軟件工程思想概述

1、軟件工程思想概述HE系統(tǒng)二處一部2011.3.261Contents概述可行性研究需求分析總體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)維護(hù)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)2概 述軟件危機(jī)軟件危機(jī)是指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程 中所遇到的一系列嚴(yán)重問題。圖1 引入同一變動(dòng)付出的代價(jià)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)3概 述軟件工程軟件工程方法學(xué)傳統(tǒng)方法學(xué)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)軟件生命周期問題定義 問題是什么？可行性研究問題有解嗎？需求分析必須做什么？總體設(shè)計(jì)怎樣實(shí)現(xiàn)？詳細(xì)設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)方案？編碼和單元測(cè)試真正實(shí)現(xiàn)綜合測(cè)試驗(yàn)收軟件維護(hù)可持續(xù)發(fā)展4概 述基本軟件過程瀑布模型特點(diǎn)階段間具有順序性和依賴性推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)質(zhì)量保證的觀點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)可強(qiáng)迫開發(fā)人員采用規(guī)范化方法質(zhì)量保證小組對(duì)

2、文檔的審核保證了軟件的質(zhì)量缺點(diǎn)由文檔驅(qū)動(dòng)，不直觀圖2 傳統(tǒng)瀑布模型5圖3 實(shí)際瀑布模型概 述6快速原型模型圖4 快速原型模型概 述7增量模型圖5 增量模型概 述8圖6 風(fēng)險(xiǎn)更大的增量模型概 述9螺旋模型圖7 螺旋模型概 述10噴泉模型圖8 噴泉模型概 述11Rational統(tǒng)一過程Rational統(tǒng)一過程（Rational Unified Process, RUP）是由Rational軟件公司推出的一種完整而且完美的軟件過程。最佳實(shí)踐迭代式開發(fā)管理需求使用基于構(gòu)件的體系結(jié)構(gòu)可視化建模驗(yàn)證軟件質(zhì)量控制軟件變更概 述12概 述RUP軟件開發(fā)生命周期圖9 RUP軟件開發(fā)生命周期13敏捷過程與極限編程

3、敏捷過程敏捷過程開發(fā)宣言：個(gè)體和交互勝過過程和工具可以工作的軟件勝過面面俱到的文檔客戶合作勝過合同談判響應(yīng)變化勝過遵循計(jì)劃根據(jù)上述價(jià)值觀提出的軟件過程統(tǒng)稱為敏捷過程，其中最重要的是極限編程極限編程（eXtrem Programing, XP）“極限”二字的含義是指把好的開發(fā)實(shí)踐運(yùn)用到極致。概 述14圖10 XP項(xiàng)目的整體開發(fā)過程圖11 XP項(xiàng)目的迭代開發(fā)過程概 述15微軟過程圖12 微軟軟件生命周期階段劃分和主要里程碑圖13 微軟過程的生命周期模型概 述16可行性研究可行性研究的任務(wù)可行性研究目的是確定問題是否有解，并對(duì)以后的行動(dòng)方針提出建議?？尚行匝芯康倪^程復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)研究目前正在使用

4、的系統(tǒng)導(dǎo)出新系統(tǒng)的高層邏輯模型進(jìn)一步定義問題導(dǎo)出和評(píng)價(jià)供選擇的解法推薦行動(dòng)方針草擬開發(fā)計(jì)劃書寫文檔提交審查17可行性研究系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖表達(dá)的是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部件之間流動(dòng)的情況，而不是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工控制的過程圖14 基本符號(hào)18可行性研究數(shù)據(jù)流圖(DFD)描繪信息流和數(shù)據(jù)從輸入移動(dòng)到輸出的過程中所經(jīng)受的變換，其中沒有任何具體的物理部件，只是描繪數(shù)據(jù)在軟件中流動(dòng)和被處理的邏輯過程數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)的信息的集合，其作用不言而喻，主要是供人查閱對(duì)不了解條目的解釋。數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典共同構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯模型，同時(shí)構(gòu)成系統(tǒng)的規(guī)格說明19可行性研究圖15 數(shù)據(jù)流圖的符號(hào)20需求分析需求分析的任務(wù)需

