軟件工程模型方法

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,-軟件過程模型,軟件工程,1,軟件過程與軟件過程模型,軟件工程方法,面向功能的方法,面向?qū)ο蠓椒?內(nèi)容提要,2,軟件過程,軟件過程,是指開發(fā)軟件產(chǎn)品的一組活動及其結(jié)果。,即是人們用于開發(fā)和維護(hù)軟件及其相關(guān)過程的一系列活動，包括軟件工程活動和軟件管理活動。,3,軟件過程模型,軟件過程模型是從一特定角度提出的,軟件過程的簡化描述,。,“模型的本質(zhì)在于簡化”,軟件過程模型就是對描述的實際過程的抽象，它包括構(gòu)成軟件過程的各種活動

2、、軟件產(chǎn)品及軟件工程人員參與的不同角色。,4,軟件過程模型的分類,以軟件需求完全確定為基礎(chǔ)的瀑布模型；,在開發(fā)初期僅給出基本需求的漸進(jìn)式模型，如原型模型、螺旋模型、噴泉模型等；,以形式化開發(fā)方法為基礎(chǔ)的變換模型、基于四代技術(shù)的模型（,4G,模型）；,基于知識的智能模型等等。,在實際開發(fā)時，應(yīng)根據(jù)項目的特點(diǎn)和現(xiàn)有的條件選取合適的模型，也可以把幾種模型組合起來使用以便充分利用各模型的優(yōu)點(diǎn)。,5,瀑布模型,瀑布模型（waterfall model）是由W.Royce于1970年提出來的。又稱為軟件生存周期模型。,瀑布模型嚴(yán)格按照軟件生存周期各個階段來進(jìn)行開發(fā)，上一階段的輸出即是下一階段的輸入，并強(qiáng)調(diào)

3、每一階段的嚴(yán)格性。它規(guī)定了各階段的任務(wù)和應(yīng)提交的成果及文檔，每一階段的任務(wù)完成后，都必須對其階段性產(chǎn)品（主要是文檔）進(jìn)行評審，通過后才能開始下一階段的工作。因此，它是一種,以文檔作為驅(qū)動,的模型。,6,瀑布模型,驗收測試,組裝測試,實現(xiàn),詳細(xì)設(shè)計,概要設(shè)計,需求分析,退役,可行性研究,使用與維護(hù),特點(diǎn)：,階段間具有順序性和依賴性,推遲實現(xiàn)的觀點(diǎn),質(zhì)量保證的觀點(diǎn),7,瀑布模型的優(yōu)點(diǎn),可強(qiáng)迫開發(fā)人員采用的規(guī)范方法；,嚴(yán)格規(guī)定了每一階段必須提交的文檔；,要求每一階段交付之產(chǎn)品都必須經(jīng)過質(zhì)量保證小組的仔細(xì)審查；,清晰區(qū)分了邏輯設(shè)計與物理設(shè)計，盡可能推遲程序的物理實現(xiàn)。,“一種文檔驅(qū)動的模型”,提供了軟

4、件開發(fā)的基本框架，有利于大型軟件開發(fā)過程中人員的組織、管理，有利于軟件開發(fā)方法和工具的研究與使用，因此，在軟件工程中占有重要的地位。,8,瀑布模型的不足,它將項目生硬的分解為確切的階段，委托事項一定要在過程的早期階段清晰給出，這意味著對用戶需求變更響應(yīng)困難。,因為生成和確認(rèn)文檔成本很高且很費(fèi)時，因此經(jīng)過少量的反復(fù)后，要凍結(jié)部分開發(fā)過程，繼續(xù)進(jìn)行后面的開發(fā)階段。這種對需求的凍結(jié)使需求相當(dāng)不成熟，系統(tǒng)不能滿足用戶需求。,作為整體開發(fā)的瀑布模型，由于不支持產(chǎn)品的演化，缺乏靈活性，對開發(fā)過程中很難發(fā)現(xiàn)錯誤，只有在最終產(chǎn)品運(yùn)行時才能暴露出來，從而使軟件產(chǎn)品難以維護(hù)。,9,瀑布模型的適應(yīng)場合,瀑布模型一般

