软件工程讲义01[1]
《软件工程》课件——第1章 软件工程概述
软件的分类
图1.3 软件的分类
软件的分类
另外，从软件工程学的角度来划分软件产品，可以分为基础软件、支 撑软件和应用软件等。
基础软件是指保证计算机运行并支撑应用软件运行的基础环境，包括 操作系统、数据库、中间件。
支撑软件是指支撑各种软件的开发与维护的软件，又称减开发环境（ Integrated Development Environment, IDE），主要有环境数据库、各 种接口软件和工具组，包括编程工具、建模工具、版本控制、软件测试等 类型。
软件的特性
图1.1 硬件失效曲线图
软件的特性
图1.2 软件失效曲线
软件的特性
⑥ 应用特性。软件的应用极为广泛，如今它 已渗入国民经济和国防的各个领域，现已成为信 息产业、先进制造业和现代服务业的核心，占据 了无可取代的地位。
软件的特性
（2）软件的生产特性 ① 软件开发特性。由于软件固有的特性，使得软件的开发不仅具
有技术复杂性，还有管理复杂性。技术复杂性体现在：软件提供的功能比 一般硬件产品提供的功能多，而功能的实现具有多样性，需要在各种实现 中做出选择，更有实现算法上的优化带来的不同，而实现上的差异会带来 使用上的差别。管理上的复杂性表现在：第一，软件产品的能见度低,要看 到软件开发进度比看到有形产品的进度困难得多；第二,软件结构的合理性 差，结构不合理使软件管理复杂性随软件规模增大而呈指数增长。
软件的特性
③ 软件维护特性。软件在运行过程中的维护工作比硬件复杂得多。
首先软件投入运行后，总会存在缺陷甚至暴露出潜伏的错误，需要进行“纠 错性维护”。其次，用户可能要求完善软件性能，对软件产品进行修改，进 行“完善性维护”。当支撑软件产品运行的硬件或软件环境改变时，也需要 对软件产品进行修改，进行“适应性维护”。软件的缺陷或错误属于逻辑性 的，因此，不需要更换某种备件，而是修改程序，纠正逻辑缺陷，改正错误 ，提高性能，增加适应性。当软件产品规模庞大、内部的逻辑关系复杂时， 经常会发生为纠正一个错误而产生新错误的情况，因此，软件产品的维护往 往比硬件产品的维护工作量大且复杂。
最新软件工程导论(第1章)概要教学讲义ppt课件
2）程序设计方法学：主要应用数学的方法研 究程序的性质以及程序设计的理论和方法的学 科。
1.2 软件工程
1.2.1 软件工程的介绍 1968年NATO会议：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。
③ 需求分析
这个阶段的任务仍然不是具体地解决问题，而是准确地确定“为了 解决这个问题，目标系统必须做什么”，主要是确定目标系统必 须具备哪些功能。用户了解他们所面对的问题，知道必须做什么， 但是通常不能完整准确地表达出他们的要求，更不知道怎样利用 计算机解决他们的问题；软件开发人员知道怎样用软件实现人们 的要求，但是对特定用户的具体要求并不完全清楚。因此，系统 分析员在需求分析阶段必须和用户密切配合，充分交流信息，以 得出经过用户确认的系统逻辑模型。通常用数据流图、数据字典 和简要的算法表示系统的逻辑模型。
3. 工具：应该开发和使用更好的软件工具。在软件开
发的每个阶段都有许多繁琐重复的工作需要做，在 适当的软件工具辅助下，开发人员可以把这类工作 做得既快又好。
如果把各个阶段使用的软件工具有机地集 合成一个整体，支持软件开发的全过程， 则称为软件工程支撑环境。
为了解决软件危机产生的问题，软件工程与 方法学逐渐形成，然后出现了两个相互相承又 各有侧重的学科：
② 把所有对象划分为类(Class)：每个类定义了一组数据和一组操 作。
③ 按照父类（基类）和子类（派生类）的关系，把若干个相关类 组成一个层次结构的系统。子类能够继承。
④ 对象彼此间仅能通过发送消息互相联系。对象是数据处理的主 体，具有封装性特点。
软件工程：01 软件工程概述
教材
软件工程
钱乐秋，赵文耘，牛军钰编著 出版社 清华大学出版社
5
主要参考书和参考网站
软件工程—方法与实践. 许家珆 主编. 电子工业出版社 2007 软件工程—实践者的研究方法. Roger S.pressman著，黄柏素，梅 宏等译，机械工业出版社，1999 实用软件工程. 赵池龙编著，电子工业出版社 UML面向对象技术与实践. 宋波等， 科学出版社，2005 面向对象系统分析与设计. Joey George等著，龚晓庆等译，清华 大学出版社，2008
软件工程
（Software Engineering）
概述
1
课程的性质、目的与任务
• 软件工程是本专业的一门必修课程。 • 通过本课程的学习，使学生能从中了解软件开发的整个过
程，掌握相关理论和指导思想。为了让学生真正得以实践 ，结合实际软件开发项目，让学生从问题定义开始，经过 可行性研究、需求分析、概要设计、详细设计、编码直到 最后要对自己开发的软件还要进行测试，这样一个软件开 发过程，从而使学生掌握软件开发的基本技能，培养团队 精神及勾通与协作能力，锻炼文档编写能力，提高独立的 工作能力，通过本课程的学习，为学生后期的毕业设计环 节奠定基础。
（3）作为开发人员在一定阶段的工作成果和结束标志。 （4）记录开发过程中有关信息，便于协调以后的软件开发、使用和维护。 （5）提供对软件的运行、维护和培训的有关信息，便于管理人员、开发人
