1.1軟件的含義

1.2軟件工程的定義 1.3軟件工程的知識(shí)體系

1.4軟件工程的目標(biāo)

1.5軟件工程的原則1.6軟件工程的基本原理1.7軟件工具 1.8軟件工程思維的培養(yǎng)本章小結(jié)

習(xí)題第1章軟件工程概述1.1軟?件?的?含?義1．第1階段：軟件就是程序這個(gè)階段所使用的程序設(shè)計(jì)語言是機(jī)器語言和匯編語言。開發(fā)方法偏向于追求編程技巧和程序運(yùn)行效率。這個(gè)階段的軟件被定義為“程序”。

2．第2階段：軟件就是程序和使用說明書在這一階段，程序員數(shù)量急劇增長，但軟件開發(fā)技術(shù)沒有實(shí)質(zhì)性突破，仍然沿用個(gè)體化軟件開發(fā)方法。這個(gè)階段的軟件被定義為“程序和使用說明書”。該階段的后期，隨著軟件需求量、規(guī)模及復(fù)雜度的增大，開發(fā)人員的素質(zhì)和落后的開發(fā)技術(shù)不適應(yīng)規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軟件開發(fā)，出現(xiàn)了所謂的“軟件危機(jī)”。產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因主要有以下幾方面：

(1)軟件的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜；

(2)軟件開發(fā)管理困難而復(fù)雜；

(3)軟件開發(fā)費(fèi)用不斷增加；

(4)軟件開發(fā)技術(shù)落后；

(5)軟件生產(chǎn)方式落后；

(6)軟件開發(fā)工具落后，生產(chǎn)效率提高緩慢。軟件危機(jī)主要體現(xiàn)為以下幾方面：

(1)經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)常突破，完成時(shí)間一再拖延；

(2)開發(fā)出來的軟件不能滿足用戶需求；

(3)開發(fā)出來的軟件可維護(hù)性差；

(4)開發(fā)出來的軟件可靠性差。因此，軟件危機(jī)是由軟件產(chǎn)品本身的特點(diǎn)以及軟件開發(fā)的方式、方法、技術(shù)和人員等諸因素造成的。3．第3階段：軟件就是程序、文檔和數(shù)據(jù)在軟件工程階段(1968年至今)，為了克服軟件危機(jī)，適應(yīng)軟件發(fā)展的需要，在軟件生產(chǎn)中采用“工程化的生產(chǎn)方式”進(jìn)行軟件開發(fā)，即采用團(tuán)隊(duì)合作方式，利用數(shù)據(jù)庫、各種各樣開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、分布式、面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)進(jìn)行軟件開發(fā)，把“工程”的概念和實(shí)施方法引入到了軟件項(xiàng)目開發(fā)中。因此這個(gè)階段的軟件被定義為“程序、文檔和數(shù)據(jù)”。1.2軟件工程的定義國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)給出了如下的軟件工程的定義：

(1)應(yīng)用系統(tǒng)化、學(xué)科化、定量化的方法來開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)軟件，將工程化的思想應(yīng)用到軟件開發(fā)過程中。

(2)對(duì)上述各種方法的研究。(見IEEEStandardGlossaryofSoftwareEngineeringTerminology，IEEE,piscatawayNJstd610.12-1990,1990。)軟件工程的方法、工具和過程構(gòu)成了軟件工程的三要素。具體為：

(1)軟件工程方法：是完成軟件開發(fā)各項(xiàng)任務(wù)的技術(shù)方法，即為軟件開發(fā)提供“如何做”的技術(shù)。

(2)軟件工具：為軟件工程方法的運(yùn)用提供自動(dòng)的或半自動(dòng)的軟件支撐環(huán)境。這些工具包括軟件開發(fā)工具、軟件設(shè)計(jì)工具、軟件維護(hù)工具等。

(3)軟件工程過程：是將軟件工程的方法和工具結(jié)合起來以科學(xué)地進(jìn)行軟件開發(fā)的過程管理。它規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的工作步驟和需要交付的各種文檔。1.3軟件工程的知識(shí)體系軟件工程的知識(shí)體系由以下10個(gè)知識(shí)域組成。

