I2SE1軟件工程概論

第1講軟件和軟件工程軟件工程導(dǎo)論之用工程化的方法來(lái)開(kāi)發(fā)軟件1本講內(nèi)容軟件〔概念、特點(diǎn)〕軟件危機(jī)〔表現(xiàn)和根源〕軟件工程〔概念、目標(biāo)和原那么〕2計(jì)算機(jī)軟件什么是計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件的特點(diǎn)3可執(zhí)行局部不可執(zhí)行局部文檔1文檔2文檔3什么是計(jì)算機(jī)軟件?與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的程序以及任何與之相關(guān)的文檔的集合程序4什么是程序(1/2)程序:由程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言所描述的、能為計(jì)算機(jī)所識(shí)別、理解和處理的語(yǔ)句序列程序例子Main(){inti,j;

//變量定義

charStr[10];i=i+j;//語(yǔ)句說(shuō)明

……}5什么是程序(2/2)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有良好、嚴(yán)格語(yǔ)法和語(yǔ)義目前程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要有以下幾種類型面向機(jī)器:如匯編語(yǔ)言、機(jī)器語(yǔ)言等面向過(guò)程:如Fortran,Pascal,C等等面向?qū)ο?如Java等等面向問(wèn)題:如結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL等等6什么是文檔文檔:記錄軟件開(kāi)發(fā)活動(dòng)和階段性成果、理解軟件所必需的闡述性資料需求分析文檔軟件設(shè)計(jì)文擋等編寫(xiě)文檔目的促進(jìn)對(duì)軟件的開(kāi)發(fā),管理和維護(hù)；便于各種人員(用戶,開(kāi)發(fā)人員)的交流7文檔例子軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)8軟件特點(diǎn)不會(huì)老化邏輯產(chǎn)品(智力,無(wú)形)維護(hù)困難和復(fù)雜(完善,糾錯(cuò)，…...)生產(chǎn)只需復(fù)制軟件開(kāi)發(fā)性質(zhì)如本錢(qián)、進(jìn)度等難以估計(jì)軟件的開(kāi)發(fā)更加依賴于開(kāi)發(fā)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)、智力、人員的合作、組織和管理9本講內(nèi)容軟件〔概念、特點(diǎn)〕軟件危機(jī)〔表現(xiàn)和根源〕軟件工程〔概念、目標(biāo)和原那么〕10軟件危機(jī)什么是軟件危機(jī)軟件危機(jī)的表現(xiàn)產(chǎn)生軟件危機(jī)的根源解決危機(jī)的技術(shù)途徑解決危機(jī)的管理途徑11什么是軟件危機(jī)軟件在開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中遇到的一系列問(wèn)題困擾學(xué)術(shù)界和工業(yè)界用戶對(duì)軟件開(kāi)發(fā)缺乏信心軟件開(kāi)發(fā)的高投入和高風(fēng)險(xiǎn)12軟件危機(jī)的表現(xiàn)(1of3)本錢(qián)高IBM360OS,5000多人年，耗時(shí)4年(1963－1966)，花費(fèi)2億多美元美國(guó)空軍：1955年軟件占總費(fèi)用(計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的18%，70年60%，85年到達(dá)85％美國(guó)全球軍事指揮控制系統(tǒng)，硬件1億美元，軟件高達(dá)7.2億美元計(jì)算機(jī)軟件和硬件費(fèi)用比13