员、操作人员、用户之间协作、交流和了解，使软件开发活动更科学有 效。 （6）便于潜在用户了解软件的功能、性能等各项指标，为选购符合自己需 要的软件提供依据。
1）文档 = 开发文档 + 管理文档 + 用户文档。
计算机软件产品开发文件编制指南GB 8567-88.doc
软件工程讲义第一章课件
什么是软件工程
❖ 软件工程是建立和使用一套合理的工程 原则，以便经济地获得可靠的、可以在 实际机器上运行的软件。
❖ 软件工程：（1）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。 （2）在（1）中所定义的过程中的方法 研究。
❖ 神话：如果我将一个软件外包给另 一家公司，则我可以完全放手不管 。
❖ 事实：如果一个组织对软件项目的 内部组织和控制毫无了解，那无一 例外地讲在外包项目中遇到困难。
软件神话的几个例子
客户：
• 软件改起来简单，你们先做着，做好 了我看看，不合适再改。
• 我就需要你们做一个类似Excel的功能， 但是要符合我的要求。
➢ 开发方式逐步由个体合作方式转向工程方式
➢ 软件工程方面的研究主要包括软件开发模型、软件 开发方法及技术、软件工具与环境、软件过程、软 件自动化系统等
➢ 软件方面研究以智能化、自动化、集成化、并行化、 以及自然化为标志的软件开发新技术
软件的本质
❖现在的软件技术具有产品和产品交付载体的双 重作用。作为一个产品，它显示了由计算机硬件 体现的计算能力。而作为产品生产的载体，软件 提供了计算机控制、信息通信以及应用程序开发 和控制的基础平台。 ❖软件提供了我们这个时代最重要经 济中的主导因素。
❖ 引起软件危机的诸多原因可以追溯到软件 开发的早期阶段产生的神话。它不象古代 的神话那样可以给人以经验和教训，软件 神话使人产生误解和混乱。软件神话具有 一些特征使得它们很有欺骗性：例如，它 们表面上看很有道理（有时含有一定真实 的成份）；它们符合人的直觉；它们常常 是有经验的实践者发布出来的。
软件工程基础知识讲解
软件优化
优化目标
提升软件性能
算法优化
优化算法以提高软 件效率
软件性能优化
通过代码、算法等 手段提高软件性能
软件更新
软件版本更新
定期发布新版本 修复bug 增加新功能
更新策略
增量更新 全量更新 强制更新
定期更新的必要性
提高软件安全性 改进用户体验 跟进技术发展
软件文档管理
软件文档种类
需求文档、设计文档、用户手册等
文档管理工具
JIRA、Confluence、Git等
文档编写规范
格式统一、内容清晰、易于查找
●07
第7章 结语
持续学习的必要性
不断更新知识
学习新技术、新方 法
提升个人竞争力
增加就业机会、提 高薪资水平
适应行业变化
面对技术更新、需 求变化
发展前景展望
未来，随着科技的不断发展，软件工程领域将会迎来更 多的机遇和挑战。人工智能、大数据、云计算等技术的 发展，将为软件工程师提供更广阔的发展空间，同时也
立运行
对象结构
将系统抽象为对象， 对象之间通过消息
传递进行通信
●04
第四章 软件开发
编码与调试
编码是软件开发中至关重要的环节，通过编写代码实现 软件功能。调试技术是在编码过程中检测和修复程序错 误的方法。单元测试与集成测试是确保软件质量的重要
手段。
版本控制与配置管理
版本控制的意义
版本控制可以跟踪 代码变更，并有利
软件项目管理
软件项目管理的目标
项目风险管理
确保项目按时交付、 满足客户需求，并
控制成本
识别项目风险并采 取措施，降低风险
软件工程讲义
软件工程讲义（师大讲课提纲__Y ang XS）1．软件工程基础（1）为什么要有软件工程（2）软件工程概念（3）软件生命周期（4）软件计划、需求分析（5）软件设计（概要设计、详细设计）（6）程序编码（7）软件测试（8）软件维护（9）软件开发管理技术2．面向对象的软件工程新技术——UML（1）UML简介（2）用例图与需求分析（3）组织结构图（概要设计）（4）类图与顺序图（详细设计）（5）关系型数据库表的设计3．VC++2005/2008程序调试（1）从C、C++到VC++语句精简、递归、结构钵、指针；类、对象；可视化、基础类库（2）C++两个标准：IS0/ANSI标准C++、C++/CLI(Microsoft专为而.net开发) （3）VC++中的类（4）VC++文档类型（5）VC++项目/工程的创建与打开（6）Win32控制台程序的创建与调试（7）MFC程序的创建与调试（8）使用VS2005/2008编辑图像和程序1．软件工程基础程序是为完成一定功能和性能而设计的计算机可执行的指令序列；数据是程序能操作的数字信息；文档是程序开发、维护和使用有关的图文资料。
软件是计算机系统中程序、数据和相关文档的完整集合。
软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。
计算机程序的功能越来越强，综合性越来越强，就成了软件。
程序设计阶段、程序系统阶段、软件工程阶段。
（1）为什么要有软件工程开发一个中、大型软件不是一人能做到，需要很多人参与。
如何组织好多人软件开发，需要有一套科学的管理流程，有一套软件开发各阶段工程技术人员都能看懂并且遵守的描述与约束规则。
为使软件达到预期目的，需要软件工程。
