『软件工程2』详解软件工程和软件过程模型

文章目录

• • 一、软件工程的定义
  • • 1、Fritz Bauer在NATO上给出的定义
    • 2、Barry Boehm
    • 3、IEEE在软件工程术语汇编中的定义
  • 二、软件工程的层次
  • • 1、软件工程三个要素
    • 2、软件工程的层次——图解
    • 3、软件工程的层次——逐一分析
  • 三、软件过程的三个阶段
  • • 1、定义阶段——“做什么”
    • 2、开发阶段——“如何做”
    • 3、支持阶段——“变化”
  • 四、软件过程框架
  • • 1、引例——煮蛋的启示
    • 2、软件工程的过程定义
    • 3、软件过程框架
  • 五、CMM
  • • 1、基础知识
    • 2、CMM的级别
  • 六、软件过程模型
  • • 1、软件过程模型概述
    • 2、软件过程模型分类
    • 3、传统的软件过程模型
    • • （1）线性顺序模型（瀑布模型）
      • （2）V模型
      • （3）原型实现模型
      • （4）RAD模型
      • （5）增量模型
      • （6）螺旋模型
      • （7）形式化方法模型
    • 4、敏捷视角下的过程模型
    • • （1）什么是敏捷
      • （2）敏捷团队必须具备的特点
      • （3）几种重要的敏捷过程模型
      • • ①极限编程(XP)
        • ②自适应软件开发（ASD）
        • ③动态系统开发方法（DSDM）
        • ④Scrum(橄榄球模型)
        • ⑤Crystal
        • ⑥特征驱动开发（FDD）
        • ⑦敏捷建模(AM)
  • 写在最后

一、软件工程的定义

1968年在NATO会议上，首次提出“软件工程”这个术语。但软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义，有很多学者、组织机构都分别给出了自己认可的定义。以下给出三种常用的定义：

1、Fritz Bauer在NATO上给出的定义

The establishment and use of sound engineering principles in order to obtain economically software that is reliable and works on real machines.

建立并使用完善的工程化原则，以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。

2、Barry Boehm

Software engineering is that form of engineering that applies the principles of computer science and mathematics to achieving cost-effective solutions to software problems.

软件工程就是应用计算机科学和数学的原理，来为软件问题提供经济高效的解决方案。

通俗点来说：①运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序；②开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。

3、IEEE在软件工程术语汇编中的定义

The application of a systematic,disciplined,quantifiable approach to the development,operation,and maintenance of software.

将系统化的、严格约束的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护，即将工程化应用于软件。

二、软件工程的层次

软件工程是一种层次化的技术，支持软件工程的根基就在于对质量的关注。

1、软件工程三个要素

过程、方法、工具

2、软件工程的层次——图解

四、软件过程框架

1、引例——煮蛋的启示

很久以前，中国人煮蛋方式与德国人煮蛋方式的不同。

中国人：先找一个锅，倒进水，再把蛋放进去，整个过程需要10~20min。

德国人：先找一个锅，倒进水，再把蛋放进去，在容器的下方焊接一个托盘，再将锅放到托盘上去烧开，如此，仅用1min就把水烧开，之后再用火继续煮了3min，关火；再用余热继续煮了3min；煮熟后丢到冷水里面3min；最后他用10min时间把蛋煮熟。

从以上分析来看，德国人煮蛋更讲究过程，不同的过程会导致不一样的结果。研究表明，德国人煮蛋的方式有以下几点好处：①更省水；②更省热能；③煮蛋所花时间更少；④利用余热煮3min，这个时候蛋的营养价值更高；⑤用凉水泡了3min，蛋壳更容易拨开。