5、求分析一般遵守下述準(zhǔn)則：建立數(shù)據(jù)模型建立功能模型建立行為模型用層次的方式展示細(xì)節(jié)確定對(duì)系統(tǒng)的綜合要求功能需求性能需求可靠性和可用性需求出錯(cuò)處理需求接口需求21需求分析約束逆向需求將來可能提出的要求分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型通常用數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體-聯(lián)系圖（ER圖）、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、數(shù)據(jù)字典和主要的處理算法描述這個(gè)邏輯模型。修正系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃22實(shí)體-聯(lián)系圖（entity-relationship）數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)象是對(duì)軟件必須理解的復(fù)合信息的抽象屬性屬性定義了數(shù)據(jù)對(duì)象 的性質(zhì)聯(lián)系數(shù)據(jù)對(duì)象彼此之間的相互連接的方式需求分析圖16 某校教學(xué)管理ER圖23狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 = 狀態(tài) + 事件 + 符

6、號(hào)需求分析圖17 電話系統(tǒng)狀態(tài)圖24層次方框圖需求分析圖18 層次方框圖的一個(gè)例子25Warnier圖Warnier圖可以表示信息的邏輯組織，括號(hào)中的數(shù)字代表該信息的重復(fù)次數(shù)。需求分析圖19 Warnier圖的一個(gè)例子26IPO圖需求分析圖20 IPO圖的一個(gè)例子27總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程設(shè)想供選擇的方案選取合理的方案推薦最佳方案功能分解設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫制定測(cè)試計(jì)劃書寫文檔審查和復(fù)審28設(shè)計(jì)原理模塊化模塊是由邊界元素限定的相鄰程序元素的序列。過程、函數(shù)和宏等都可稱為模塊。面向?qū)ο笾械膶?duì)象及對(duì)象內(nèi)的方法也是模塊。模塊化就是把程序劃分成獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，集成起來即

7、可構(gòu)成一個(gè)整體。總體設(shè)計(jì)圖21 模塊化和軟件成本29抽象抽象就是抽出事務(wù)的本質(zhì)特性逐步求精為了能集中精力解決主要問題而盡量推遲對(duì)問題細(xì)節(jié)的考慮Miller法則：一個(gè)人在任何時(shí)候都只能把注意力集中在（72）個(gè)知識(shí)塊上信息隱藏和局部化應(yīng)該這樣設(shè)計(jì)和確定模塊，使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息（過程和數(shù)據(jù)）對(duì)于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的局部化是指把一些關(guān)系密切的軟件元素物理地放得彼此靠近總體設(shè)計(jì)30模塊獨(dú)立內(nèi)聚與耦合內(nèi)聚（Cohesion）是一個(gè)模塊內(nèi)部各成分之間相關(guān)聯(lián)程度的度量。耦合（Coupling）是模塊之間依賴程度的度量。內(nèi)聚和耦合是密切相關(guān)的，與其它模塊存在強(qiáng)耦合的模塊通常意味著弱內(nèi)聚，

8、而強(qiáng)內(nèi)聚的模塊通常意味著與其它模塊之間存在弱耦合。模塊設(shè)計(jì)追求強(qiáng)內(nèi)聚，弱耦合。內(nèi)聚強(qiáng)度內(nèi)聚按強(qiáng)度從低到高有以下幾種類型：1）偶然內(nèi)聚如果一個(gè)模塊的各成分之間毫無關(guān)系，則稱為偶然內(nèi)聚。2）邏輯內(nèi)聚幾個(gè)邏輯上相關(guān)的功能被放在同一模塊中，則稱為邏輯內(nèi)聚。3）時(shí)間內(nèi)聚如果一個(gè)模塊完成的功能必須在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行（如系統(tǒng)初始化），但這些功能只是因?yàn)闀r(shí)間因素關(guān)聯(lián)在一起，則稱為時(shí)間內(nèi)聚?？傮w設(shè)計(jì)314）過程內(nèi)聚如果一個(gè)模塊內(nèi)部的處理成分是相關(guān)的，而且這些處理必須以特定的次序執(zhí)行，則稱為過程內(nèi)聚。5）通信內(nèi)聚如果一個(gè)模塊的所有成分都操作同一數(shù)據(jù)集或生成同一數(shù)據(jù)集，則稱為通信內(nèi)聚。6）順序內(nèi)聚如果一個(gè)模塊的各個(gè)成