为使软件维护性好、可升级，需要软件工程。
（2）软件工程的概念Boehm：运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。
IEEE：软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。
Fritz Bauer：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。
软件工程基础介绍课件
2 软件工程过程
软件需求分析
目的：确定软件需要实现的功能和非
01
功能需求 过程：包括收集需求、分析需求、编
02
写需求文档等步骤 工具：可以使用UML、DFD等工具
03
辅助需求分析 输出：需求分析的结果是软件需求规
04
格说明书，作为后续软件开发的依据
软件设计
1
2
软件设计的目标是实现软件 软件设计包括系统架构设计、
模型驱动方法概述：以模 型为核心，通过模型来描 述、分析和设计软件系统
4 软件工程实践
案例分析
01
案例一：微软 Windows操作 系统的开发过
程
04
案例四： Amazon电子 商务平台的开
发过程
02
案例二： Facebook社 交网络平台的
开发过程
05
案例五： Apple iPhone 手机的开发过
谢谢
需求，满足用户期望
模块设计、界面设计等
3
软件设计需要遵循一定的设 计原则，如模块化、可扩展
性、可维护性等
4
软件设计需要根据用户需求 和项目实际情况进行权衡和
调整，以达到最优效果
软件编码
2019
编码工具：编程 语言、开发环境、
版本控制工具
2021
编码规范：命名 规范、注释规范、
代码风格规范
01
02
03
软件维护的方法：包括代 码审查、单元测试、集成 测试、回归测试等。
3 软件工程方法
传统方法
01
瀑布模型：线性开发 过程，强调计划和文
档
04
螺旋模型：结合瀑 布模型和快速原型 法，强调风险评估
和迭代开发
软件工程讲义
软件工程第1章软件工程技术发展思索 (2)1.1软件工程技术发展历程 (2)1.2软件与软件特征 (3)1.3软件工程的主要研究内容 (3)1.4软件技术的发展趋势 (7)第2章传统的软件工程过程 (8)2.1什么是软件生命周期 (8)2.2软件生命周期的六个阶段 (9)2.3软件生命周期的模型 (10)第3章软件工程之面向对象技术概述 (12)第4章面向对象软件工程方法学实践 (14)4.1是“设计主导”还是“程序主导” (14)4.2面向对象方法与结构化方法比较 (17)4.3方法学是思路不是定律 (18)第5章中间件技术 (19)第6章JA V A EE 技术软件工程专题 (21)6.1企业级J A V A (21)6.2J2EE简介 (22)6.2.1J2EE的概念 (23)6.2.2J2EE 的四层模型 (24)6.2.3J2EE 的结构 (26)6.3J A V A EE5 (28)6.4J2EE探险者系列 (29)6.5J2EE最佳实践 (30)6.6J2EE与SOA (31)6.7J2EE与W EB 2.0 (31)6.8S TRUTS VS S PRING 两种MVC框架比较 (33)第7章面向方面编程AOP (35)7.1引言 (35)7.2什么是方面 (36)7.3AOP：利与弊 (37)7.4S PRING AOP:S PRING之面向方面编程 (37)第8章基于组件的软件工程-软件开发新挑战 (40)8.1软件开发面临的挑战 (40)8.2基于组件的开发中有几个危及其成功的不利因素 (40)8.3基于组件的软件工程 (41)8.4组件规范 (41)8.5基于组件系统开发生命周期 (42)8.6软件体系和基于组件的开发 (43)8.7UML和基于组件的系统模型 (44)8.8CORBA与DCOM技术 (44)8.8.1 分布式对象技术 (44)8.8.2 CORBA的设计模式 (46)8.8.3 DCOM技术 (50)8.8.4 CORBA与DCOM的主要异同 (53)8.9基于组件软件工程的未来 (55)第9章软件测试新技术 (56)9.1正交试验设计 (56)9.2均匀试验设计 (57)9.3成对组合覆盖 (57)9.4软件测试的有效方法—确定软件测试技术 (58)9.6软件测试自动化框架 (61)第10软件工程新视角 (63)10.1业发展：SOA与云计算相结合 (63)10.2A GILE S OFTWARE D EVELOPMENT（敏捷软件开发） (63)10.3极限编程 (65)10.4可信软件 (71)第1章软件工程技术发展思索1.1 软件工程技术发展历程30多年来,软件工程的研究和实践取得了长足的进步,其中一些具有里程碑意义的进展包括:• 20世纪60年代末~70年代中期,在一系列高级语言应用的基础上,出现了结构化程序设计技术,并开发了一些支持软件开发的工具.• 20世纪70年代中期~80年代,计算机辅助软件工程(CASE)成为研究热点,并开发了一些对软件技术发展具有深远影响的软件工程环境.• 20世纪80年代中期~90年代,出现了面向对象语言和方法,并成为主流的软件开发技术;开展软件过程及软件过程改善的研究;注重软件复用和软件构件技术的研究与实践.软件是客观事物的一种反映,客观世界的不断变化促使软件技术的不断发展,这种事物发展规律促使软件工程的产生和发展.