軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義

第七章軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法

一、軟件危機(jī)二、軟件工程軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第1頁(yè)

一、軟件危機(jī)1、軟件開發(fā)發(fā)展歷程

1960197019801990

早期

第二階段第三階段第四階段

面向批處理

多用戶

分布式系統(tǒng)

強(qiáng)大桌面系統(tǒng)

有限分布

實(shí)時(shí)

嵌入“智能”

面向?qū)ο蠹夹g(shù)

自定義軟件

數(shù)據(jù)庫(kù)

低成本硬件

教授系統(tǒng)開發(fā)者=使用者

軟件產(chǎn)品

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

并行計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第2頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

1）案例思索1——FAA失敗項(xiàng)目 20世紀(jì)80年代中期，更換空中交通控制系統(tǒng)已成為美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）非常優(yōu)先任務(wù)。1989年IBM企業(yè)取得更換該系統(tǒng)協(xié)議，截止期為，預(yù)計(jì)投入25億美元。因?yàn)槊媾R著極苛刻需求，該軟件項(xiàng)目是已進(jìn)行最復(fù)雜項(xiàng)目之一。比如，交通控制系統(tǒng)必須具備全局完整性而且每七天7天，天天二十四小時(shí)不能停頓工作，甚至在升級(jí)時(shí)或正常維護(hù)時(shí)，也不允許有停頓時(shí)間。任何錯(cuò)誤數(shù)據(jù)都會(huì)引發(fā)重大傷亡，任何停機(jī)均會(huì)造成世界范圍出行延誤或潛在危險(xiǎn)。該系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間不能超出2-3秒。另外，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到允許私人飛機(jī)駕駛員繼續(xù)使用舊設(shè)備，并要求軟件能在未來(lái)移植到更新硬件設(shè)備上。當(dāng)IBM取得該協(xié)議后，該系統(tǒng)主要花費(fèi)為軟件開發(fā)，用于硬件投入僅為8萬(wàn)美元。1993年，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目標(biāo)IBM子企業(yè)——IBM聯(lián)邦系統(tǒng)企業(yè)被IBM賣給了Loral企業(yè)。到1994年，該系統(tǒng)已花費(fèi)了23億美元，但還未提交系統(tǒng)任何程序段，而此時(shí)估算整個(gè)系統(tǒng)花費(fèi)將增至50億美元。1994年底，F(xiàn)AA不得不認(rèn)可該項(xiàng)目失敗并進(jìn)行調(diào)查。作為調(diào)查結(jié)果，F(xiàn)AA取消或修改了系統(tǒng)四個(gè)主要部分。面臨當(dāng)前空中控制系統(tǒng)存在隱患，F(xiàn)AA不得不訂購(gòu)了一套作為權(quán)宜之計(jì)系統(tǒng)，由另一家企業(yè)開發(fā)。 你認(rèn)為該項(xiàng)目標(biāo)失敗反應(yīng)了什么問(wèn)題？失敗主要原因可能是什么？FAA為何選擇取消和修改方式而不是增加資源和生產(chǎn)力方式？軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第3頁(yè)FAA對(duì)此項(xiàng)目調(diào)查總結(jié)出原因?yàn)橐韵聨讞l：FAA并沒有明確掌握一些系統(tǒng)功效需求。制訂了過(guò)于急躁開發(fā)和實(shí)現(xiàn)計(jì)劃（包含費(fèi)用與進(jìn)度預(yù)計(jì)）在給定軟件復(fù)雜度下，沒有考慮到開發(fā)商生產(chǎn)力，尤其是早期階段需要投入資源。在《人月神話》一書中，Brooks將過(guò)去30年大型軟件項(xiàng)目標(biāo)開發(fā)比喻為史前陷入瀝青坑巨獸?？铸?、猛犸、劍齒虎等動(dòng)物在焦油中掙扎，然而掙扎得越激烈，就陷得越快，最終都沉到了坑底。過(guò)去大型軟件項(xiàng)目中，大多數(shù)開發(fā)出了可運(yùn)行系統(tǒng)——不過(guò)只有極少數(shù)滿足了目標(biāo)、進(jìn)度和預(yù)算要求。表面上看起來(lái)沒有任何一個(gè)單獨(dú)問(wèn)題會(huì)造成困難，每個(gè)問(wèn)題都能取得處理，但這些問(wèn)題糾纏和積累在一起時(shí)，團(tuán)體行動(dòng)就越來(lái)越慢，而且極難再看清問(wèn)題本質(zhì)。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第4頁(yè)1995年美國(guó)商業(yè)軟件失敗統(tǒng)計(jì)：軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第5頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