5、適用于功能、性能明確、完整、無重大變化的軟件系統(tǒng)的開發(fā)。例如操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件的開發(fā)。應(yīng)用有一定的局限性。,10,原型模型,原型模型（prototyping model）的基本框架是,軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶提出的軟件基本需求快速開發(fā)一個原型,，以便向用戶展示軟件系統(tǒng)應(yīng)有的部分或全部功能和性能，在征求用戶對原型的評價意見后，進(jìn)一步使需求精確化、完全化，并據(jù)此改進(jìn)、完善原型，如此迭代，直到軟件開發(fā)人員和用戶都確認(rèn)軟件系統(tǒng)的需求并達(dá)成一致的理解為止。軟件需求確定后，便可進(jìn)行設(shè)計，編碼、測試等以后的各個開發(fā)步驟。,11,快速原型方法,建造/修改原型,用戶測試,運(yùn)行原型,聽取用戶

6、意見,12,初步需求,分析,快速設(shè)計,建造原型,用戶評估原,型(新需求),對原型加工,開發(fā)產(chǎn)品,開始,結(jié)束,用戶,/,客戶給出軟件產(chǎn)品的一般需求,開發(fā)小組和用戶共同定義軟件總體目標(biāo)，標(biāo)識已知需求,對界面、功能、人機(jī)交互方式等，進(jìn)行設(shè)計并建造原型,強(qiáng)調(diào)“快速”，釆用基于構(gòu)件的軟件開發(fā)方法,盡量縮短軟件開發(fā)周期,不宜釆用過多的新技術(shù),用戶,/,客戶對原型進(jìn)行評估,修改需求、更新設(shè)計、完善原型直至確定需求。,原型模型示意圖,13,快速原型的開發(fā)途徑,僅模擬軟件系統(tǒng)的人機(jī)界面和人機(jī)交互方式。,開發(fā)一個工作模型，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)中重要的或容易產(chǎn)生誤解的功能。,利用一個或幾個類似的正在運(yùn)行的軟件向用戶展示軟件

7、需求中的部分或全部功能。,建造原型應(yīng)盡量采用相應(yīng)的軟件工具和環(huán)境，并盡量采用軟件重用技術(shù)，在運(yùn)行效率方面可做出讓步，以便盡快提供。同時，原型應(yīng)充分展示軟件系統(tǒng)的可見部分，如人機(jī)界面、數(shù)據(jù)的輸入方式和輸出格式等。,14,采用原型模型的軟件生命周期,生成,原型,測試,分析定義,系統(tǒng)需求,系統(tǒng),設(shè)計,程序,設(shè)計,含原型化的,軟件生存期,原型化,運(yùn) 行,和維護(hù),編碼,15,原型模型的優(yōu)點(diǎn),原型模型比瀑布模型更符合人們認(rèn)識事物的過程和規(guī)律，是一種較實用的開發(fā)框架。,它產(chǎn)生的正式需求文擋，是軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。,如果開發(fā)的原型是可運(yùn)行的，它的若干高質(zhì)量的程序片段和開發(fā)工具可用于工作程序的開發(fā)。,原型的開發(fā)和評

8、審是系統(tǒng)分析員和用戶,/,客戶共同參予的迭代過程，每個迭代循環(huán)都是線性過程。,16,原型模型的缺點(diǎn),對于大型軟件項目，原型模型需要足夠的人力資源以建立足夠的原型組。,原型模型要求,開發(fā)者,和,客戶,在一段時間內(nèi),共同完成原型系統(tǒng)的開發(fā),，如果任何一方?jīng)]有實現(xiàn)承諾，會導(dǎo)致原型開發(fā)的失敗。,如果系統(tǒng)難以模塊化，建造原型所需構(gòu)件就有問題；如果高性能是一個指標(biāo)，原型模型也可能不奏效。,原型模型不適合采用很多新技術(shù)的項目。,17,原型模型的適應(yīng)場合,它適合于那些不能預(yù)先確切定義需求的軟件系統(tǒng)的開發(fā)，更適合于那些項目組成員（包括分析員、設(shè)計員、程序員和用戶）不能很好交流或通信有困難的情況。,18,螺旋模型