1．軟件需求軟件需求包括如下內(nèi)容：軟件需求分析方法，軟件需求分析過程，軟件需求規(guī)格說明，需求確認(rèn)等。

2．軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)包括如下內(nèi)容：軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，軟件體系結(jié)構(gòu)，軟件概要設(shè)計(jì)，軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)，軟件質(zhì)量的分析與評(píng)價(jià)，軟件設(shè)計(jì)符號(hào)，軟件設(shè)計(jì)的策略與方法，軟件設(shè)計(jì)說明書等。

3．軟件構(gòu)造軟件構(gòu)造包括如下內(nèi)容：軟件構(gòu)造方法，軟件構(gòu)造管理等。

4．軟件測試軟件測試包括如下內(nèi)容：軟件測試基本概念，軟件測試級(jí)別，軟件測試技術(shù)，軟件測試需求分析，軟件度量測試，軟件測試過程管理等。

5．軟件維護(hù)軟件維護(hù)包括如下內(nèi)容：軟件維護(hù)技術(shù)，軟件維護(hù)的關(guān)鍵問題，軟件維護(hù)過程等。

6．軟件配置管理軟件配置管理包括如下內(nèi)容：軟件配置過程，軟件配置標(biāo)識(shí)，軟件配置控制，軟件配置狀態(tài)，軟件配置審計(jì)，軟件發(fā)布和交付管理等。

7．軟件工程管理軟件工程管理包括如下內(nèi)容：項(xiàng)目啟動(dòng)和項(xiàng)目范圍的定義，軟件項(xiàng)目計(jì)劃，軟件項(xiàng)目實(shí)施，軟件項(xiàng)目評(píng)審，軟件項(xiàng)目的組織，軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避，軟件項(xiàng)目成本管理，軟件項(xiàng)目交付，軟件項(xiàng)目評(píng)價(jià)等。

8．軟件工程過程軟件工程過程包括如下內(nèi)容：過程實(shí)施與需求變更管理，過程定義，過程和產(chǎn)品評(píng)定等。

9．軟件工程工具和方法軟件工程工具包括如下內(nèi)容：軟件開發(fā)工具，軟件需求分析工具，軟件構(gòu)造工具，軟件測試工具，軟件維護(hù)工具，軟件配置管理工具，軟件項(xiàng)目跟蹤工具等。軟件工程方法包括瀑布法、原型法、螺旋法、增量法等。

10．軟件質(zhì)量管理軟件質(zhì)量管理包括如下內(nèi)容：軟件質(zhì)量基本概念，軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，軟件質(zhì)量控制過程等。1.4軟件工程的目標(biāo)軟件工程的目標(biāo)是指在給定成本、工期的前提下，開發(fā)出滿足用戶需求、易于移植、可靠、有效和可重用的軟件產(chǎn)品。此外，還要盡量提高軟件質(zhì)量與生產(chǎn)率，最終實(shí)現(xiàn)軟件的工業(yè)化生產(chǎn)目標(biāo)。軟件工程的目標(biāo)可以用四個(gè)字總結(jié)：多、快、好、省。“多”指的是功能齊全；“快”指的是提高生產(chǎn)率，按照項(xiàng)目計(jì)劃提前完成任務(wù)；“好”指的是取得軟件性能較好、滿足用戶需求的高質(zhì)量軟件產(chǎn)品；“省”指的是節(jié)省成本。這“四項(xiàng)原則”中最重要的是“好”，即軟件質(zhì)量。軟件工程的目標(biāo)又可以分配到各個(gè)不同的軟件開發(fā)階段來實(shí)現(xiàn)，如表1-1所示。表1-1軟件工程的目標(biāo)追求軟件產(chǎn)品的這些目標(biāo)，有助于提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件產(chǎn)品的銷路，減少維護(hù)的困難。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)就能保證軟件的可靠性。1.5軟件工程的原則軟件工程的原則可總結(jié)為：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗(yàn)證性。

(1)抽象。抽象是分析客觀世界常用的方法。它在分析事物最基本的特性和行為過程中忽略其非本質(zhì)細(xì)節(jié)。軟件工程中采用自頂向下，逐層細(xì)化的辦法控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。

(2)信息隱蔽。信息隱蔽指采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來，使模塊接口盡量簡單。

(3)模塊化。模塊化是指采用“分而治之”的方法把一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)分解成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的編程單位(即“模塊”)。模塊的大小要適中，模塊過大會(huì)使模塊內(nèi)部的復(fù)雜性增加，不利于模塊的理解和修改，也不利于模塊的調(diào)試和重用；模塊太小會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)表示過于復(fù)雜，不利于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