案例思索2——遺傳信息庫(kù)建設(shè) 在正在建設(shè)遺傳信息庫(kù)如，假設(shè)你要開發(fā)一個(gè)管理軟件。你并不是一個(gè)生物遺傳方面教授，甚至對(duì)此方面知識(shí)一竅不通，你該怎樣入手？要使該項(xiàng)目成功，你認(rèn)為應(yīng)該有哪些保障條件？你問(wèn)題是什么：對(duì)遺傳信息管理需要什么條件：了解遺傳信息表示和管理流程怎樣實(shí)現(xiàn)：與遺傳領(lǐng)域教授交流。障礙是什么：難以溝通與交流?？赡芤蛘`解產(chǎn)生錯(cuò)誤需求描述。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第6頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

軟件項(xiàng)目為何會(huì)失?。?/p>

軟件項(xiàng)目失敗關(guān)鍵問(wèn)題在哪里？答案只有一個(gè)：復(fù)雜性。軟件要處理問(wèn)題本身是復(fù)雜開發(fā)人員普通不是該問(wèn)題領(lǐng)域教授軟件規(guī)模要求多人參加，而不一樣專業(yè)領(lǐng)域人交流是困難軟件規(guī)模使得既要了解系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)又要把握細(xì)節(jié)比較困難。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第7頁(yè)例:Windows95有1000萬(wàn)行代碼

Windows有5000萬(wàn)行代碼Exchange和Windows開發(fā)人員結(jié)構(gòu)ExchangeWindows項(xiàng)目經(jīng)理25人約250人開發(fā)人員140人約1700人測(cè)試人員350人約3200人軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第8頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

2）軟件神話

[1]管理神話神話：相關(guān)軟件開發(fā)理論和方法已經(jīng)很豐富，有很多可用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，因而能夠確保軟件開發(fā)順利進(jìn)行。現(xiàn)實(shí)：理論與方法在大多數(shù)實(shí)踐中并沒有得到真正應(yīng)用。使用者并沒有對(duì)這些理論與方法建立正確認(rèn)識(shí)。神話：已經(jīng)有很多強(qiáng)大開發(fā)工具和先進(jìn)計(jì)算機(jī)硬件，這些能夠確保軟件開發(fā)質(zhì)量與效率?，F(xiàn)實(shí)：這些工具并沒有得到合理應(yīng)用。神話：假如我們落后于進(jìn)度，能夠經(jīng)過(guò)增加人手來(lái)趕上。現(xiàn)實(shí)：向一個(gè)已經(jīng)延遲項(xiàng)目增加人手，只會(huì)使延遲項(xiàng)目愈加落后——除非項(xiàng)目中不需要交流。生一個(gè)孩子10個(gè)月，不論有多少人。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第9頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

2）軟件神話

[1]管理神話神話：經(jīng)過(guò)把軟件項(xiàng)目外包給實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大軟件開發(fā)企業(yè)能夠確保軟件成功?，F(xiàn)實(shí)：再專業(yè)軟件企業(yè)，不了解客戶需求和業(yè)務(wù)流程，也不可能順利完成軟件開發(fā)項(xiàng)目。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第10頁(yè)更正一個(gè)問(wèn)題需付出代價(jià)需求分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼集成測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)更正一個(gè)問(wèn)題預(yù)計(jì)費(fèi)用更正一個(gè)問(wèn)題預(yù)計(jì)工作量2020010005.02.50.050.5(美元)(人天)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第11頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