9、,螺旋模型（spiral model）是B.Boehm于1988年提出的。它綜合了瀑布模型和原型模型的優(yōu)點(diǎn)，即將兩者結(jié)合，并加入了風(fēng)險分析機(jī)制。螺旋模型的基本框架如圖：,19,螺旋模型,第一圈 產(chǎn)生產(chǎn)品規(guī)格說明,第二圈 產(chǎn)生一個用于開發(fā)的原型,第三圈 產(chǎn)生軟件產(chǎn)品的初始版本,第四圈 產(chǎn)生軟件產(chǎn)品比較完善的新版本,原型1,原型2,原型3,風(fēng)險,分析,風(fēng)險分析,風(fēng)險分析,風(fēng)險分析,操作原型,評審,需求計劃和生,存周期計劃,操作的概念,軟件需求,需求有效,性驗證,預(yù)估可選方案，,明,確并解決風(fēng)險,驗收測試計劃,組裝測試計劃,規(guī)劃下階段工作,設(shè)計驗證,與確認(rèn),產(chǎn)品,設(shè)計,詳細(xì)設(shè)計,編碼,單元,測試,組

10、裝,測試,驗收,測試,運(yùn)行,維護(hù),開發(fā)驗證下一級產(chǎn)品,對目標(biāo)、,可選方,案和約束的確定,提交線,制定計劃,風(fēng)險分析,實施工程,客戶評估,建模,模擬,評價,需求評價,需求精化計劃,開發(fā)計劃,實現(xiàn)計劃,順時針為進(jìn)展方向,20,螺旋模型,螺旋模型的每一個周期都包括計劃（需求定義）、風(fēng)險分析、工程實現(xiàn)和評審4個階段。,1）計劃（需求定義）,首先開始利用需求分析技術(shù)理解應(yīng)用領(lǐng)域，獲取初步用戶需求，制定項目開發(fā)計劃（即整個軟件生命周期計劃）和需求分析計劃。然后根據(jù)用戶和開發(fā)人員對上一周期工作成果評價和評審，修改、完善需求，明確下一周期軟件開發(fā)的目標(biāo)、約束條件，并據(jù)此制定新一輪的軟件開發(fā)計劃。,21,螺旋模

11、型,2）風(fēng)險分析,根據(jù)本輪制定的開發(fā)計劃，進(jìn)行風(fēng)險分析，評估可選方案，并構(gòu)造原型進(jìn)一步分析風(fēng)險，給出消除或減少風(fēng)險的途徑。此時根據(jù)風(fēng)險分析的結(jié)果決策項目是否繼續(xù)。所以，螺旋模型是一個,風(fēng)險驅(qū)動,的模型。,3）工程實現(xiàn),利用構(gòu)造的原型進(jìn)行需求建?；蜻M(jìn)行系統(tǒng)模擬，直至實現(xiàn)軟件系統(tǒng)。,22,螺旋模型,4）用戶評價與階段評審,將原型提交用戶使用并征求改進(jìn)意見。開發(fā)人員應(yīng)在用戶的密切配合下進(jìn)一步完善用戶需求，直到用戶認(rèn)為原型可滿足需求，或?qū)浖a(chǎn)品設(shè)計進(jìn)行評價或確認(rèn)等。,螺旋模型從第一個周期的計劃開始，一個周期、一個周期地不斷迭代，直到整個軟件系統(tǒng)開發(fā)完成。,23,螺旋模型的優(yōu)點(diǎn),支持用戶需求的,動態(tài)變

12、化,。支持軟件系統(tǒng)的,可維護(hù)性,，每次維護(hù)過程只是沿螺旋模型繼續(xù)多走一兩個周期。,這符合人們認(rèn)識現(xiàn)實世界和軟件開發(fā)的客觀規(guī)律,。,原型可看作形式的,可執(zhí)行的需求規(guī)格說明,，易于為用戶和開發(fā)人員共同理解，還可作為繼續(xù)開發(fā)的基礎(chǔ)，并為用戶參與所有關(guān)鍵決策提供了方便。,開發(fā)者和用戶共同參與軟件開發(fā)，可盡早發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤,。,螺旋模型特別強(qiáng)調(diào)原型的可擴(kuò)充性和可修改性，,原型的進(jìn)化貫穿整個軟件生存周期,，這將有助于目標(biāo)軟件的適應(yīng)能力。,既保持瀑布模型的系統(tǒng)性、階段性，又可利用原型評估降低開發(fā)風(fēng)險,。,螺旋模型為項目管理人員及時調(diào)整管理決策提供了方便，進(jìn)而可降低開發(fā)風(fēng)險。,24,螺旋模型的缺點(diǎn),如果每次