（1）通用过程框架活动

• 沟通
• 策划
• 建模
• 构建
• 部署

（2）普适性活动

• 软件项目跟踪和控制
• 正式的技术评审
• 软件质量保证
• 软件配置管理
• 文档的准备和产生
• 可复用管理
• 测度
• 风险管理

五、CMM

1、基础知识

（1）20世纪90年代（CMU/SEI）提出能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMM）

（2）CMM定义了当一个组织达到不同的过程成熟度时应该具有的软件工程能力

（3）CMM是一种衡量软件开发能力和成熟度的标准

（4）CMM模型提供了衡量一个公司软件工程实践的整体有效性的方法，且建立了五级的过程成熟度级别

2、CMM的级别

（1）第一级：初始级（initial）

①定义：软件过程是定义的和偶然的，有时甚至是混乱的。几乎没有过程定义，成功完全取决于个人能力。

②特点：不可预测并且缺乏控制。

（2）第二级：可重复级（repeatable）

①定义：建立了基本的项目管理过程，能够跟踪费用、进度和功能。有适当的必要的过程规范，可以重复以前类似项目的成功。

②特点：可重复以前的主要经验。

③关键过程区域：需求管理；软件项目计划；软件项目跟踪和监督；软件子合同管理；软件质量保证；软件配置管理。

（3）第三级：定义级（defined）

①定义：企业的软件过程已经文档化、标准化并与整个组织的软件过程相集成。所有项目都使用统一的、文档化的、组织过程认可的版本来开发和维护软件。包含第二级的所有特征。

②特点：过程被描述，并得到良好理解。

③关键过程区域：组织过程定义；组织过程焦点；培训大纲；集成软件管理；软件质量保证；软件配置管理。

（4）第四级：管理级（managed）

①定义：软件过程和产品质量的详细数据被收集，通过这些度量数据，软件过程和产品能够被定量地理解和控制。包含第三级的所有特征。

②特点：过程被测量并受控。

③关键过程区域：定量的过程管理；软件质量管理。

（5）第五级：优化级（optimizing）

①定义：通过定量反馈进行不断的过程改进，这些反馈来自于过程或通过试验新的想法和技术而得到。包含第四级所有特征。

②特点：关注过程改进。

③关键过程区域：缺陷预防；技术变更管理；过程变更管理。

六、软件过程模型

1、软件过程模型概述

软件过程模型是软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件过程模型不是一种具体模型，是一种开发策略，包含过程、方法和工具三个层次以及一般性阶段，常称为：①软件开发模型；②软件生存期模型；③软件工程范型。

2、软件过程模型分类

（1）传统的软件过程模型（7种）

详细内容见以下第3点

（2）敏捷视角下的过程模型（7种）

详细内容见以下第4点

3、传统的软件过程模型

（1）线性顺序模型（瀑布模型）

①图解

②特点——强调反馈，不将问题留到下一步

Verification验证：每个活动保证能正确运行。

Validation确认：针对需求而言，符合需求规格的定义。

（3）原型实现模型

①定义

原型是一个可迭代的/可重复的（循环）过程，在这个过程中，一个问题的模型被细化/改进，直到它被接受为止。
②流程图

④特点

• 强调极短的开发时间，每一个主要功能在不到三个月的时间内完成；
• 强调复用

⑤存在的问题

• 对于大型的的项目，RAD需要足够的人力资源以建立足够的RAD组；
• RAD要求开发者和客户承担在一个很短的时间框架下完成一个系统所必要的快速活动；
• 并非所有应用都适合RAD；
• 不适合技术风险很高的情况

（5）增量模型

①定义：增量模型融合了瀑布模型的基本成分和原型的迭代特性。

②举个例子

例如，使用增量模型开发一款字处理软件，那么，这款软件需要做什么呢/p>

• 基本的文件管理、编辑和文档生成功能；
• 更完善的编辑和文档生成能力；
• 实现拼写和语法检查功能；
• 完成高级的页面布局功能。

③流程图

④螺旋模型任务区域（4个象限），各象限含义如下：

• 客户交流——建立开发者和客户之间有效的通信所需的任务；
• 制定计划——确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件；
• 风险分析——分析评估所选方案，考虑如何识别和消除风险；
• 实施工程——实施软件开发和验证；
• 构造及发布——构造、测试、安装和提供用户支持（如文档及培训）所需的任务；
• 客户评估——评价开发工作，提出修正建议，制定下一步计划。

注：四个象限包含制定计划，风险分析，实施工程，客户评估；

此处列出6点是为了更加细分螺旋模型的流程。

⑤优缺点

优点：

• 随着过程进展演化，开发者和客户能够更好地理解和对待每一个级别上的风险，使用原型实现作为降低风险的机制；
• 更真实地反映了现实世界；
• 如应用得当，能在风险变成问题之前降低它。

缺点：

• 模型的成功依赖于风险评估的专门技术；
• 是一个较新的模型，功效的确定尚需若干年时间。

⑥适用情况

主要适用于内部开发的大规模软件项目

（7）形式化方法模型

①形式化方法使得软件工程师能够通过应用一个严格的、数学的符号体系来规约、开发和验证基于计算机的系统。净室软件工程师是这种方法的一个变种。

②通过应用数学分析，二义性、不完整性和不一致性能更容易发现和纠正。

③形式化方法目前还很费时且很昂贵。

④很少有软件开发者具有实用形式化方法所必要的指示，尚需许多方面的培训。

⑤难以与客户进行沟通。

4、敏捷视角下的过程模型

（1）什么是敏捷

• 普遍存在的变化是敏捷的基本动力

• 敏捷就是灵活,支持变化的观点

• 敏捷过程强调过程的可操作性和适应性

（2）敏捷团队必须具备的特点

• 基本能力
• 共同目标
• 精诚合作
• 决策能力
• 模糊问题的解决能力
• 相互信任和尊重
• 自我组织

（3）几种重要的敏捷过程模型

①极限编程(XP)

• 包含了策划、设计、编码、测试四个框架活动的规则和实践，具体流程如下：

③动态系统开发方法（DSDM）

定义三个不同的迭代循环，前面还加了两个生命周期活动，如下：

• 可行性研究
• 业务研究
• 功能模型迭代
• 设计和构建迭代
• 实现迭代

④Scrum(橄榄球模型)

强调使用一系列的软件过程模式，每个过程模式定义一系列开发活动：

• 待定项——能为用户提供业务价值的项目需求或特征的优先级列表；
• 冲刺——由工作单元组成，是完成待定项中定义的需求所必需的，能在预定时间段内完成的；
• Scrum例会——15分钟；
• 演示——交付软件，客户进行评估。

⑤Crystal

• 提倡“机动性”的软件开发方法；

• 包含具有共性的核心元素，每一个都含有独特的角色、过程模式、工作产品和实践等。

⑥特征驱动开发（FDD）

• 特征，即可以在2周甚至更短时间内实现具有客户价值的功能。

• 定义五种协作框架：

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来源：星期一研究室