2）軟件神話

[2]客戶神話神話：有了目標(biāo)系統(tǒng)普通性描述就能夠?qū)懗绦蛄?，?xì)節(jié)能夠逐步完善?，F(xiàn)實(shí)：糟糕系統(tǒng)定義是項(xiàng)目失敗主要原因。關(guān)于問(wèn)題域、功效、行為、性能、接口、設(shè)計(jì)約束以及確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)形式化、詳細(xì)描述是必要，這些內(nèi)容只能經(jīng)過(guò)客戶與開發(fā)者之間交流才能確定。神話：軟件需求是經(jīng)常變更，而這些變更能夠輕易被滿足，因?yàn)檐浖庆`活?，F(xiàn)實(shí)：軟件需求確實(shí)是輕易變更，但變更代價(jià)將隨軟件開發(fā)進(jìn)度不一樣而有很大差異。假如重新項(xiàng)目早期問(wèn)題定義，需求改變則很輕易被調(diào)整，而項(xiàng)目后期需求變更代價(jià)可能是致命。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第12頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

2）軟件神話[3]實(shí)踐者神話神話：軟件是藝術(shù)，軟件開發(fā)是個(gè)人舞臺(tái)?，F(xiàn)實(shí)：50年代可能是，現(xiàn)在不是。神話：一旦寫完了程序并能正常運(yùn)行，我們工作就結(jié)束了?，F(xiàn)實(shí)：越早開始寫代碼，軟件開發(fā)花費(fèi)時(shí)間就越長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)表明60%到80%工作量是花在將軟件第一次交付給客戶以后發(fā)生。神話：程序真正運(yùn)行以前，沒有方法評(píng)定其質(zhì)量?，F(xiàn)實(shí)：高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)來(lái)自高質(zhì)量設(shè)計(jì)。從項(xiàng)目一開始就必須進(jìn)行技術(shù)評(píng)審。神話：項(xiàng)目標(biāo)成功來(lái)自于可運(yùn)行程序提交。軟件開發(fā)過(guò)程中文檔是無(wú)須要，延緩項(xiàng)目進(jìn)度東西。現(xiàn)實(shí)：軟件項(xiàng)目標(biāo)結(jié)果包含很多內(nèi)容，文檔是成功開發(fā)基礎(chǔ)，也是軟件質(zhì)量確保。好開發(fā)質(zhì)量降低了重復(fù)勞動(dòng)，從而提升了效率，造成更短交付時(shí)間。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第13頁(yè)

一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

3）軟件危機(jī)及主要表現(xiàn)軟件危機(jī)指在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過(guò)程中所碰到一系列嚴(yán)重問(wèn)題——軟件開發(fā)不能滿足日益增加需求；難以維護(hù)不停增加已經(jīng)有軟件。[1]成本與進(jìn)度預(yù)計(jì)[2]用戶需求與產(chǎn)品不一致[3]軟件可靠性差[4]可維護(hù)性差[5]文檔資料不完整[6]軟件成本百分比不停上升[7]開發(fā)生產(chǎn)率相對(duì)停滯軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第14頁(yè)一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

3）軟件項(xiàng)目成敗原因分析1）失敗項(xiàng)目標(biāo)主要原因[1]用戶需求不完整、被誤解或經(jīng)常改變[2]有限用戶參加[3]缺乏行政支持[4]缺乏技術(shù)支持[5]項(xiàng)目計(jì)劃不充分[6]目標(biāo)不明確[7]沒有足夠資源（客戶沒有提供/開發(fā)者不具備對(duì)應(yīng)生產(chǎn)力）2）成功項(xiàng)目標(biāo)主要原因[1]大量用戶參加[2]上層管理人員支持[3]完整、詳細(xì)項(xiàng)目計(jì)劃[4]符合實(shí)際工作進(jìn)度與里程碑[5]開發(fā)人員培訓(xùn)、交流[6]良好工作環(huán)境、團(tuán)體協(xié)作機(jī)制軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第15頁(yè)一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