我们仅从解决软硬件的异构性和各种软件之间的异构性角度,就可窥见软件技术发展的一种途径.如,为屏蔽计算机硬件之间的异构性发展了操作系统,为屏蔽操作系统之间和编程语言之间的异构性出现了支撑软件和中间件,为屏蔽不同中间件之间的异构性发展了Web Services技术等等;随着解决问题的不断深入,易用性和适应性要求的不断提升,以及软件技术的不断发展,还会出现更新、更复杂的异构问题,它的解决会促进软件技术的不断发展.从学科角度来看,要不断提炼所要解决问题的概念,建立相应的模型,并寻找处理方法,从而解决这些问题的概念模型和处理问题逻辑间的映射问题,如图1所示.1.2 软件与软件特征软件是对客观世界中问题空间与解空间的具体描述,是客观事物的一种反映,是知识的提炼和“固化”.客观世界是不断变化的,因此,构造性和演化性是软件的本质特征.如何使软件模型具有更强的表达能力、更符合人类的思维模式,即如何提升计算环境的抽象层次,在一定意义上来讲,这紧紧围绕了软件的本质特征——构造性和演化性.在高级语言出现以前,汇编语言(机器语言)是编程的工具,表达软件模型的基本概念(或语言构造)是指令,表达模型处理逻辑的主要概念(机制)是顺序和转移.显然,这一抽象层次是比较低的.高级语言的出现,例如FORTRAN语言、PASCAL语言、C语言等,使用了变量、标识符、表达式等概念作为语言的基本构造,并使用3种基本控制结构来表达软件模型的计算逻辑,因此软件开发人员可以在一个更高的抽象层次上进行程序设计.随后出现了一系列开发范型和结构化程序设计技术,实现了模块化的数据抽象和过程抽象,提高了人们表达客观世界的抽象层次,并使开发的软件具有一定的构造性和演化性.近20年来,面向对象程序设计语言的诞生并逐步流行,为人们提供了一种以对象为基本计算单元,以消息传递为基本交互手段来表达的软件模型.面向对象方法的实质是以拟人化的观点来看待客观世界,即客观世界是由一系列对象构成,这些对象之间的交互形成了客观世界中各式各样的系统[1].面向对象方法中的概念和处理逻辑更接近人们解决计算问题的思维模式,使开发的软件具有更好的构造性和演化性.目前,人们更加关注软件复用问题,构建比对象粒度更大、更易于复用的基本单元——构件,并研究以构件复用为基础的软件构造方法,更好地凸现软件的构造性和演化特性.易于复用的软件,一定是具有很好构造性和演化性的软件.1.3 软件工程的主要研究内容从某种角度来说,软件开发的本质就是要实现“高层概念”到“低层概念”的映射,实现“高层处理逻辑”到“低层处理逻辑”的映射.对于大型软件系统的开发,这一映射是相当复杂的,涉及到有关人员、使用的技术、采取的途径以及成本和进度的约束,因此,我们可以把软件工程定义为:软件工程(software engineering)是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法,按照预算和进度,实现满足用户要求的软件产品的定义、开发、发布和维护的工程或以之为研究对象的学科,软件工程与其他工程一样要有自己的目标、活动和原则,软件工程框架可以概括为图2所示的内容.软件工程的基本目标是生产具有正确性、可用性及开销合宜(合算性)的产品.正确性意指软件产品达到预期功能的程度;可用性意指软件基本结构、实现及文档达到用户可用的程度;开销合宜意指软件开发、运行的整个开销满足用户的需求.以上目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多问题有待解决,制约了对过程、过程模型及工程方法的选取.软件工程活动是“生产一个最终满足用户需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤”,主要包括需求、设计、实现、确认以及支持等活动.需求活动是在一个抽象层上建立系统模型的活动,该活动的主要产品是需求规约,是软件开发人员和客户之间契约的基础,是设计的基本输入.设计活动定义实现需求规约所需的结构,该活动的主要产品包括软件体系结构、详细的处理算法等.实现活动是设计规约到代码转换的活动.验证/确认是一项评估活动,贯穿于整个开发过程,包括动态分析和静态分析.主要技术有模型评审、代码“走查”以及程序测试等.维护活动是软件发布之后所进行的修改,包括对发现错误的修正、对环境变化所进行的必要调整等.围绕工程设计、工程支持以及工程管理,提出以下软件工程基本原则:第1条原则是选取适宜的开发风范.以保证软件开发的可持续性,并使最终的软件产品满足客户的要求.第2条原则是采用合适的设计方法.支持模块化、信息隐蔽、局部化、一致性、适应性、构造性、集成组装性等问题的解决和实现,以达到软件工程的目标.第3条原则是提供高质量的工程支持.提供必要的工程支持,例如配置管理、质量保证等工具和环境,以保证按期交付高质量的软件产品.第4条原则是有效的软件工程管理.仅当对软件过程实施有效管理时,才能实现有效的软件工程.由以上软件工程的概念和框架可以看出,软件设计的主要目标就是要实现好的结构,使开发的软件具有良好的构造性和演化性.软件工程学科所研究的内容主要包括:软件开发范型、软件设计方法、工程支持技术和工程管理技术.