第1章 軟件工程概述

軟件工程概論

主講：曾子維遼寧科技大學軟件學院聯(lián)系方式：Tel:5929800作業(yè)Email:1536349117@

資料Email:zzwustlm@163.com，密碼5929800課程介紹總學時：48學時（3學分），均為理論。考核方式

成績=課堂（10%）+模擬項目（40%）+期末考試（50%，開卷考試）。參考資料[1]沈文軒《軟件工程基礎(chǔ)與使用教程》自編2012版[2]張海藩《軟件工程導論（第五版）》清華大學出版社 2008.2[3]史濟民等《軟件工程－原理方法與應(yīng)用》高等教育出版社2002.12第2版[4]《人月神化》

(美)弗雷德里克.布魯克斯清華大學出版社課程介紹上篇：軟件工程基礎(chǔ)篇（主要內(nèi)容）第1章 軟件工程概述第2章 軟件過程第3章 軟件計劃第4章 軟件需求基礎(chǔ)第5章 軟件設(shè)計基礎(chǔ)第6章 模型結(jié)構(gòu)化的從分析到設(shè)計第7章 面向?qū)ο蟮膹姆治龅皆O(shè)計第8章 軟件實現(xiàn)第9章 軟件維護第10章軟件項目管理課程介紹下篇：基于架構(gòu)與MVC模式的一體化開發(fā)（簡介或自學）第11章架構(gòu)與MVC模式第12章面向架構(gòu)與MVC的一體化開發(fā)方法第13章一體化開發(fā)方法應(yīng)用實例教學目標了解軟件的概念和軟件產(chǎn)品的特點； 了解軟件危機以及解決辦法——軟件工程的重要性；了解軟件工程的概念、原理和內(nèi)容。教學重點

軟件工程的基本原理。教學難點軟件工程課程的框架。第1章軟件工程概述1.1軟件的概念1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生1.3解決軟件危機的途徑1.4軟件工程的定義1.5軟件工程的內(nèi)容1.6軟件發(fā)展的新階段與新問題1.7軟件工程的演變發(fā)展第1章軟件工程概述1.1.1

軟件和軟件產(chǎn)品1.軟件1983年IEEE為軟件下的定義是：計算機程序、方法、規(guī)則、相關(guān)的文檔資料以及在計算機上運行程序時所必需的數(shù)據(jù)。軟件工程的先驅(qū)者RogerS.Pressman教授：軟件是(1)能夠完成預(yù)定功能和性能的可執(zhí)行的指令(計算機程序)；(2)使得程序能夠適當?shù)夭僮餍畔⒌臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；(3)描述程序的操作和使用的文檔?！败浖?程序”錯誤認識；1.1軟件的概念“軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔”被廣泛接受。程序和數(shù)據(jù)是軟件運行的基本要素(基因)，而文檔則是延續(xù)軟件運行壽命的保障。2.軟件產(chǎn)品①

