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软件工程导论（第6版）第1章软件工程学概述1第1章软件工程学概述迄今为止，计算机系统已经经历了4个不同的发展阶段，但是，人们仍然没有彻底摆脱“软件危机”的困扰，软件已经成为限制计算机系统发展的瓶颈。为了更有效地开发与维护软件，软件工作者在20世纪60年代后期开始认真研究消除软件危机的途径，从而逐渐形成了一门新兴的工程学科——计算机软件工程学。第1章软件工程学概述引言2第1章软件工程学概述主要内容主要内容1.1软件危机1.2软件工程1.3软件生命周期1.4软件过程3第1章软件工程学概述1.1软件危机主要内容1.1软件危机1.2软件工程1.3软件生命周期1.4软件过程4第1章软件工程学概述1.1.1软件危机的介绍1.1软件危机1.1.1软件危机的介绍在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。5第1章软件工程学概述软件危机的典型表现1.1软件危机1、对软件开发成本和进度的估计常常很不准确2、用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生3、软件产品的质量往往靠不住。4、软件常常是不可维护的。1.1.1软件危机的介绍6第1章软件工程学概述软件危机的典型表现1.1软件危机4、软件通常没有适当的文档资料。5、软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。6、软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。1.1.1软件危机的介绍7第1章软件工程学概述1.1.2产生软件危机的原因1.1软件危机与软件本身特点有关1软件不同于硬件，管理和控制软件开发过程相当困难。2软件在运行过程中不会因为使用时间过长而被“用坏“如果运行中发现了错误,很可能是遇到了一个在开发时期引入的在测试阶段没能检测出来的错误。3软件不同于一般程序，它的一个显著特点是规模庞大，而且程序复杂性将随着程序规模的增加而呈指数上升。1.1.2产生软件危机的原因8第1章软件工程学概述与软件本身特点有关4事实上，对用户要求没有完整准确的认识就匆忙着手编写程序是许多软件开发工程失败的主要原因之一。5目前相当多的软件专业人员对软件开发和维护还有不少糊涂观念。在实践过程中或多或少地采用了错误的方法和技术，这可能是使软件问题发展成软件危机的主要原因。6错误的认识和做法主要表现为忽视软件需求分析的重要性，认为软件开发就是写程序并设法使之运行,轻视软件维护等1.1软件危机1.1.2产生软件危机的原因9第1章软件工程学概述软件开发与维护的方法不正确有关1只重视程序而忽视软件配置其余成分的糊涂观念。2软件开发人员在定义时期没有正确全面地理解用户需求，直到测试阶段或软件交付使用后才发现“已完成的”软件不完全符合用户的需要。3严重的问题是在软件开发的不同阶段进行修改需要付出的代价是很不相同的，如下图所示。1.1软件危机1.1.2产生软件危机的原因10第1章软件工程学概述1.1软件危机1.1.2产生软件危机的原因在软件开发的不同阶段进行修改需要付出的代价11第1章软件工程学概述1首先应该对计算机软件有一个正确的认识。2充分认识到软件开发不是某种个体劳动的神秘技巧，而应该是各类人员协同配合，共同完成的工程项目。3推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功的技术和方法，并且研究探索更好更有效的技术和方法。4应该开发和使用更好的软件工具。1.1.3消除软件危机的途径1.1软件危机1.1.3消除软件危机的途径12第1章软件工程学概述1.2软件工程主要内容1.1软件危机1.2软件工程1.3软件生命周期1.4软件过程13第1章软件工程学概述1.2.1软件工程的介绍1.2软件工程1.2.1软件工程的介绍软件工程概述软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科。采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。