13、迭代的效率不高，致使迭代次數(shù)過多，將會增加成本并推遲提交時間；,使用該模型需要有相當(dāng)豐富的風(fēng)險評估經(jīng)驗和專門知識，要求開發(fā)隊伍水平較高。,25,螺旋模型適應(yīng)場合,支持需求不明確、特別是大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)，并支持面向規(guī)格說明、面向過程、面向?qū)ο蟮榷喾N軟件開發(fā)方法，是一種具有廣闊前景的模型。,26,變換模型,變換模型是基于形式化規(guī)格說明語言以及程序變換技術(shù)的軟件系統(tǒng)開發(fā)模型，它主要用于軟件的形式化開發(fā)方法。,在軟件需求分析確定以后，便用形式化的規(guī)格說明語言將其描述為“形式化軟件規(guī)格說明”，然后對其進(jìn)行一系列自動或半自動的變換，最終得到軟件系統(tǒng)的目標(biāo)程序。,27,變換模型,形式化軟件規(guī),格說明（M,

14、0,）,模型檢查,需求分析,形式化軟件設(shè),計說明（M,1,）,（M,2,）,目標(biāo)程序（M）,變換,28,變換模型,變換模型也應(yīng)引入迭代機(jī)制。即將第一次用變換模型得來的目標(biāo)程序作為“原型”，讓用戶評價，以便使用戶需求精確化、完全化，再把精化后的需求作為輸入，第二次用變換模型進(jìn)行變換，等等。,以形式化開發(fā)方法為基礎(chǔ)的變換模型需要邏輯、代數(shù)等嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論和諸如形式化的需求規(guī)格說明語言、程序變換工具、定理證明工具等一整套開發(fā)環(huán)境的支持。,形式化開發(fā)方法提出的比較早，但到目前為止，其在理論和實踐等方面離工程實際應(yīng)用還有較長一段距離。,29,噴泉模型,噴泉模型是近幾年提出來的軟件生存周期模型。它是以面向

15、對象的軟件開發(fā)方法為基礎(chǔ)，以用戶需求為動力，以,對象來驅(qū)動,的模型。,維 護(hù),測 試,實 現(xiàn),設(shè) 計,分 析,30,噴泉模型的特點(diǎn),軟件系統(tǒng)可維護(hù)性較好；,各階段相互重疊，表明了面向?qū)ο箝_發(fā)方法各階段間的交叉和無縫過渡；,整個模型是一個迭代的過程，包括一個階段內(nèi)部的迭代和跨階段的迭代；,模型具有增量開發(fā)特性，即能做到分析一點(diǎn)、設(shè)計一點(diǎn)、實現(xiàn)一點(diǎn)，測試一點(diǎn)，使相關(guān)功能隨之加入到演化的系統(tǒng)中。,模型是對象驅(qū)動的，對象是各階段活動的主體，也是項目管理的基本內(nèi)容。,該模型很自然地支持軟部件的重用。,31,軟件工程方法,軟件工程方法是完成軟件工程項目的技術(shù)手段。它支持軟件開發(fā)與維護(hù)的全部過程。,軟件工程

16、方法劃分為：,面向功能的方法,結(jié)構(gòu)化分析方法,Jackson,方法,Warnier,方法,面向?qū)ο蠓椒?UML,軟件工程方法是軟件開發(fā)的結(jié)構(gòu)化方法,軟件工程過程是方法的使用活動,32,結(jié)構(gòu)化分析方法,一種面向數(shù)據(jù)流的開發(fā)方法。圖形表示方法為數(shù)據(jù)流圖,(DFD),和模塊層次結(jié)構(gòu)圖,(SC),。,現(xiàn)有的軟件開發(fā)方法中最成熟，應(yīng)用最廣泛的方法，主要特點(diǎn)是快速，自然和方便。,結(jié)構(gòu)化方法總的指導(dǎo)思想自頂向下、逐步求精，分解成若干個具有合適大小和功能的模塊并對各個模塊進(jìn)行定義和描述，其實質(zhì)就是功能分解和抽象。,33,結(jié)構(gòu)化方法的發(fā)展,70,年代初 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法,SP,法,(Structured Program),70,年代中 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法,SD,法,(Structured Design),70,年代末 結(jié)構(gòu)化分析方法,SA,法,(Structured Analysis),SA,，,SD,，,SP,法相互銜接，形成了一整套開發(fā)方法。若將,SA,，,SD,法結(jié)合起來，又稱為結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計技術(shù)，即,SDAT,技術(shù)。,34,Jackson方法,Jackson,方法是最典型的面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法