軟件產(chǎn)品自身特點軟件是抽象的邏輯產(chǎn)品不是實物產(chǎn)品。軟件的實現(xiàn)與硬件和支撐環(huán)境密切相關(guān)，不能獨立存在。軟件復(fù)制容易，軟件著作權(quán)保護。軟件不會損耗，但會隨著環(huán)境的變化而退化。軟件的錯誤較多，測試也無法杜絕。1.1軟件的概念②業(yè)界環(huán)境特點軟件開發(fā)者和用戶知識領(lǐng)域不同，造成交流上的困難。不斷修改需求，致使雙方厭倦，工程流產(chǎn)。大型應(yīng)用軟件開發(fā)工期長于軟件平臺技術(shù)的更新周期，往往開發(fā)完就是落后的產(chǎn)品。構(gòu)件與復(fù)用技術(shù)并不理想，在IT公司內(nèi)部通過開發(fā)積累可利用一些復(fù)用，但還沒有做到象其它物理產(chǎn)品那樣在市場上供應(yīng)∕購買標準構(gòu)件。開發(fā)人員流動性大，質(zhì)量和工期不保證。1.1軟件的概念1.1.2軟件產(chǎn)品的類型不同的角度可分為不同類型按工作方式分：有實時軟件、交互式軟件、批處理式軟件等；按服務(wù)對象分：有商業(yè)通用、企業(yè)定制、個人辦公、工程應(yīng)用、科學計算、人工智能等軟件。軟件工程的角度劃分如下三個層面：基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、支撐軟件。1.1軟件的概念1.1.2軟件產(chǎn)品的類型1.基礎(chǔ)軟件：保證計算機本身運行和支撐應(yīng)用軟件運行的基礎(chǔ)環(huán)境；①系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、通用辦公軟件②數(shù)據(jù)庫：如Oracle、SQLServer、DB2、Informix、MySQL等國外數(shù)據(jù)庫軟件，國產(chǎn)的數(shù)據(jù)庫軟件有東軟OpenBASE、金倉KingbaseES等。③中間件：為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶開發(fā)和集成應(yīng)用軟件。有兩個關(guān)鍵特征，為上層的應(yīng)用層服務(wù)；必須連接到操作系統(tǒng)的層面，并確保持運行工作狀態(tài)。例如：微軟公司的IIS、Apache公司的開源Tomcat。1.1軟件的概念1.1.2軟件產(chǎn)品的類型2.支撐軟件：在系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，提供應(yīng)用軟件設(shè)計、開發(fā)、測試、評估、運行檢測等輔助功能的軟件①編程工具：微軟的VisualStudio、IBM提供的開源集成開發(fā)環(huán)境Eclipse等；②建模工具：如IBMRationalRose軟件建模；③版本控制、軟件測試；3.應(yīng)用軟件：解決特定應(yīng)用領(lǐng)域問題或解決具體項目而開發(fā)的軟件；4.嵌入式軟件：就是嵌入在硬件中的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具軟件及應(yīng)用程序；應(yīng)用及其廣泛。1.1軟件的概念1.2.1軟件的發(fā)展過程軟件發(fā)展的四個過程：1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生表1-1軟件開發(fā)早期三個階段

階段加工特點軟件特點主要用途第一階段1950-1960(個體式)個體化編程，依靠個人想法和智慧；只有程序設(shè)計概念，沒有過程和方法；只有源代碼、無其它文檔；語言低級，工具簡單；小規(guī)模；特定目的專用；科學計算，不追求商業(yè)效應(yīng)；第二階段1960-1970(作坊式)小組合作式“軟件作坊”，基本上仍然沿用早期的個體化軟件開發(fā)方式；有了軟件設(shè)計的概念，采用結(jié)構(gòu)化方法，但不講究過程，沒形成軟件開發(fā)的理論體系；出現(xiàn)高級語言和數(shù)據(jù)庫技術(shù)；規(guī)模變大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本增高、維護困難；導致爛尾子工程、項目流產(chǎn)，失敗的項目越來越多，軟件危機逐漸顯現(xiàn)。應(yīng)用于企業(yè)；可以作為商品出售，可以賺錢；第三階段始于上世紀70年代中期至80年代后期(團隊式)形成規(guī)?；瘓F隊開發(fā)，出現(xiàn)軟件業(yè)；軟件開發(fā)技術(shù)有很大進步，面向?qū)ο箝_發(fā)技術(shù)出現(xiàn)，開發(fā)工具、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、分布式計算有很大發(fā)展；但未能獲得突破性進展，軟件開發(fā)技術(shù)的進步一直未能滿足日益增長的軟件需求。大量軟件開發(fā)項目的失敗和經(jīng)濟損失，明確認識軟件危機的存在及其解決之道，軟件開發(fā)過程的管理，軟件工程的意識得到重視和應(yīng)用；軟件的數(shù)量及規(guī)模急劇膨脹；軟件功能及運行環(huán)境復(fù)雜；開發(fā)難度越來越大，找不到解決維護的辦法，失敗的軟件開發(fā)項目屢見不鮮；軟件危機的表現(xiàn)突出。面向市場的軟件商品已形成一定的市場規(guī)模；主要市場是需求巨大的合同式企業(yè)定制軟件，解決企業(yè)的信息管理；1.2.2軟件危機1.軟件危機概念軟件危機（softwarecrisis），這個名詞是1968年在德國召開的NATO(NorthAtlanticTreatyOrganization,北大西洋公約組織)會議上計算機科學家首次提出的。先看幾個例子：1967年蘇聯(lián)“聯(lián)盟一號”載人宇宙飛船在返航時，由于軟件忽略一個小數(shù)點，在進入大氣層時因打不開降落傘而燒毀。1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生1963年美國飛往火星的火箭爆炸，造成1000萬美元的損失。原因是FORTRAN程序：DO5I=1,3誤寫為：DO5I=1.3IBM公司的OS/360，共約100萬條指令，花費了5000個人年；經(jīng)費達數(shù)億美元，而結(jié)果卻令人沮喪，錯誤多達2000個以上，系統(tǒng)根本無法正常運行。OS/360系統(tǒng)的負責人Brooks這樣描述開發(fā)過程的困難和混亂：“…像巨獸在泥潭中作垂死掙扎，掙扎得越猛，泥漿就沾得越多，最后沒有一個野獸能夠逃脫淹沒在泥潭中的命運?！?/p>