(4)局部化。局部化是指在一個(gè)物理模塊內(nèi)集中邏輯上相互關(guān)聯(lián)的計(jì)算資源，保證模塊間具有松散的耦合關(guān)系，模塊內(nèi)部有較強(qiáng)的內(nèi)聚性。

(5)確定性。確定性是指軟件開發(fā)過程中所有概念的表達(dá)是確定的、無歧義的。這樣有助于人與人的交互，減少誤解和遺漏，以保證整個(gè)開發(fā)工作的一致性。

(6)一致性。一致性是指整個(gè)軟件系統(tǒng)(程序、數(shù)據(jù)和文檔)使用一致的概念、符號(hào)和術(shù)語，使系統(tǒng)規(guī)格說明與系統(tǒng)行為保持一致。

(7)完備性。完備性是指軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟件需求分析所要求的所有功能。

(8)可驗(yàn)證性。可驗(yàn)證性是指系統(tǒng)應(yīng)遵循系統(tǒng)可檢查、可測評(píng)和可評(píng)審的原則。1.6軟件工程的基本原理美國著名的軟件工程專家Boehm綜合了這些專家的意見，于1983年提出了軟件工程的七條基本原理。具體如下：

1．嚴(yán)格管理項(xiàng)目這一原理要求把軟件生命周期分成若干階段，并制定出相應(yīng)的切實(shí)可行的計(jì)劃，然后嚴(yán)格按照計(jì)劃對(duì)軟件的開發(fā)和維護(hù)進(jìn)行管理。Boehm認(rèn)為，在整個(gè)軟件生命周期中應(yīng)指定并嚴(yán)格執(zhí)行以下六類計(jì)劃：項(xiàng)目概要計(jì)劃、里程碑計(jì)劃、項(xiàng)目控制計(jì)劃、產(chǎn)品控制計(jì)劃、產(chǎn)品驗(yàn)證和運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃。

2．堅(jiān)持階段評(píng)審大量統(tǒng)計(jì)表明：項(xiàng)目的大部分錯(cuò)誤是在編程之前的軟件分析或設(shè)計(jì)階段造成的，錯(cuò)誤率大約占63%；錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)的越晚，改正錯(cuò)誤付出的代價(jià)就越大。因此，軟件的質(zhì)量保證工作不能等到編程結(jié)束之后再進(jìn)行，應(yīng)堅(jiān)持進(jìn)行嚴(yán)格的階段評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。

3．嚴(yán)格產(chǎn)品控制在軟件開發(fā)過程中，軟件需求的變更往往是不可避免的，必須采用科學(xué)的產(chǎn)品控制技術(shù)(又叫基準(zhǔn)配置管理)來保證軟件的一致性。當(dāng)需求變動(dòng)時(shí)，其他各個(gè)階段的文檔和代碼隨之相應(yīng)改變。

4．采用現(xiàn)代化軟件技術(shù)從結(jié)構(gòu)化軟件開發(fā)技術(shù)到面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術(shù)，從長期的軟件開發(fā)實(shí)踐中，人們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到：采用先進(jìn)的技術(shù)既可以提高軟件開發(fā)的效率，又可以減少軟件維護(hù)的成本。

5．制定軟件檢查標(biāo)準(zhǔn)

軟件是一種看不見、摸不著的邏輯產(chǎn)品。軟件開發(fā)小組的工作進(jìn)展情況可見性差，難于評(píng)價(jià)和管理。為更好地進(jìn)行管理，項(xiàng)目組應(yīng)根據(jù)軟件開發(fā)的總目標(biāo)及完成期限制定易于操作的軟件產(chǎn)品檢查標(biāo)準(zhǔn)。

6．組織精干的開發(fā)人員開發(fā)人員的素質(zhì)和數(shù)量是影響軟件質(zhì)量和開發(fā)效率的重要因素，應(yīng)該少而精。高素質(zhì)開發(fā)人員的效率比低素質(zhì)開發(fā)人員的效率要高幾倍到幾十倍，開發(fā)工作中犯的錯(cuò)誤也要少得多，所以從人力資源考慮，使用高素質(zhì)人才實(shí)際上是在節(jié)省企業(yè)的錢財(cái)，使用低素質(zhì)開發(fā)人員實(shí)際上是在浪費(fèi)企業(yè)的錢財(cái)。

7．不斷改進(jìn)軟件開發(fā)技術(shù)