其中,软件开发范型涉及软件工程的“方向”问题,研究正确的求解软件的计算逻辑;软件设计方法涉及软件工程的“途径”问题,研究“高层概念模型和处理逻辑”到“低层概念模型和处理逻辑”的映射;工程支持技术和过程管理技术涉及工程过程质量和产品质量问题,研究管理学理论在软件工程中的应用.如上所述,软件开发就是实施了一个从“高层概念模型”到“低层概念模型”的映射,从“高层处理逻辑”到“低层处理逻辑”的映射,而且在这一映射中还涉及到人员、技术、成本、进度等要素,那么就必须研究映射模式即软件生产模式问题.分析传统产业的发展,其基本模式均是符合标准的零部件(构件)生产以及基于标准构件的产品生产(组装),其中,构件是核心和基础,“复用”是必须的手段.实践表明,这种模式是软件开发工程化、软件生产工业化的必由之路[4].因此,软件产业的发展并形成规模经济,标准构件的生产和构件的复用是关键因素.实现软件复用的关键因素(技术和非技术因素),如图3所示,主要包括:软件构件技术(software component technology)、领域工程(domain engineering)、软件构架(software architecture)、软件再工程(software reengineering)、开放系统(open system)、软件过程(software process)、CASE技术等,以及各种非技术因素,且各种因素是相互联系、相互影响的.近年来人们认识到,要提高软件开发效率,提高软件产品质量,必须改变手工作坊式的开发方法,采取工程化的开发方法和工业化的生产技术.青鸟工程“七五”期间,已提出了软件生产线的概念和思想[6],其中将软件的生产过程分成3类不同的生产车间,即应用构架生产车间、构件生产车间和基于构件、构架复用的应用集成组装车间.软件生产线的概念模式如图4所示.由上述软件生产线概念模式图中可以看出,在软件生产线中,软件开发人员被划分为3类:构件生产者、构件库管理者和构件复用者.这3种角色所需完成的任务是不同的,构件复用者负责进行基于构件的软件开发,包括构件查询、构件理解、适应性修改、构件组装以及系统演化等.图5给出了与上述概念图相对应的软件生产线——生产过程模型.从图4和图5中可以看出,软件生产线以软件构件/构架技术为核心,其中的主要活动体现在传统的领域工程和应用工程中,但赋予了它们新的内容,并且通过构件管理、再工程等环节将它们有机地衔接起来.另外,软件生产线中的每个活动皆有相应的方法和工具与之对应,并结合项目管理、组织管理等管理问题,形成完整的软件生产流程.1.4 软件技术的发展趋势Internet无疑是20世纪末伟大的技术进展之一,为我们提供了一种全球范围的信息基础设施.这个不断延伸的网络基础设施,形成了一个资源丰富的计算平台,构成了人类社会的信息化、数字化基础,成为我们学习、生活和工作的必备环境.如何在未来Internet平台上进一步进行资源整合,形成巨型的、高效的、可信的和统一的虚拟环境,使所有资源能够高效、可信地为所有用户服务,成为软件技术的研究热点.Internet平台具有如下基本特征:无统一控制的“真”分布性;节点的高度自治性;节点链接的开放性和动态性;人、设备和软件的多重异构性;实体行为的不可预测性;运行环境的潜在不安全性;使用方式的个性化和灵活性;网络连接环境的多样性等.因此,Internet平台和环境的出现,对软件形态、技术发展、理论研究提出新的问题,也提供了新的契机.传统软件的开发基于封闭的静态平台,是自顶向下、逐步分解的过程,因此传统软件的开发,基本都是首先确定系统的范围(即Scoping),然后实施分而治之的策略,整个开发过程处于有序控制之下.而未来软件系统的开发所基于的平台是一个有丰富基础软件资源但同时又是开放、动态和多变的框架,开发活动呈现为通过基础软件资源组合为基本系统,然后经历由“无序”到“有序”的往复循环过程,是动态目标渐趋稳态.未来软件基本模型由于所处平台的特性和开放应用的需求而变得比任何传统的计算模型都更为复杂,软件生命周期由于“无序”到“有序”的循环而呈现出不同于传统生命周期概念的“大生命周期概念”,程序正确性由于目标的多样化而表现为传统正确性描述的一个偏序集,软件体系结构侧重点从基于实体的结构分解转变为基于协同的实体聚合,软件生产过程和环境的变化导致基于Internet的面向用户的虚拟工厂的形成.由于软件系统所基于的计算机硬件平台正经历从集中封闭的计算平台向开放的Internet平台的转变,软件系统作为计算机系统的核心,随着其运行环境的演变也经历了一系列的变革.目前,面向网络的计算环境正由Client/Server发展为Client/Cluster,并正朝着Client/Network和Client/Virtual Environment的方向发展.那么,未来的基于Internet 平台的软件系统又将会呈现出一个什么形态呢?从技术的角度来看,以软件构件等技术支持的软件实体将以开放、自主的方式存在于Internet的各个节点之上,任何一个软件实体可在开放的环境下通过某种方式加以发布,并以各种协同方式与其他软件实体进行跨网络的互连、互通、协作和联盟,从而形成一种与当前的信息Web类似的Software Web. Software Web不再仅仅是信息的提供者,它还是各种服务(功能)的提供者.