1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生2.軟件危機產(chǎn)生的原因

1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生計算機應(yīng)用發(fā)展軟件數(shù)量多規(guī)模大，功能復(fù)雜個體化軟件開發(fā)方法無開發(fā)過程指導無開發(fā)過程管理軟件成本高、質(zhì)量低、維護困難軟件危機客觀因素主觀因素主客觀不相適應(yīng)1.2.3軟件危機的表現(xiàn)(1)(1)軟件開發(fā)進度難以預(yù)測，開發(fā)成本難以控制，導致超預(yù)算、超時；(2)產(chǎn)品功能難以滿足用戶需求；(3)軟件產(chǎn)品質(zhì)量無法保證；(4)軟件缺少適當?shù)奈臋n資料，維護困難；(5)軟件成本超過硬件成本；(6)軟件開發(fā)生產(chǎn)率提高的速度遠遠跟不上計算機應(yīng)用迅速普及深入的趨勢；1.2軟件的發(fā)展與軟件危機的產(chǎn)生1.3

解決軟件危機的途徑管理措施項目管理配置管理過程管理質(zhì)量控制

技術(shù)措施開發(fā)過程開發(fā)技術(shù)與方法開發(fā)工具軟件工程學(軟件產(chǎn)品開發(fā)工程)軟件工程(SoftwareEngineering)的兩個定義1968年在第一屆NATO(北大西洋公約組織)會議上曾經(jīng)給出了軟件工程的一個早期定義：“軟件工程就是為了經(jīng)濟地獲得可靠的且能在實際機器上有效地運行的軟件，而建立和使用完善的工程原理?！避浖こ痰哪繕?是經(jīng)濟地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件;軟件工程方法：運用工程學科的相關(guān)工程原理去開發(fā)軟件。1.4軟件工程的定義1993年IEEE進一步給出了一個更全面更具體的定義：“軟件工程是：①把系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的途徑應(yīng)用于軟件開發(fā)、運行和維護過程，也就是把工程應(yīng)用于軟件；②研究①中提到的途徑。”軟件工程的作用：（1）是指導軟件產(chǎn)品進行計劃、開發(fā)和維護的工程學科（2）指導軟件行業(yè)按工業(yè)化生產(chǎn)過程進行軟件開發(fā)，即按照目標化、規(guī)范化、文檔化、標準化——工程化。1.4軟件工程的定義軟件工程是圍繞軟件開發(fā)的一門交叉學科： 軟件工程=計算機科學+工程學+管理學。1.5.1從計算機科學視角看軟件工程1.軟件工程的知識體系IEEE的軟件工程知識體系指南(SWEBOK)中界定了軟件工程的10個知識領(lǐng)域：軟件工程過程(SoftwareEngineeringProcess)軟件工程工具和方法(SoftwareEngineeringToolsandMethods)軟件需求(SoftwareRequirement)1.5軟件工程的內(nèi)容1.軟件工程的知識體系