要積極不斷探索和采用新的軟件開發(fā)技術(shù)，對(duì)開發(fā)過程中的出錯(cuò)類型和問題經(jīng)常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)高質(zhì)量軟件。軟件工具是用來幫助開發(fā)、測試、分析及維護(hù)計(jì)算機(jī)的一類特殊應(yīng)用軟件(人們習(xí)慣上稱之為程序，如編輯程序、差錯(cuò)處理程序、診斷程序等)。大型軟件項(xiàng)目所使用的軟件工具包括：需求分析工具、設(shè)計(jì)工具(如數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具)、編程工具、確認(rèn)工具和維護(hù)工具等。1.7軟件工具需求分析工具的主要功能是幫助系統(tǒng)分析員把用戶所提出的要求經(jīng)過分析后生成“軟件需求說明書”及其相應(yīng)的文檔資料。設(shè)計(jì)工具的主要功能是根據(jù)輸入的用戶需求說明，自動(dòng)生成一系列軟件設(shè)計(jì)文檔，如軟件結(jié)構(gòu)說明、模塊和接口說明等。比較流行的是基于UML的CASE工具，例如RationalRose，是一個(gè)很好的分析和建立對(duì)象及對(duì)象之間關(guān)系的工具。數(shù)據(jù)庫建模工具如Sybase的S-Design、PowerDesigner。編程工具的主要功能是根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的文檔，自動(dòng)生成特定語言編制的程序，例如各種應(yīng)用程序生成器。編碼工具有VB、PowerBuilder、Delphi、Java、VC++、.Net等。確認(rèn)工具?！按_認(rèn)”是指確定程序代碼和需求說明之間的符合程度，其中，包含了各種分析、測試、驗(yàn)證、證明以及排錯(cuò)工作。確認(rèn)工具的主要功能就是使這些工作自動(dòng)化。這一類工具的形式繁多，但可概括為靜態(tài)分析程序和動(dòng)態(tài)測試程序兩大類。目前能夠?qū)崿F(xiàn)綜合確認(rèn)功能的工具為數(shù)很少。維護(hù)工具。維護(hù)是軟件生命周期的重要階段，占用的人力比較多，軟件費(fèi)用的比例也比較高。這樣就迫切需要可行的維護(hù)工具，以降低維護(hù)費(fèi)用。軟件工具的種類繁多，形式多樣，但都只用于軟件生存周期中的某一階段或某一環(huán)節(jié)。為了對(duì)軟件生存周期提供支持，特別提出了建立軟件開發(fā)支撐環(huán)境的概念。

1．考慮整個(gè)項(xiàng)目或者產(chǎn)品的市場前景作為一個(gè)優(yōu)秀的系統(tǒng)分析人員，不僅要從技術(shù)的角度考慮問題，還要從市場的角度去考慮問題。也就是說，當(dāng)把產(chǎn)品投放到市場上的時(shí)候，需要考慮產(chǎn)品的用戶群和產(chǎn)品的生命力。比如，即使我們采用最好的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單進(jìn)程的操作系統(tǒng)，其市場前景也一定是不好的。1.8軟件工程思維的培養(yǎng)

2．從用戶的角度來考慮問題比如一些操作對(duì)于開發(fā)人員而言是顯而易見的問題，但是對(duì)于一般的用戶來說可能就非常難于掌握，也就是說，有時(shí)候，我們不得不在靈活性和易用性方面進(jìn)行折衷。另外，在功能實(shí)現(xiàn)上，我們也需要進(jìn)行綜合考慮，盡管有些功能十分先進(jìn)，但是如果用戶幾乎不怎么使用它的話，就不一定在產(chǎn)品的第一版推出。從用戶的角度考慮，也就是說用戶認(rèn)可的才是好的，并不是開發(fā)人員感覺好的才好。

3．從技術(shù)的角度考慮問題技術(shù)雖然不是唯一重要的，但一定是非常重要的，是成功的必要環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須考慮采用先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)。比如，如果可以采用多線程并行處理程序中各個(gè)部分的話，就最好采用多線程處理。在Windows環(huán)境開發(fā)的時(shí)候，如果能夠把功能封裝成一個(gè)單獨(dú)的COM構(gòu)件就不要做成一個(gè)簡單的動(dòng)態(tài)連接庫；如果能夠在B/S結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)就不要在C/S結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)。

