軟件工程新技術(shù)

1、12002.12.234現(xiàn)實世界為對象世界OOAOOPOOD5商務(wù)過程商務(wù)過程訂貨訂貨物品物品運輸運輸建模是為了捕捉、描述系統(tǒng)的核心建模是為了捕捉、描述系統(tǒng)的核心. Dr. James Rumbaugh計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)可視化建模就是用標(biāo)準(zhǔn)的圖可視化建模就是用標(biāo)準(zhǔn)的圖示化方法來進行建模工作示化方法來進行建模工作什么是建模和可視化建模？什么是建模和可視化建模？6 OMT OMT方法方法把分析時收集的信息構(gòu)造在三類模型中把分析時收集的信息構(gòu)造在三類模型中，即，即對象模型對象模型、功能模型功能模型和和動態(tài)模型動態(tài)模型。7 對象模型對象模型8動態(tài)模型動態(tài)模型由多個狀態(tài)圖組成。由多個狀態(tài)圖組成。9 功

2、能模型功能模型由多個數(shù)據(jù)流圖組成，它們指明從外部由多個數(shù)據(jù)流圖組成，它們指明從外部輸入，通過操作和內(nèi)部存儲，直到外部輸出，這整個輸入，通過操作和內(nèi)部存儲，直到外部輸出，這整個的數(shù)據(jù)流情況。的數(shù)據(jù)流情況。10UMLUML（ Unified Modeling LanguageUnified Modeling Language）是下面是下面這些這些最好最好的建模方法中的建模方法中最好最好部分的集成：部分的集成：數(shù)據(jù)建模的概念數(shù)據(jù)建模的概念( (E-RE-R模型模型) )商務(wù)流程模型商務(wù)流程模型( (Work Flow)Work Flow)對象建模方法對象建模方法軟構(gòu)件建模思想軟構(gòu)件建模思想 UML

3、UML是一種用可視化方法對軟件系統(tǒng)進行描述是一種用可視化方法對軟件系統(tǒng)進行描述、實施和說明的標(biāo)準(zhǔn)語言。、實施和說明的標(biāo)準(zhǔn)語言。支持用不同實現(xiàn)技術(shù)進行的軟件開發(fā)全過程。支持用不同實現(xiàn)技術(shù)進行的軟件開發(fā)全過程。111213UMLUML支持用于系統(tǒng)開發(fā)支持用于系統(tǒng)開發(fā)Classesapplication partitioningBusiness ObjectsRelationshipsBusiness ProcessObjectsUse Caseslarge scale systemScenariosComponentsMicrosoftActiveX/COMMicrosoftORDBMSOracl

4、eCORBAOMG14Use CaseDiagramsUse CaseDiagrams用例圖用例圖ScenarioDiagramsScenarioDiagrams協(xié)作圖協(xié)作圖StateDiagramsStateDiagrams組件圖組件圖ComponentDiagramsComponentDiagrams分布圖分布圖StateDiagramsStateDiagrams對象圖對象圖ScenarioDiagramsScenarioDiagrams狀態(tài)圖狀態(tài)圖Use CaseDiagramsUse CaseDiagrams時序圖時序圖StateDiagramsStateDiagrams類圖類圖活動圖

5、活動圖15軟件過程軟件過程( (Software Process)Software Process)是人們建立、維護和是人們建立、維護和進化軟件產(chǎn)品整個過程中所有技術(shù)活動和管理活動進化軟件產(chǎn)品整個過程中所有技術(shù)活動和管理活動的集合。的集合。從從19841984年起每年有軟件過程國際研討會年起每年有軟件過程國際研討會( (ISPW)ISPW)，從從19911991年起開始召開軟件過程國際會議年起開始召開軟件過程國際會議( (ICSP)ICSP)，每個每個國家?guī)缀醵加凶约旱能浖^程改進網(wǎng)絡(luò)國家?guī)缀醵加凶约旱能浖^程改進網(wǎng)絡(luò)( (SPIN)SPIN)。主要研究方向：軟件過程分析和建模、軟件過程支主要

6、研究方向：軟件過程分析和建模、軟件過程支持、軟件過程評估和改進持、軟件過程評估和改進16RUPRUP軟件過程軟件過程XPXP軟件過程軟件過程敏捷軟件過程敏捷軟件過程CMMCMM軟件過程軟件過程PSPPSP個體軟件過程個體軟件過程TSPTSP群組軟件過程群組軟件過程17Rational Unified Process(RUP)Rational Unified Process(RUP)是是RationalRational公司公司的一個軟件過程產(chǎn)品，其初始版本為的一個軟件過程產(chǎn)品，其初始版本為5.0,5.0,先后經(jīng)歷先后經(jīng)歷了了5.15.1、.1、5.55.5等版本直到最新的等版本直