14第1章软件工程学概述1968年在第一届NATO会议上曾经给出了软件工程的一个早期定义：“软件工程就是为了经济地获得可靠的且能在实际机器上有效地运行的软件，而建立和使用完善的工程原理。”1993年IEEE进一步给出了一个更全面更具体的定义：“软件工程是：①把系统的、规范的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护过程，也就是把工程应用于软件；②研究①中提到的途径。1.2软件工程1.2.1软件工程的介绍15第1章软件工程学概述软件具有的本质特性软件工程关注于大型程序的构造软件工程的中心课题是控制复杂性软件经常变化开发软件的效率非常重要和谐地合作是开发软件的关键必须有效地支持它的用户两种背景的人创造产品这个特性与前两个特性紧密相关1.2.1软件工程的介绍1.2软件工程16第1章软件工程学概述1.2.2软件工程的基本原理1.2.2软件工程的基本原理1.2软件工程1、用分阶段的生命周期计划严格管理2、坚持进行阶段评审3、实行严格的产品控制4、采用现代程序设计技术5、结果应能清楚地审查6、开发小组的人员应该少而精7、承认不断改进软件工程实践的必要性17第1章软件工程学概述1.2.3软件工程方法学1.2.3软件工程方法学1.2软件工程1、传统方法学•传统方法学也称为生命周期方法学或结构化范型。它采用结构化技术(结构化分析、结构化设计和结构化实现)来完成软件开发的各项任务，并使用适当的软件工具或软件工程环境来支持结构化技术的运用。2、面向对象方法学•与传统方法相反，面向对象方法把数据和行为看成是同等重要的，它是一种以数据为主线，把数据和对数据的操作紧密地结合起来的方法。18第1章软件工程学概述方法•完成软件开发的各项任务的技术方法，回答“怎样做”的问题工具•为运用方法而提供的自动的或半自动的软件工程支撑环境过程•为了获得高质量的软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤1.2软件工程1.2.3软件工程方法学19第1章软件工程学概述1.传统方法学概念：传统方法学也称为生命周期方法学或结构化范型。它采用结构化技术(结构化分析、结构化设计和结构化实现)来完成软件开发的各项任务，并使用适当的软件工具或软件工程环境来支持结构化技术的运用。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学20第1章软件工程学概述传统方法学的特点：传统方法学把软件生命周期的全过程依次划分为若干个阶段，然后顺序地完成每个阶段的任务。每个阶段的开始和结束都有严格标准，对于任何两个相邻的阶段而言，前一阶段的结束标准就是后一阶段的开始标准。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学21第1章软件工程学概述在每一个阶段结束之前都必须进行正式严格的技术审查和管理复审。审查的一条主要标准就是每个阶段都应该交出“最新式的”(即和所开发的软件完全一致的)高质量的文档资料，从而保证在软件开发工程结束时有一个完整准确的软件配置交付使用。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学22第1章软件工程学概述采用生命周期方法学可以大大提高软件开发的成功率，软件开发的生产率也能明显提高。目前，传统方法学仍然是人们在开发软件时使用得十分广泛的软件工程方法学。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学23第1章软件工程学概述面向对象方法学：概念：与传统方法相反，面向对象方法把数据和行为看成是同等重要的，它是一种以数据为主线，把数据和对数据的操作紧密地结合起来的方法。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学24第1章软件工程学概述四个要点把对象(object)作为融合了数据及在数据上的操作行为的统一的软件构件。把所有对象都划分成类(class)。按照父类与子类的关系，把若干个相关类组成一个层次结构的系统。对象彼此间仅能通过发送消息互相联系。