4．合理進(jìn)行模塊的分割從多層模型角度來看，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)一般可以分成表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)庫層三部分。當(dāng)然每一部分都還可以進(jìn)行細(xì)分。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡量進(jìn)行各個(gè)部分的分割并建立各個(gè)部分之間進(jìn)行交互的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際開發(fā)的過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)實(shí)施，確實(shí)必須修改時(shí)再進(jìn)行調(diào)整。這樣既可以保證開發(fā)團(tuán)隊(duì)齊頭并進(jìn)，開發(fā)人員也可以各司其職。

5．人員的組織和調(diào)度考慮開發(fā)人員的特長，根據(jù)人員的具體情況進(jìn)行具體配置。同時(shí)要保證每一個(gè)開發(fā)人員首先完成需要和其他人員進(jìn)行交互的部分。

6．開發(fā)過程中文檔的編寫在開發(fā)過程中會(huì)碰到各種各樣的問題和困難，也有各種各樣的創(chuàng)意和新的思路，應(yīng)該及時(shí)記錄和整理。對(duì)于困難和問題，如果不能短時(shí)間解決的，可以放到事后做專門的研究，暫時(shí)考慮采用其他的技術(shù)解決；對(duì)于各種創(chuàng)意，可以根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃安排決定是在本版本中實(shí)現(xiàn)還是在下一版本中實(shí)現(xiàn)。

7．充分考慮實(shí)施時(shí)可能遇到的問題在軟件實(shí)施過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，這些問題可能在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中沒有遇到過或考慮不周到。例如：需求變更問題、人力資源不足問題、工作不規(guī)范問題。本章小結(jié)

本章介紹了軟件在不同發(fā)展階段的含義，軟件工程的產(chǎn)生、基本原理、目標(biāo)以及軟件工程的思維方式。軟件工程是一門研究應(yīng)用工程化方法構(gòu)建和維護(hù)有效的、實(shí)用的和高質(zhì)量軟件的學(xué)科。軟件工程的七條基本原理是：用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理軟件項(xiàng)目；堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審；實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制；采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)；制定易于操作的軟件檢查標(biāo)準(zhǔn)；開發(fā)小組的人員應(yīng)少而精；應(yīng)該不斷改進(jìn)軟件開發(fā)技術(shù)。軟件工程的目標(biāo)可以用四個(gè)字總結(jié)：多、快、好、省。“多”指的是功能齊全；“快”指的是提高生產(chǎn)效率，按照項(xiàng)目計(jì)劃提前完成任務(wù)；“好”指的是生產(chǎn)滿足用戶需要的高質(zhì)量軟件產(chǎn)品；“省”指的是節(jié)省成本。習(xí)題一、填空題

1．軟件系統(tǒng)是指

系統(tǒng)和

系統(tǒng)資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的

、

、

、

等。

2．軟件工程的研究范疇是

、

、

及

等。

3.軟件工程的知識(shí)體系有10個(gè)知識(shí)域，它們是

，

，

，

，

，

，

，

，

，

。二、問答題

1．軟件工程的要素是什么？

2．軟件生產(chǎn)經(jīng)歷了幾個(gè)階段？各有何特征？

3．什么是軟件危機(jī)？其產(chǎn)生的原因是什么？

4．軟件工程的目標(biāo)可以總結(jié)為哪四個(gè)字？分別解釋這四個(gè)字的含義。

5．到圖書館或者上網(wǎng)查資料，回答如下問題：

(1)什么是雙向工程？它跟程序設(shè)計(jì)有什么關(guān)系？

(2)如何理解面向?qū)ο蠓缎秃凸δ芊缎偷膮^(qū)別？

(3)什么是支持性的系統(tǒng)？

(4)如何將“效率”和“效果”用于軟件工程？三、選擇題

1．軟件發(fā)展過程中，第一階段(20世紀(jì)50年代)稱為“程序設(shè)計(jì)的原始時(shí)期”，這時(shí)既沒有①，也沒有②，程序員只能用機(jī)器語言和匯編語言編寫程序。第二階段(20世紀(jì)50年代末至60年代末)稱為“基本軟件期”，出現(xiàn)了①并逐漸普及，隨之②編譯技術(shù)也有較大發(fā)展。第三階段(20世紀(jì)60年代末至70年代中)稱為“程序設(shè)計(jì)方法的時(shí)代”。此時(shí)期，與硬件費(fèi)用下降相反，軟件開發(fā)費(fèi)急劇上升。人們提出了③和