明工具可將該

18、需求規(guī)格說明自動自動第24頁/共34頁25轉(zhuǎn)換為程序代碼。這大大減少了分析、設(shè)計、轉(zhuǎn)換為程序代碼。這大大減少了分析、設(shè)計、編碼和測試的時間。編碼和測試的時間。以以4GL為核心的軟件開發(fā)技術(shù)成為第四代技為核心的軟件開發(fā)技術(shù)成為第四代技術(shù)術(shù)(4GT)，采用，采用4GT的軟件開發(fā)模型如圖。的軟件開發(fā)模型如圖。收集需求收集需求“設(shè)計設(shè)計”策略策略用用“4GL”實現(xiàn)實現(xiàn)測試測試第25頁/共34頁26快速應(yīng)用開發(fā)快速應(yīng)用開發(fā)（ RAD ）模型模型快速應(yīng)用開發(fā)模型是一種增量開發(fā)模型，該快速應(yīng)用開發(fā)模型是一種增量開發(fā)模型，該模型開發(fā)軟件大量使用了可復(fù)用的構(gòu)件。模型開發(fā)軟件大量使用了可復(fù)用的構(gòu)件。每一個增量的開

19、發(fā)經(jīng)歷五個階段：每一個增量的開發(fā)經(jīng)歷五個階段：v 業(yè)務(wù)建模業(yè)務(wù)建模 對業(yè)務(wù)功能的信息流建模。對業(yè)務(wù)功能的信息流建模。v 數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模 對業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)對象和關(guān)系建模。對業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)對象和關(guān)系建模。v 過程建模過程建模 描述完成業(yè)務(wù)功能的數(shù)據(jù)變換。描述完成業(yè)務(wù)功能的數(shù)據(jù)變換。v 應(yīng)用生成應(yīng)用生成 應(yīng)用構(gòu)件和自動化工具建造。應(yīng)用構(gòu)件和自動化工具建造。v 測試與反復(fù)測試與反復(fù) 對新構(gòu)件和接口進行測試。對新構(gòu)件和接口進行測試。第26頁/共34頁27業(yè)務(wù)建模業(yè)務(wù)建模數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模過程建模過程建模應(yīng)用生成應(yīng)用生成測試及反復(fù)測試及反復(fù)小組小組1#業(yè)務(wù)建模業(yè)務(wù)建模數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模過程建模過程建模應(yīng)用生成應(yīng)用生

20、成測試及反復(fù)測試及反復(fù)小組小組2#業(yè)務(wù)建模業(yè)務(wù)建模數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)建模過程建模過程建模應(yīng)用生成應(yīng)用生成測試及反復(fù)測試及反復(fù)小組小組3#6090第27頁/共34頁28軟件開發(fā)范型軟件開發(fā)范型(Paradigm)n范型又稱為范型又稱為風(fēng)范風(fēng)范。通常認(rèn)為范型就是開發(fā)模。通常認(rèn)為范型就是開發(fā)模型型(Model)或開發(fā)模式或開發(fā)模式(Pattern)，實際上它，實際上它與方法與方法(Methodology)一樣，都被視為一種一樣，都被視為一種開發(fā)技術(shù)。范型支配了設(shè)計方法、編碼語言、開發(fā)技術(shù)。范型支配了設(shè)計方法、編碼語言、測試和檢驗技術(shù)的選擇。測試和檢驗技術(shù)的選擇。n過程性范型過程性范型把軟件視為處理流，定義

21、成由一把軟件視為處理流，定義成由一系列步驟構(gòu)成的算法。每一步驟都是帶有輸系列步驟構(gòu)成的算法。每一步驟都是帶有輸入和輸出的一個過程，把這些步驟串聯(lián)在一入和輸出的一個過程，把這些步驟串聯(lián)在一起可產(chǎn)生貫通于整個程序的控制流。起可產(chǎn)生貫通于整個程序的控制流。第28頁/共34頁29n面向?qū)ο蠓缎兔嫦驅(qū)ο蠓缎桶褬?biāo)識和模型化問題領(lǐng)域中的把標(biāo)識和模型化問題領(lǐng)域中的實體做為系統(tǒng)開發(fā)的起點，面向?qū)ο笙到y(tǒng)中實體做為系統(tǒng)開發(fā)的起點，面向?qū)ο笙到y(tǒng)中的對象是數(shù)據(jù)抽象與過程抽象的綜合。的對象是數(shù)據(jù)抽象與過程抽象的綜合。n邏輯性范型邏輯性范型是基于規(guī)則的，它把有關(guān)問題的是基于規(guī)則的，它把有關(guān)問題的知識分解成一組具體規(guī)則知識分解成一組具體規(guī)則(如如prolog語言語言)。n面向進程范型面向進程范型把一個問題分解成獨立執(zhí)行的把一個問題分解成獨立執(zhí)行的模塊。讓不只一個程序同時運行。這些進程模塊。讓不只一個程序同時運行。這些進程互相配合，解決問題?；ハ嗯浜?，解決問題。n面向存取范型面向存取范型是一種在構(gòu)造用戶界面方面很是一種在構(gòu)造用戶界面方面很有用的技術(shù)。有用的技術(shù)。第29頁/共34頁30n函數(shù)型范型函數(shù)型范型是基于規(guī)則的，它把有關(guān)問題的是基于規(guī)則的，它把有關(guān)問題的知 識 分 解 成 一 組 具 體 規(guī) 則 ， 用 語 言 的知 識 分 解 成 一 組 具 體 規(guī) 則 ， 用 語 言 的“if_the