7、到最新的Rational Rational Unified Process 2000Unified Process 2000版本。版本。 RUP RUP將項目管理、商業(yè)建模、分析與設(shè)計等統(tǒng)一起將項目管理、商業(yè)建模、分析與設(shè)計等統(tǒng)一起來來, ,貫穿整個開發(fā)過程。貫穿整個開發(fā)過程。 RUP RUP采用采用InternetInternet技術(shù)技術(shù), ,可以增強團隊的開發(fā)效率可以增強團隊的開發(fā)效率, ,并為所有成員提供最佳的軟件實現(xiàn)方案。并為所有成員提供最佳的軟件實現(xiàn)方案。181920Kent BeckKent Beck于于19971997年年在在Extreme Programming Extreme

8、 Programming Explained Embrace ChangeExplained Embrace Change中提出中提出一種高度動態(tài)的過程，它通過非常短的迭代周期來一種高度動態(tài)的過程，它通過非常短的迭代周期來應(yīng)對軟件開發(fā)中的變化應(yīng)對軟件開發(fā)中的變化強調(diào)有效測試和演化設(shè)計強調(diào)有效測試和演化設(shè)計21Kent BeckKent Beck于于19971997年年在在Extreme Programming Extreme Programming Explained Embrace ChangeExplained Embrace Change中提出中提出一種高度動態(tài)的過程，它通過非常短的迭代

9、周期來一種高度動態(tài)的過程，它通過非常短的迭代周期來應(yīng)對軟件開發(fā)中的變化應(yīng)對軟件開發(fā)中的變化強調(diào)有效測試和演化設(shè)計強調(diào)有效測試和演化設(shè)計22什么時候需要什么時候需要XPXP？需求不明確、變化快需求不明確、變化快高風(fēng)險：在特定的時間內(nèi)，面對一個相當(dāng)難高風(fēng)險：在特定的時間內(nèi)，面對一個相當(dāng)難開發(fā)的系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng) 中小型團隊（人數(shù)不超過中小型團隊（人數(shù)不超過10 10 個）個） 23XP項目的狀態(tài)圖項目的狀態(tài)圖24XP的的計計劃劃反反饋饋循循環(huán)環(huán)25敏捷敏捷( (agility)agility)軟件過程是軟件過程是AoyamaAoyama在在19981998年提出年提出來的。來的。 基于時間的、并行的、

10、分布的、演化的快速軟基于時間的、并行的、分布的、演化的快速軟件開發(fā)過程。件開發(fā)過程。2627 8080年代，在美國國防部資助下，由卡內(nèi)基梅隆大年代，在美國國防部資助下，由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究所（學(xué)軟件工程研究所（CMU/SEICMU/SEI）建立，用于評價軟建立，用于評價軟件開發(fā)組織的軟件過程能力成熟度。件開發(fā)組織的軟件過程能力成熟度。19911991年，年，CMM1.0CMM1.0版版;1993;1993年，年，CMM 1.1CMM 1.1版版軟件過程能力：遵循一個軟件過程后能夠得到的軟件過程能力：遵循一個軟件過程后能夠得到的預(yù)期結(jié)果的界限范圍。該指標(biāo)是對能力的一種衡預(yù)期結(jié)果的界限范圍

11、。該指標(biāo)是對能力的一種衡量，用它可以預(yù)測一個組織在承接下一個軟件項量，用它可以預(yù)測一個組織在承接下一個軟件項目時，所能期望得到的最可能的結(jié)果。目時，所能期望得到的最可能的結(jié)果。28軟件過程成熟度：指一個具體的軟件過程被明確軟件過程成熟度：指一個具體的軟件過程被明確地定義、管理、評價、控制和產(chǎn)生實效的程度。地定義、管理、評價、控制和產(chǎn)生實效的程度。成熟度包含著能力的一種潛力，同時也表明了組成熟度包含著能力的一種潛力，同時也表明了組織實施軟件過程的實際水平?？棇嵤┸浖^程的實際水平。關(guān)鍵過程域：是一組相互關(guān)聯(lián)的活動，實現(xiàn)一組關(guān)鍵過程域：是一組相互關(guān)聯(lián)的活動，實現(xiàn)一組對建立過程能力至關(guān)重要的目標(biāo)。規(guī)