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学25第1章软件工程学概述面向对象方法学基本原则：尽量模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界、解决问题的方法与过程，从而使描述问题的问题空间(也称为问题域)与实现解法的解空间(也称为求解域)在结构上尽可能一致。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学26第1章软件工程学概述面向对象方法学：优点：降低了软件产品的复杂性，提高了软件的可理解性，简化了软件的开发和维护工作。面向对象方法特有的继承性和多态性，进一步提高了面向对象软件的可重用性。1.2软件工程1.2.3软件工程方法学27第1章软件工程学概述1.3软件生命周期主要内容1.1软件危机1.2软件工程1.3软件生命周期1.4软件过程28第1章软件工程学概述1.3软件生命周期1.3软件生命周期软件生命周期由软件定义、软件开发和运行维护(也称为软件维护)3个时期组成，每个时期又进一步划分成若干个阶段。软件定义时期的任务是：确定软件开发工程必须完成的总目标；确定工程的可行性；导出实现工程目标应该采用的策略及系统必须完成的功能；估计完成该项工程需要的资源和成本，并且制定工程进度表。这个时期的工作通常又称为系统分析，由系统分析员负责完成。29第1章软件工程学概述1.3软件生命周期1.3软件生命周期软件定义时期通常进一步划分成3个阶段，即问题定义、可行性研究和需求分析。开发时期具体设计和实现在前一个时期定义的软件，它通常由下述4个阶段组成：总体设计，详细设计，编码和单元测试，综合测试。其中前两个阶段又称为系统设计，后两个阶段又称为系统实现。维护时期的主要任务是使软件持久地满足用户的需要。30第1章软件工程学概述1.3软件生命周期1.3软件生命周期下面简要介绍软件生命周期每个阶段的基本任务1.问题定义2.可行性研究3.需求分析4.总体设计31第1章软件工程学概述1.3软件生命周期1.3软件生命周期下面简要介绍软件生命周期每个阶段的基本任务5.详细设计6.编码和单元测试7.综合测试8.软件维护在实际从事软件开发工作时，软件规模、种类、开发环境及开发时使用的技术方法等因素，都影响阶段的划分。32第1章软件工程学概述1.4软件过程主要内容1.1软件危机1.2软件工程1.3软件生命周期1.4软件过程33第1章软件工程学概述1.4软件过程1.4软件过程软件过程是为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤。软件过程描述为了开发出客户需要的软件，什么人（who）、在什么时候（when）、做什么事（what）以及怎样（how）做这些事以实现某一个特定的具体目标。34第1章软件工程学概述1.4.1瀑布模型1.4软件过程1.4.1瀑布模型瀑布模型一直是唯一被广泛采用的生命周期模型，现在它仍然是软件工程中应用得最广泛的过程模型。如下图所示为传统的瀑布模型图1.2传统的瀑布模型如图1.2所示为传统的瀑布模型。35第1章软件工程学概述图1.2传统的瀑布模型1.4.1瀑布模型36第1章软件工程学概述按照传统的瀑布模型开发软件，有下述的几个特点。a)阶段间具有顺序性和依赖性：两重含义：①必须等前一阶段的工作完成之后，才能开始后一阶段的工作；②前一阶段的输出文档就是后一阶段的输入文档，因此，只有前一阶段的输出文档正确，后一阶段的工作才能获得正确的结果。1.4软件过程1.4.1瀑布模型1.4.1瀑布模型37第1章软件工程学概述b)推迟实现的观点瀑布模型在编码之前设置了系统分析与系统设计的各个阶段，分析与设计阶段的基本任务规定，在这两个阶段主要考虑目标系统的逻辑模型，不涉及软件的物理实现。1.4软件过程1.4.1瀑布模型1.4.1瀑布模型38第1章软件工程学概述c)质量保证的观点：软件工程的基本目标是优质、高产。为了保证所开发的软件的质量，在瀑布模型的每个阶段都应坚持两个重要做法。①每个阶段都必须完成规定的文档，没有交出合格的文档就是没有完成该阶段的任务。②每个阶段结束前都要对所完成的文档进行评审，以便尽早发现问题，改正错误。1.4软件过程1.4.1瀑布模型1.4.1瀑布模型39第1章软件工程学概述传统的瀑布模型过于理想化了，事实上，人在工作过程中不可能不犯错误。实际的瀑布模型是带“反馈环”的，如系统图1.3所示。1.4软件过程1.4.1瀑布模型1.4.1瀑布模型40第1章软件工程学概述1