由于网络环境的开放与动态性,以及用户使用方式的个性化要求,从而决定了这样一种Software Web,它应能感知外部网络环境的动态变化,并随着这种变化按照功能指标、性能指标和可信性指标等进行静态的调整和动态的演化,以使系统具有尽可能高的用户信赖度.我们将具有这种新形态的软件称为网构软件(internetware).网构软件是在Internet开放、动态和多变环境下软件系统基本形形态的独有的基本特征[1]:(1) 自主性:是指网构软件系统中的软件实体具有相对独立性、主动性和自适应性.自主性使其区别于传统软件系统中软件实体的依赖性和被动性;(2) 协同性:是指网构软件系统中软件实体之间可按多种静态连接和动态合作方式在开放的网络环境下加以互连、互通、协作和联盟.协同性使其区别于传统软件系统在封闭集中环境下单一静态的连接模式;(3) 反应性:是指网构软件具有感知外部运行和使用环境并对系统演化提供有用信息的能力.反应性使网构软件系统具备了适应Internet开放、动态和多变环境的感知能力;(4) 演化性:是指网构软件结构可以根据应用需求和网络环境变化而发生动态演化,主要表现在其实体元素数目的可变性、结构关系的可调节性和结构形态的动态可配置性上;演化性使网构软件系统具备了适应Internet开放、动态和多变环境的应变能力;(5) 多态性:是指网构软件系统的效果体现出相容的多目标性.它可以根据某些基本协同原则,在动态变化的网络环境下,满足多种相容的目标形态.多态性使网构软件系统在网络环境下具备了一定的柔性和满足个性化需求的能力.综上所述,Internet及其上应用的快速发展与普及,使计算机软件所面临的环境开始从静态封闭逐步走向开放、动态和多变.软件系统为了适应这样一种发展趋势,将会逐步呈现出柔性、多目标、连续反应式的网构软件系统的形态.面对这种新型的软件形态,传统的软件理论、方法、技术和平台面临了一系列挑战.从宏观上看,这种挑战为我们研究软件理论、方法和技术提供了难得的机遇,使我们有可能建立一套适合于Internet开放、动态和多变环境的新型软件理论、方法和技术体系.从微观的角度来看,Internet的发展将使系统软件和支撑平台的研究重点开始从操作系统等转向新型中间件平台,而网构软件的理论、方法和技术的突破必将导致在建立新型中间件平台创新技术方面的突破.归结起来,网构软件理论、方法、技术和平台的主要突破点在于实现如下转变,即,从传统软件结构到网构软件结构的转变,从系统目标的确定性到多重不确定性的转变,从实体单元的被动性到主动自主性的转变,从协同方式的单一性到灵活多变性的转变,从系统演化的静态性到系统演化的动态性的转变,从基于实体的结构分解到基于协同的实体聚合的转变,从经验驱动的软件手工开发模式到知识驱动的软件自动生成模式的转变.建立这样一种新型的理论、方法、技术和平台体系具有两个方面的重要性,一方面,从计算机软件技术发展的角度,这种新型的理论、方法和技术将成为面向Internet计算环境的一套先进的软件工程方法学体系,为21世纪计算机软件的发展构造理论基础;另一方面,这种基于Internet计算环境上软件的核心理论、方法和技术,必将为我国在未来5~10年建立面向Internet的软件产业打下坚实的基础,为我国软件产业的跨越式发展提供核心技术的支持.当前的软件技术发展遵循软硬结合、应用与系统结合的发展规律.“软”是指件,“硬”是指微电子,要发展面向应用,实现一体化;面向个人,体现个性化的系统和产品.软件技术的总体发展趋势可归结为:软件平台网络化、方法对象化、系统构件化、产品家族化、开发工程化、过程规范化、生产规模化、竞争国际化.第2章传统的软件工程过程2.1 什么是软件生命周期软件生命周期又称为软件生存周期或系统开发生命周期，是软件的产生直到报废的生命周期，周期内有问题定义、可行性分析、总体描述、系统设计、编码、调试和测试、验收与运行、维护升级到废弃等阶段，这种按时间分程的思想方法是软件工程中的一种思想原则，即按部就班、逐步推进，每个阶段都要有定义、工作、审查、形成文档以供交流或备查，以提高软件的质量。
软件工程讲义-01
一、软件的概念
软件的定义软件由计算机程序、数据及文档组成。 软件的定义软件由计算机程序、数据及文档组成。 软件与硬件、数据库、 软件与硬件、数据库、人、过程等共同构成计算 机系统。 机系统。 软件按功能分类：应用软件、系统软件、 软件按功能分类：应用软件、系统软件、支撑软 件。 软件的发展经历了三个阶段：程序设计阶段、 软件的发展经历了三个阶段：程序设计阶段、程 序系统阶段、软件工程阶段。 序系统阶段、软件工程阶段。
软ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工程
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解决软件危机的途径
树立对计算机软件的正确认识。 树立对计算机软件的正确认识。 软件开发应该是组织良好、管理严密、 软件开发应该是组织良好、管理严密、各类人 员团结协作共同完成的工程项目。 员团结协作共同完成的工程项目。必须充分吸 取和借鉴人类长期以来从事各种工程项目所积 累的行之有效的原理、概念、技术和方法， 累的行之有效的原理、概念、技术和方法，并 研究能更有效地开发软件的技术和方法。 研究能更有效地开发软件的技术和方法。 积极开发和使用计算机辅助软件工程（CASE） 积极开发和使用计算机辅助软件工程（CASE） 工具。 工具。 总之，为了解决软件危机就要从技术措施（ 总之，为了解决软件危机就要从技术措施（方 法和工具）和组织管理两个方面去研究。 法和工具）和组织管理两个方面去研究。