12、定每一個關(guān)對建立過程能力至關(guān)重要的目標(biāo)。規(guī)定每一個關(guān)鍵過程域?qū)儆谀硞€成熟度級別。每個關(guān)鍵過程域鍵過程域?qū)儆谀硞€成熟度級別。每個關(guān)鍵過程域由由SEISEI標(biāo)識為一個基本結(jié)構(gòu)單元域，以幫助確定機標(biāo)識為一個基本結(jié)構(gòu)單元域，以幫助確定機構(gòu)的軟件過程能力和了解要達到軟件成熟度級別構(gòu)的軟件過程能力和了解要達到軟件成熟度級別所需要的過程改進。所需要的過程改進。29初 始 級 可 重 復(fù) 級 已 管 理 級 已 定 義 級 優(yōu) 化 級 成成 熟熟 度度 風(fēng)風(fēng) 險險 30初 始 級 可 重 復(fù) 級 已 管 理 級 已 定 義 級 優(yōu) 化 級 紀(jì)律化的過程紀(jì)律化的過程標(biāo)準(zhǔn)一致的過程標(biāo)準(zhǔn)一致的過程可預(yù)測的過程可預(yù)測

13、的過程不斷改進的過程不斷改進的過程31初始級初始級可重復(fù)級可重復(fù)級需求管理、軟件項目計劃、軟件項目跟蹤與監(jiān)控需求管理、軟件項目計劃、軟件項目跟蹤與監(jiān)控軟件子合同管理、軟件質(zhì)量保證、軟件配置管理軟件子合同管理、軟件質(zhì)量保證、軟件配置管理已定義級已定義級集成軟件管理、組間協(xié)調(diào)、組織過程焦點集成軟件管理、組間協(xié)調(diào)、組織過程焦點組織過程定義、培訓(xùn)程序、軟件產(chǎn)品工程組織過程定義、培訓(xùn)程序、軟件產(chǎn)品工程同級評審?fù)壴u審可管理級可管理級定量過程管理、軟件質(zhì)量管理定量過程管理、軟件質(zhì)量管理優(yōu)化級優(yōu)化級技術(shù)改革管理、過程技術(shù)改革管理、過程變更管理、缺陷防范變更管理、缺陷防范32PSPPSP是一種可用于控制、管理

14、和改進個人工作方是一種可用于控制、管理和改進個人工作方式的自我持續(xù)改進過程，是一個包括軟件開發(fā)表式的自我持續(xù)改進過程，是一個包括軟件開發(fā)表格、指南和規(guī)程的結(jié)構(gòu)化框架。格、指南和規(guī)程的結(jié)構(gòu)化框架。 PSPPSP與具體的技術(shù)（程序設(shè)計語言、工具或者設(shè)與具體的技術(shù)（程序設(shè)計語言、工具或者設(shè)計方法）相對獨立，其原則能夠應(yīng)用到幾乎任何計方法）相對獨立，其原則能夠應(yīng)用到幾乎任何的軟件工程任務(wù)之中。的軟件工程任務(wù)之中。33PSPPSP保障軟件產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要途徑是提高設(shè)保障軟件產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要途徑是提高設(shè)計質(zhì)量。計質(zhì)量。在軟件設(shè)計階段，在軟件設(shè)計階段，PSPPSP的著眼點在于的著眼點在于軟件缺陷的軟件缺

15、陷的預(yù)防預(yù)防，其具體辦法是強化設(shè)計結(jié)束準(zhǔn)則，而不是，其具體辦法是強化設(shè)計結(jié)束準(zhǔn)則，而不是設(shè)計方法的選擇。設(shè)計方法的選擇。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在應(yīng)用了統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在應(yīng)用了PSPPSP后，軟件中總的缺后，軟件中總的缺陷減少了陷減少了58.0%58.0%，在測試階段發(fā)現(xiàn)的缺陷減少了，在測試階段發(fā)現(xiàn)的缺陷減少了71.9%71.9%，生產(chǎn)效率提高了，生產(chǎn)效率提高了20.8%20.8%。34指導(dǎo)項目組中的成員如何有效地規(guī)劃和管理所面指導(dǎo)項目組中的成員如何有效地規(guī)劃和管理所面臨的項目開發(fā)任務(wù)。臨的項目開發(fā)任務(wù)。告訴管理人員如何指導(dǎo)軟件開發(fā)隊伍始終以最佳告訴管理人員如何指導(dǎo)軟件開發(fā)隊伍始終以最佳狀態(tài)來完成工作。狀