3）消除軟件危機(jī)思緒——[1]正確觀念a)軟件不是程序軟件是邏輯產(chǎn)品而不是實(shí)物產(chǎn)品軟件功效依賴于硬件和軟件運(yùn)行環(huán)境以及人們對(duì)它操作軟件特征：功效多樣性實(shí)現(xiàn)多樣性能見度低軟件結(jié)構(gòu)合理性差智力密集及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)b)軟件開發(fā)不是個(gè)體勞動(dòng)軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜性軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第16頁(yè)一、軟件危機(jī)2、軟件危機(jī)

3）消除軟件危機(jī)思緒——[2]正確過(guò)程管理與控制軟件開發(fā)技術(shù):軟件開發(fā)方法軟件開發(fā)過(guò)程軟件工具和軟件工程環(huán)境軟件工程管理:軟件管理軟件經(jīng)濟(jì)軟件心理軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第17頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程將工程管理思想引入軟件開發(fā)過(guò)程：

轉(zhuǎn)變對(duì)軟件認(rèn)識(shí)：上升程序系統(tǒng)轉(zhuǎn)變思維定式：上升程序員系統(tǒng)工程師(系統(tǒng)分析員)

工程化訓(xùn)練軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第18頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程將工程管理思想引入軟件開發(fā)過(guò)程：

軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第19頁(yè)用戶分析員程序員軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第20頁(yè)“一個(gè)好工業(yè)，應(yīng)有一套

良好標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配套”軟件工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)具備特點(diǎn)：明確工作步驟詳細(xì)詳細(xì)規(guī)范化文檔明確質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第21頁(yè)軟件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化軟件開發(fā)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第22頁(yè)

強(qiáng)調(diào)規(guī)范化強(qiáng)調(diào)文檔化軟件工程技術(shù)兩個(gè)顯著特點(diǎn)：軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第23頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程FritzBauer在NATO會(huì)議上給出定義：“軟件工程是為了經(jīng)濟(jì)地取得可靠和能在實(shí)際機(jī)器上高效運(yùn)行軟件而確立和使用健全工程原理（方法）?！?/p>

軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第24頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程IEEE【IEE83】給出軟件工程定義：“軟件工程是開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修復(fù)軟件系統(tǒng)方法?！?/p>

軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第25頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程

IEEE【IEE93】給出了一個(gè)愈加綜合定義：“將系統(tǒng)化、規(guī)范、可度量方法應(yīng)用于軟件開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程，即將工程化應(yīng)用于軟件中。”軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第26頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程

軟件工程是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等原理開發(fā)軟件工程。它借鑒傳統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)、方法，以提升質(zhì)量，降低成本為目標(biāo)。軟件工程所包含內(nèi)容不是一成不變，而是伴隨人們對(duì)軟件系統(tǒng)研制開發(fā)和生產(chǎn)了解不停發(fā)展改變，應(yīng)該用發(fā)展眼光對(duì)待。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第27頁(yè)二、軟件工程1、軟件工程軟件工程是一個(gè)層次化活動(dòng)，a)質(zhì)量——軟件工程根基與目標(biāo)b)過(guò)程——建造一個(gè)高質(zhì)量軟件所需完成任務(wù)框架c)方法——提供了怎樣建造軟件技術(shù)伎倆d)工具——為過(guò)程和方法提供自動(dòng)或半自動(dòng)化支持（CASE）軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第28頁(yè)工具方法過(guò)程質(zhì)量焦點(diǎn)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第29頁(yè)二、軟件工程2、軟件工程普通視圖