9、分和同一個(gè)功能密切相關(guān)，而且一個(gè)成分的輸出作為另一個(gè)成分的輸入，則稱為順序內(nèi)聚。7）功能內(nèi)聚。模塊的所有成分對(duì)于完成單一的功能都是必須的，則稱為功能內(nèi)聚。耦合強(qiáng)度耦合的強(qiáng)度依賴于以下幾個(gè)因素：（1）一個(gè)模塊對(duì)另一個(gè)模塊的調(diào)用；（2）一個(gè)模塊向另一個(gè)模塊傳遞的數(shù)據(jù)量；（3）一個(gè)模塊施加到另一個(gè)模塊的控制的多少；（4）模塊之間接口的復(fù)雜程度?？傮w設(shè)計(jì)32耦合按從強(qiáng)到弱的順序可分為以下幾種類型：1）內(nèi)容耦合當(dāng)一個(gè)模塊直接修改或操作另一個(gè)模塊的數(shù)據(jù),或者直接轉(zhuǎn)入另一個(gè)模塊時(shí)，就發(fā)生了內(nèi)容耦合。此時(shí)，被修改的模塊完全依賴于修改它的模塊。2）公共耦合兩個(gè)以上的模塊共同引用一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)就稱為公共耦合。3）

10、控制耦合一個(gè)模塊在界面上傳遞一個(gè)信號(hào)（如開關(guān)值、標(biāo)志量等）控制另一個(gè)模塊，接收信號(hào)的模塊的動(dòng)作根據(jù)信號(hào)值進(jìn)行調(diào)整，稱為控制耦合。4）標(biāo)記耦合。模塊間通過參數(shù)傳遞復(fù)雜的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為標(biāo)記耦合。此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化將使相關(guān)的模塊發(fā)生變化。5）數(shù)據(jù)耦合模塊間通過參數(shù)傳遞基本類型的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)耦合。6）非直接耦合模塊間沒有信息傳遞時(shí)，屬于非直接耦合。如果模塊間必須存在耦合，就盡量使用數(shù)據(jù)耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范圍，堅(jiān)決避免使用內(nèi)容耦合?？傮w設(shè)計(jì)33啟發(fā)規(guī)則改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性模塊規(guī)模應(yīng)該適中深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜程度設(shè)計(jì)單入

11、口單出口的模塊模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè)總體設(shè)計(jì)34面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法通俗地講，任何軟件都是對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所以面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法理論上可以設(shè)計(jì)任何軟件的結(jié)構(gòu)。通常所說的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法（SD方法），就是基于數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法。變換流信息通常以“外部世界”的形式進(jìn)入軟件系統(tǒng)，經(jīng)過處理以后再以“外部世界”的形式離開系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)35事務(wù)流這種數(shù)據(jù)流是以“事務(wù)”為中心的?？傮w設(shè)計(jì)圖22 變換流圖23 事務(wù)流36編碼選擇編程語言選擇良好的編程規(guī)范編寫高效代碼測(cè)試測(cè)試類型集成測(cè)試自頂向下集成自底向上集成Alpha和Beta測(cè)試白盒測(cè)試邏輯覆蓋控制結(jié)構(gòu)測(cè)試黑盒測(cè)試等價(jià)劃分邊界值分析錯(cuò)誤推測(cè)單元測(cè)試重點(diǎn)模塊接口局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重要的執(zhí)行通路出錯(cuò)處理通路邊界條件實(shí) 現(xiàn)37維 護(hù)決定軟件可維護(hù)性的因素可理解性 可測(cè)試性可修改性 可移植性可重用性軟件再工程圖24 軟件再工程過程