16、態(tài)來完成工作。 TSP TSP實施集體管理與自已管理自己相結(jié)合的原則，實施集體管理與自已管理自己相結(jié)合的原則，最終目的在于指導(dǎo)一切人員如何在最少的時間內(nèi)，最終目的在于指導(dǎo)一切人員如何在最少的時間內(nèi)，以預(yù)定的費用生產(chǎn)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。以預(yù)定的費用生產(chǎn)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。35TSPTSP比較適合規(guī)模為比較適合規(guī)模為3-203-20人的開發(fā)小組。實施人的開發(fā)小組。實施TSPTSP的先決條件有三條：的先決條件有三條： 1 1、需要有高層主管和各級經(jīng)理的支持，以取得、需要有高層主管和各級經(jīng)理的支持，以取得必要的資源。必要的資源。 2 2、項目組開發(fā)人員需要經(jīng)過、項目組開發(fā)人員需要經(jīng)過PSPPSP的培訓(xùn)

17、并有按的培訓(xùn)并有按TSPTSP工作的愿望和熱情。工作的愿望和熱情。 3 3、整個軟件企業(yè)在總體上應(yīng)處于、整個軟件企業(yè)在總體上應(yīng)處于CMMCMM二級以上。二級以上。3637工程系統(tǒng)越來越復(fù)雜工程系統(tǒng)越來越復(fù)雜執(zhí)行工程的方式發(fā)生了變化執(zhí)行工程的方式發(fā)生了變化 各種模型之間的不協(xié)調(diào)各種模型之間的不協(xié)調(diào)38CMMICMMI是由美國產(chǎn)業(yè)界、政府和是由美國產(chǎn)業(yè)界、政府和CMU/SEICMU/SEI共同主共同主持的項目，于持的項目，于19981998年啟動，年啟動，20022002年年1 1月月1111日正日正式發(fā)布式發(fā)布CMMI 1.1CMMI 1.1版。版。39軟件重用是指在兩次或多次不同的軟件開發(fā)過程

18、軟件重用是指在兩次或多次不同的軟件開發(fā)過程中重復(fù)使用相同或相似軟件元素的過程。軟件元中重復(fù)使用相同或相似軟件元素的過程。軟件元素包括程序代碼、測試用例、設(shè)計文檔、設(shè)計過素包括程序代碼、測試用例、設(shè)計文檔、設(shè)計過程、需要分析文檔甚至領(lǐng)域知識。通常將這些軟程、需要分析文檔甚至領(lǐng)域知識。通常將這些軟件元素稱為軟構(gòu)件。件元素稱為軟構(gòu)件。 簡單地說，構(gòu)件是具有一定的功能，能夠獨立工簡單地說，構(gòu)件是具有一定的功能，能夠獨立工作或能同其它構(gòu)件裝配起來協(xié)調(diào)工作的程序體，作或能同其它構(gòu)件裝配起來協(xié)調(diào)工作的程序體，構(gòu)件的使用同他的開發(fā)、生產(chǎn)無關(guān)。構(gòu)件的使用同他的開發(fā)、生產(chǎn)無關(guān)。4041降低費用、提高復(fù)用性、提高可

19、定制性和適應(yīng)性、降低費用、提高復(fù)用性、提高可定制性和適應(yīng)性、提高可維護性。提高可維護性。至今至今, 構(gòu)件技術(shù)已形成三個流派構(gòu)件技術(shù)已形成三個流派:Sun的的Java平臺、平臺、Microsoft的的COM+、IBM的的CORBA。 4243軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)(Software architecture)的定義：的定義： 1997年，年，Bass,Clements etc.使用軟件體系使用軟件體系結(jié)構(gòu)：一個程序或計算機系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：一個程序或計算機系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個或一組軟件部件、軟件部件的外部的可包括一個或一組軟件部件、軟件部件的外部的可見特性及其相互關(guān)系。見特性及其相

20、互關(guān)系。 定義了軟件部件；一個系統(tǒng)可以包括多于一個結(jié)定義了軟件部件；一個系統(tǒng)可以包括多于一個結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)可看作是由軟件部件及其相互關(guān)系組成；構(gòu)；系統(tǒng)可看作是由軟件部件及其相互關(guān)系組成；每一部件的行為都是體系結(jié)構(gòu)的一部分；基本單每一部件的行為都是體系結(jié)構(gòu)的一部分；基本單位是部件。位是部件。44經(jīng)典的軟件體系結(jié)構(gòu)模式：經(jīng)典的軟件體系結(jié)構(gòu)模式： 管道和過濾器管道和過濾器 數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織 基于事件的隱式調(diào)用基于事件的隱式調(diào)用 分層系統(tǒng)分層系統(tǒng) 倉庫系統(tǒng)及知識庫倉庫系統(tǒng)及知識庫 表格驅(qū)動的解釋器表格驅(qū)動的解釋器 過程控制過程控制 其他類型的體系結(jié)構(gòu)其他類型的體系結(jié)構(gòu) 異構(gòu)結(jié)構(gòu)