14軟件危機(jī)的表現(xiàn)(2of3)軟件質(zhì)量得不到保證軟件應(yīng)用面的擴(kuò)大：科學(xué)計(jì)算、軍事、航空航天、工業(yè)控制、企業(yè)管理、辦公、家庭軟件越來(lái)越多的應(yīng)用于平安猶關(guān)(safetycritical)的系統(tǒng)，對(duì)軟件質(zhì)量提出更高的要求80年代歐洲亞麗安娜火箭的發(fā)射失敗，原因是軟件錯(cuò)誤美國(guó)阿托拉斯火箭的發(fā)射失敗，原因是軟件故障英國(guó)1986年開(kāi)發(fā)的辦公室信息系統(tǒng)Folios經(jīng)4年，因性能達(dá)不到要求，1989年取消日本第5代機(jī)因?yàn)檐浖?wèn)題在投入50億美元后于1993年下馬由于軟件質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致失敗的軟件工程非常多15軟件危機(jī)的表現(xiàn)(3of3)進(jìn)度難以控制工程延期比比皆是由于進(jìn)度問(wèn)題而取消的軟件工程較常見(jiàn)只有一小局部的工程能夠按期完成維護(hù)非常困難軟件維護(hù)的多樣性軟件維護(hù)的復(fù)雜性軟件維護(hù)的副作用16產(chǎn)生軟件危機(jī)的根源邏輯產(chǎn)品，不同于物理產(chǎn)品復(fù)雜性高邏輯產(chǎn)品，邏輯復(fù)雜性，遠(yuǎn)高于硬件復(fù)雜性軟件的復(fù)雜性隨規(guī)模呈指數(shù)級(jí)上升規(guī)模大應(yīng)用擴(kuò)大，代碼量，1000萬(wàn)行，仍在不斷膨脹影響軟件生產(chǎn)率和質(zhì)量的因素比較復(fù)雜人員的能力和水平團(tuán)隊(duì)合作缺乏有效、系統(tǒng)原理、原那么、方法和工具的指導(dǎo)和輔助17對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的深層次認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模和復(fù)雜性的軟件系統(tǒng)與編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序不一樣正如建設(shè)狗窩和高樓大廈大型、復(fù)雜軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)工程，必須按照工程化的方法組織軟件的生產(chǎn)和管理，必須經(jīng)過(guò)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、維護(hù)等一系列軟件過(guò)程和活動(dòng)18解決危機(jī)的技術(shù)途徑20世紀(jì)60年代爆發(fā)，然而實(shí)際上軟件危機(jī)隨著計(jì)算機(jī)軟件的產(chǎn)生而產(chǎn)生，只是在此之前其問(wèn)題的嚴(yán)重性沒(méi)有引起人們的關(guān)注和重視提出有效的方法和工具支持軟件開(kāi)發(fā)1968年提出軟件工程概念和思想20世紀(jì)70年代的結(jié)構(gòu)化軟件開(kāi)發(fā)方法20世紀(jì)80年代的面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)方法新的技術(shù):軟件重用、快速原型、需求工程典型技術(shù):COM,Java,C++,J2EE,.Net,….支撐工具和環(huán)境：Jbuilder,VisualStudio,WebLogic,…19技術(shù)手段不能完全解決軟件危機(jī)到了20世紀(jì)90年代，軟件危機(jī)依然存在，甚至更為嚴(yán)重應(yīng)用牽引技術(shù)的開(kāi)展瀑布模型結(jié)構(gòu)化軟件開(kāi)發(fā)方法OO軟件開(kāi)發(fā)方法技術(shù)推動(dòng)應(yīng)用的深化應(yīng)用的擴(kuò)大和深入應(yīng)用變得越來(lái)越大和復(fù)雜，技術(shù)變得更加力不從心錯(cuò)誤的觀念“只要有好的軟件開(kāi)發(fā)方法和工具就能高效率地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件”20解決危機(jī)的管理途徑問(wèn)題出在哪里？20世紀(jì)80年代末，美國(guó)DoD和工業(yè)界開(kāi)始認(rèn)識(shí)到管理的重要性美國(guó)DoD的一項(xiàng)研究說(shuō)明，70%的工程由于管理不善導(dǎo)致難以控制進(jìn)步、本錢(qián)和質(zhì)量；進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)：管理是影響軟件工程成功開(kāi)發(fā)的全局性因素，而技術(shù)只影響局部如果軟件開(kāi)發(fā)組織不能對(duì)軟件工程進(jìn)行有效管理，就不能充分發(fā)揮軟件開(kāi)發(fā)方法和工具的潛力，也就不能高效率地開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品21本講內(nèi)容軟件〔概念、特點(diǎn)〕軟件危機(jī)〔表現(xiàn)和根源〕軟件工程〔概念、目標(biāo)和原那么〕22軟件工程軟件危機(jī)-->根源-->解決途徑:軟件工程產(chǎn)生：1968年NATO計(jì)算機(jī)科學(xué)會(huì)議軟件工程是運(yùn)用工程的、數(shù)學(xué)的、計(jì)算機(jī)等科學(xué)概念、方法和原理來(lái)指導(dǎo)軟件開(kāi)發(fā)和管理和維護(hù)的一門(mén)學(xué)科23

過(guò)程方法工具軟件工程軟件工程構(gòu)成三要素過(guò)程管理局部方法技術(shù)手段工具自動(dòng)或半自動(dòng)地支持軟件的開(kāi)發(fā)和管理要素之間相互關(guān)聯(lián)和支持24軟件工程目標(biāo)(1/2)正確性滿足用戶的需求(功能、性能等)可靠性具有能夠防止因概念、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)等方面的不完善而造成的系統(tǒng)失效，具有挽回因操作不當(dāng)造成軟件系統(tǒng)失效的能力可維護(hù)性便于對(duì)軟件增加新功能、改進(jìn)性能、修改錯(cuò)誤、移植可重用性軟件易于被再次使用25軟件工程目標(biāo)(2/2)可追蹤性對(duì)軟件進(jìn)行正向和反向追蹤的能力可移植性從一個(gè)環(huán)境搬遷到另一個(gè)環(huán)境可互操作性多個(gè)軟件要素相互通訊協(xié)同完成任務(wù)能力有效性充分利用計(jì)算機(jī)的時(shí)間和空間資源26軟件工程原那么(1/2)抽象關(guān)注事物根本、重要的局部，忽略不相關(guān)成分抽象可以使我們的思維聚焦于問(wèn)題本質(zhì)，從而簡(jiǎn)化問(wèn)題，控制問(wèn)題復(fù)雜度，推動(dòng)復(fù)雜、龐大軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模塊化模塊是程序中一個(gè)邏輯上相對(duì)獨(dú)立、具有良好的接口定義的編程單位：過(guò)程、函數(shù)、類、程序包等模塊化是指將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為由一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，有助于抽象和信息隱藏以及表示復(fù)雜的系統(tǒng)信息隱藏模塊中的軟件設(shè)計(jì)決策信息封裝起來(lái)的技術(shù)，只知道它的功能以及對(duì)外的接口，而不知它的內(nèi)部細(xì)節(jié)有助于軟件開(kāi)發(fā)人員的注意力集中于更高的抽象層次27軟件工程原那么(2/2)局部化物理模塊內(nèi)集中邏輯上相互關(guān)聯(lián)的計(jì)算資源確保模塊內(nèi)各成分關(guān)系密切而?？熘g的關(guān)系松散，保證模塊具有良好的獨(dú)立性一致性整個(gè)軟件系統(tǒng)均使用統(tǒng)一