工程：對(duì)技術(shù)（或社會(huì)）實(shí)體分析、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、驗(yàn)證和管理。首先要問(wèn)題問(wèn)題： 要處理什么問(wèn)題？ 實(shí)體什么特征能處理這個(gè)問(wèn)題？ 怎樣設(shè)計(jì)該實(shí)體？ 怎樣構(gòu)建該實(shí)體？ 怎樣控制和防止構(gòu)建過(guò)程中錯(cuò)誤？ 怎樣在用戶要求修改、適應(yīng)和增強(qiáng)時(shí)長(zhǎng)久地支持這些實(shí)體？定義階段：做什么開發(fā)階段：怎樣做支持階段：應(yīng)對(duì)改變項(xiàng)目跟蹤與控制技術(shù)評(píng)審質(zhì)量確保軟件配置管理文檔管理復(fù)用管理測(cè)試管理風(fēng)險(xiǎn)管理支持活動(dòng)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第30頁(yè)軟件工程框架可用性性性確正合算選取適宜開發(fā)模型采取適當(dāng)設(shè)計(jì)方法提供高質(zhì)量工程支持重視軟件工程管理基本過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)

目標(biāo)過(guò)

程支持過(guò)程組織過(guò)程軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第31頁(yè)軟件過(guò)程評(píng)定軟件能力成熟度CMM1-初始級(jí)：沒有過(guò)程定義，個(gè)人能力。2-可重復(fù)級(jí)：基本項(xiàng)目管理過(guò)程，跟蹤費(fèi)用與進(jìn)度，有必要規(guī)范以重復(fù)類似項(xiàng)目標(biāo)成功。3-定義級(jí)：過(guò)程管理文檔化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化。使用統(tǒng)一文檔化組織過(guò)程認(rèn)可方法開發(fā)和維護(hù)軟件。4-管理級(jí)：對(duì)軟件過(guò)程與產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)地定量地搜集與評(píng)定5-優(yōu)化級(jí)：經(jīng)過(guò)定量反饋不停進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化與改進(jìn)。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第32頁(yè)二、軟件工程3、軟件開發(fā)過(guò)程——軟件生命周期軟件產(chǎn)品或軟件系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、投入使用到被淘汰全過(guò)程。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第33頁(yè)軟件生存期階段劃分(1)可行性研究與計(jì)劃(2)需求分析(3)總體設(shè)計(jì)(4)詳細(xì)設(shè)計(jì)(5)實(shí)現(xiàn)(6)集成測(cè)試(7)確認(rèn)測(cè)試(8)使用和維護(hù)軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第34頁(yè)二、軟件工程3、軟件開發(fā)過(guò)程——軟件開發(fā)模型軟件開發(fā)模型是軟件開發(fā)全部過(guò)程、活動(dòng)和任務(wù)結(jié)構(gòu)框架。它能直觀表示軟件開發(fā)全過(guò)程，明確要求要完成主要活動(dòng)、任務(wù)和開發(fā)策略。軟件開發(fā)模型也常稱為：軟件過(guò)程模型軟件生存期模型軟件工程范型軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第35頁(yè)二、軟件工程2、軟件開發(fā)過(guò)程——瀑布模型可行性研究與計(jì)劃需求分析設(shè)計(jì)編碼運(yùn)行維護(hù)測(cè)試定義階段開發(fā)階段維護(hù)階段軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第36頁(yè)按照傳統(tǒng)瀑布模型開發(fā)軟件特點(diǎn)1.階段間含有次序性和依賴性。2.推遲實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)。3.每個(gè)階段必須完成要求文檔;每個(gè)階段結(jié)束前完成文檔審查,及早更正錯(cuò)誤。軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第37頁(yè)二、軟件工程2、軟件開發(fā)過(guò)程——原型模型建造/修改原型用戶測(cè)試運(yùn)行原型

聽取用戶意見軟件系統(tǒng)開發(fā)與軟件工程方法講義第38頁(yè)采取原型模型軟件生存周期分析定義系統(tǒng)需求生成原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序設(shè)