软件工程方法时期（70初至80年代中） 软件工程方法时期（70初至80年代中） 初至80年代中 集成的计算机辅助软件工程时期（ 集成的计算机辅助软件工程时期（ICASE 80年代后 年代后） Integrated CASE -80年代后）
软件工程
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软件发展的三个时期及其特点
时 期 程序设计 程序系统 软件工程 程序、文档、 软件所指 程序 程序及规 程序、文档、 格说明书 数据 主要程序设 汇编及机器 高级语言 软件语言 计语言 语言 软件工作范 编写程序 包括设计 软件生存期 围 和测试 需求者 程序设计者 少数用户 本人
软件工程课件第1章
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从60年代中期到70年代中期，是计算机系统发展 的第二代。
计算机系统发展的第三代从20世纪70年代中期开 始，并且跨越了整整10年。
在计算机系统发展的第四代已经不再看重单台计 算机和程序，人们感受到的是硬件和软件的综合 效果。
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1.2.2 软件工程的基本原理
1. 用分阶段的生命周期计划严格管理 2. 3. 实行严格的产品控制 4. 5. 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
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1.2.3 软件工程方法学
通常把在软件生命周期全过程中使用的一整 套技术的集合称为方法学(methodology)， 也称为范型(paradigm)。在软件工程范畴中， 这两个词的含义基本相同。
如果进一步要求把所有对象都划分为类。则这种方法 可称为基于类的(Class-based)方法，但仍然不是面 向对象的方法。
只有同时使用对象、类、继承和消息的方法，才是真 正面向对象的方法。
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面向对象方法简化了软件的开发和维护工作，
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面用对象方法特有的继承性，进一步提高了面向对象 软件的可重用性。
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1.3 小 结
本章对计算机软件工程学作了一个简短的概述。 首先通过回顾计算机系统发展简史，说明开发 软件的一些错误方法和观念是怎样形成的。
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然后列举了这些错误方法带来的严重弊病(软 件危机)，澄清了一些糊涂观念。为了计算机 系统的进一步发展，需要认真研究开发和维护 软件的科学技术。
软件工程课件第1章
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正确运用面向对象方法学开发软件，则最终的软 件产品由许多较小的基本上独立的对象组成，而 且大多数对象都与现实世界中的实体相对应。
因此，降低了软件产品的复杂性，提高了软件产 品的可理解性，简化了软件的开发和维护工作。
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第一篇 软件工程与软件过程
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第1章 软件工程
1.1
软件危机
1.2
软件工程
1.3
小结
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1.1 软件危机
1.1.1 计算机系统的发展历程
所谓计算机系统就是指适当地组织在一起的一系列 系统元素的集合。
这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信息的 处理而完成预先定义的目标。
迄今为止，计算机系统已经经历了四个不同的发展 阶段。
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从60年代中期到70年代中期，是计算机系统发展 的第二代。
计算机系统发展的第三代从20世纪70年代中期开 始，并且跨越了整整10年。
在计算机系统发展的第四代已经不再看重单台计 算机和程序，人们感受到的是硬件和软件的综合 效果。
软件工程
刘永利 河南理工大学 2020年3月21日
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参考资料
张海藩，《软件工程导论》，清华大学出版社， 1998 第三版