21、異構(gòu)結(jié)構(gòu)45客戶機客戶機/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式Client/Server (Client/Server (客戶機客戶機/ /服務(wù)器服務(wù)器) )結(jié)構(gòu)，是基于結(jié)構(gòu)，是基于資源不對等，且為實現(xiàn)共享而提出來的，是資源不對等，且為實現(xiàn)共享而提出來的，是2020世世紀(jì)紀(jì)9090年代成熟起來的技術(shù)。年代成熟起來的技術(shù)。 C/S C/S結(jié)構(gòu)將應(yīng)用一分為二，服務(wù)器（后臺）負責(zé)結(jié)構(gòu)將應(yīng)用一分為二，服務(wù)器（后臺）負責(zé)數(shù)據(jù)管理，客戶機（前臺）完成與用戶的交互任數(shù)據(jù)管理，客戶機（前臺）完成與用戶的交互任務(wù)。務(wù)。 C/S C/S 體系結(jié)構(gòu)具有強大的數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理體系結(jié)構(gòu)具有強大的數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理能力，模型思想簡

22、單，易于人們理解和接受。能力，模型思想簡單，易于人們理解和接受。46客戶機客戶機/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式開發(fā)成本較高。開發(fā)成本較高。C/S C/S 體系結(jié)構(gòu)對客戶端軟硬件體系結(jié)構(gòu)對客戶端軟硬件配置要求較高，增加了整個系統(tǒng)的成本。配置要求較高，增加了整個系統(tǒng)的成本?？蛻舳顺绦蛟O(shè)計復(fù)雜。大部分工作量放在客戶客戶端程序設(shè)計復(fù)雜。大部分工作量放在客戶端的程序設(shè)計上，客戶端顯得十分龐大。端的程序設(shè)計上，客戶端顯得十分龐大。軟件移植困難。采用不同開發(fā)工具或平臺開發(fā)的軟件移植困難。采用不同開發(fā)工具或平臺開發(fā)的軟件，一般互不兼容，不能或很難移植到其它平軟件，一般互不兼容，不能或很難移植到其它平臺上運行。臺上

23、運行。軟件維護和升級困難。對軟件的一個小小改動軟件維護和升級困難。對軟件的一個小小改動, ,每一個客戶端都必須更新。每一個客戶端都必須更新。47瀏覽器瀏覽器/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式Browser/Server(Browser/Server(瀏覽器瀏覽器/ /服務(wù)器服務(wù)器) )結(jié)構(gòu)是隨著結(jié)構(gòu)是隨著InternetInternet技術(shù)的興起，對技術(shù)的興起，對C/SC/S體系結(jié)構(gòu)的一種變體系結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進的結(jié)構(gòu)?；蛘吒倪M的結(jié)構(gòu)。在在B/SB/S體系結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過體系結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過WWWWWW瀏覽瀏覽器實現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實現(xiàn)，但是主要器實現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端

24、實現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)。事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)。節(jié)約了開發(fā)成本，系統(tǒng)安裝、修改和維護全在節(jié)約了開發(fā)成本，系統(tǒng)安裝、修改和維護全在服務(wù)器端解決。真正達到了服務(wù)器端解決。真正達到了“零客戶端零客戶端”的功能，的功能，很容易在運行時自動升級。很容易在運行時自動升級。48瀏覽器瀏覽器/ /服務(wù)器模式服務(wù)器模式B/SB/S體系結(jié)構(gòu)缺乏對動態(tài)頁面的支持能力，沒有體系結(jié)構(gòu)缺乏對動態(tài)頁面的支持能力，沒有集成有效的數(shù)據(jù)庫處理功能。集成有效的數(shù)據(jù)庫處理功能。 B/S B/S體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)擴展能力差，安全性難以控體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)擴展能力差，安全性難以控制。制。在數(shù)據(jù)查詢等響應(yīng)速度上，要遠遠地低于在數(shù)據(jù)查詢等響應(yīng)速度上，要遠遠地低于C/SC/S體體系結(jié)構(gòu)。系結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)提交一般以頁面為單位，數(shù)據(jù)的動態(tài)交互數(shù)據(jù)提交一般以頁面