IEEE的軟件工程知識體系指南(SWEBOK)中界定了軟件工程的10個知識領(lǐng)域：軟件設(shè)計(SoftwareDesign)

軟件構(gòu)造(SoftwareConstruction)

軟件測試(SoftwareTesting)

軟件維護(SoftwareMaintenance)軟件配置管理(SoftwareConfigurationmanagement)

軟件工程管理(SoftwareEngineeringmanagement)

軟件質(zhì)量(SoftwareQuality)1.5軟件工程的內(nèi)容2.軟件工程三要素

分別是過程、方法和工具

軟件質(zhì)量的保障。目標：軟件工程必須以有組織的質(zhì)量保證為基礎(chǔ)，進行全面質(zhì)量管理，不斷地過程改進使軟件工程方法走向成熟。1)軟件工程“過程”：是進行一系列有組織的活動，從而能夠合理地和及時地開發(fā)出計算機軟件。過程定義了技術(shù)方法的采用、工程產(chǎn)品(包括模型、文檔、數(shù)據(jù)、報告、表格等)的產(chǎn)生、里程碑的建立、質(zhì)量的保證和變更的管理。1.5軟件工程的內(nèi)容2)軟件工程“方法”：為軟件開發(fā)提供“如何做”的技術(shù)，它涵蓋了項目計劃、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、程序?qū)崿F(xiàn)、測試與維護等一系列的開發(fā)活動如何來做。開發(fā)方法經(jīng)歷了從面向結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο?、面向組件到面向服務(wù)的發(fā)展工程。3)軟件過程“工具”：為過程和方法提供自動的或半自動的支持。這些軟件工具被集成起來，建立起一個支持軟件開發(fā)的系統(tǒng)，稱之為計算機輔助軟件工程(CASE，ComputerAidedSoftwareEngineering)。CASE集成了軟件、硬件和一個存放開發(fā)過程信息的軟件工程數(shù)據(jù)庫，形成了一個軟件工程環(huán)境。1.5軟件工程的內(nèi)容3．轉(zhuǎn)變學習思維

從計算機技術(shù)的學習上升到軟件工程的學習，要提升學習的思維：1)將模塊的算法分析與程序設(shè)計的思維定式提升到系統(tǒng)分析與設(shè)計層面；2)將只定位程序員的訓練提升到系統(tǒng)工程師培養(yǎng)層面；3)將只關(guān)心符合計算機邏輯提升到符合工程規(guī)范的層面；1.5軟件工程的內(nèi)容1.5.2從工程視角看軟件工程1.5軟件工程的內(nèi)容可用性性確正選取適宜的開發(fā)模型采用合適的設(shè)計方法提供高質(zhì)量的工程支持重視軟件工程的管理基本過程原則目標(高質(zhì)量高效益)過

程支持過程組織過程合算性1.5.3從管理視角看軟件工程

軟件工程的過程、方法和工具許多屬于管理學領(lǐng)域問題，又由于軟件的特殊性，軟件規(guī)模難以估算、勞動效率和產(chǎn)品質(zhì)量難以評價、加工過程難以控制，因此軟件工程管理與物理加工的傳統(tǒng)管理既具有共性又具有特殊性，即要借鑒傳統(tǒng)工程管理規(guī)范又要發(fā)展新的理論和實踐，所以對軟件工程的管理的是一個不斷發(fā)展和完善、新的管理學科。軟件工程管理的主要形式是項目管理。1.5軟件工程的內(nèi)容軟件項目管理就是運用系列的知識、技能、工具和技術(shù)，在軟件開發(fā)的活動中有效地掌控資源，對項目時間、質(zhì)量和成本進行管理。如項目計劃、團隊管理、質(zhì)量管理、過程管理、過程改進、配置管理等。有關(guān)內(nèi)容見本書第10章“軟件項目管理”。1.5軟件工程的內(nèi)容1.5.4從基本原理看軟件工程

軟件工程的專家學者們陸續(xù)提出了100多條關(guān)