郑人杰，殷仁昆，陶永雷，《实用软件工程》， 清华大学出版社 ，1997 第二版
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考核要求
平时成绩30%
考勤 课堂笔记 少量习题
考试成绩70%
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软件工程讲义01[1]
▪ 在此意义上，变换步骤独立于其他变换步骤。 这称为变换的独立性。
▪ 该模型只适合于软件的形式化开发方法；需要 严格的数学理论和形式化技术支持；需要一整 套开发环境（如程序变换工具、定理证明工具 等）的支持。
说明性范型。 每种开发范型都有它的支持者和用户：
❖ 每种开发范型都特别适合于某种类型的问题 或子问题；
❖ 每种开发范型都用不同的方式考虑问题； ❖ 每种开发范型都使用不同的方法来分解问题
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软件工程讲义01[1]
❖ 每种开发范型都导致不同种类的块、过程、 产生规则。
▪ 系统开发时通常把大型问题分解成一组子问题。 对于每个子问题采用适当的软件开发范型。
螺旋模型沿着螺线旋转，自内向外每旋转一圈 便开发出更完善的一个新版本。 ❖ 制定计划 ❖ 风险分析 ❖ 实施工程 ❖ 客户评估
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软件工程讲义01[1]
决定目标、 方案和限制
评价方案 识别风险 弱化风险
计划下一阶段
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集成 测试
开发、验证、 下一级产品
软件工程讲义01[1]
模型检查
程序变换 程序变换 程序变换
软件需求 形式化说 明 (M0)
软件设计 形式化说 明 (M1)
(M2)
……
(Mn)
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软件工程讲义01[1]
基于第四代技术的模型
▪ 第四代语言 (4GL) 是在大型数据库管理系统的 基础上发展起来的，是一种面向结果的非过程 性语言。它独立于具体的处理机，有丰富的软 件工具支持，能统一利用和管理各种数据资源 并能适应不同水平用户的需要。
▪ 以4GL为核心的软件开发技术成为第四代技术 (4GT)，采用4GT的软件开发模型如图。
▪ 软件开发人员在定义软件需求，给出需求规格 说明之后，4GT工具可将该需求规格说明自动
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软件工程讲义01[1]
转换为程序代码。这大大减少了分析、设计、 编码和测试的时间。 ▪ 以4GL为核心的软件开发技术成为第四代技术 (4GT)，采用4GT的软件开发模型如图。
软件工程过程包含四种基本的过程活动： ❖ plan : 软件规格说明 ❖ do : 软件开发 ❖ check : 软件确认 ❖ action : 软件演进
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软件工程讲义01[1]
软件生存周期包含三个阶段：软件定义、软件 开发及软件运行维护。
软件生存周期模型是软件工程思想的具体化， 是跨越软件生存周期的系统开发、运行、维护 所实施的全部活动和任务的过程框架。
过 程
过程
则 提供高质量的工程支持 程
重视软件工程的管理
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软件工程讲义01[1]
▪ 软件工程框架给出了软件工程三个主要方面。
1) 软件工程目标—包括可用性、正确性和合算性， 规定了软件工程实践的结果（即软件）应具有 的基本性质；
2) 软件工程过程—包含的基本活动有需求、分析 与设计、实现、确认与测试、维护与支持；
收集需求 “设计”策略 用“4GL”实现
测试
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快速应用开发（ RAD ）模型
▪ 快速应用开发模型是一种增量开发模型，该模 型开发软件大量使用了可复用的构件。
▪ 每一个增量的开发经历五个阶段： ❖ 业务建模 对业务功能的信息流建模。 ❖ 数据建模 对业务的数据对象和关系建模。 ❖ 过程建模 描述完成业务功能的数据变换。 ❖ 应用生成 应用构件和自动化工具建造。 ❖ 测试与反复 对新构件和接口进行测试。
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软件工程原则
软件工程原则有： ❖ 抽象与自顶向下、逐层细化 ❖ 信息隐蔽和数据封装 ❖ 模块化 ❖ 局部化 ❖ 确定性 ❖ 一致性和标准化 ❖ 完备性和可验证性
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软件工程讲义01[1]
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
▪ SWEBOK 把软件工程学科的主体知识分为 10 个知识领域这 10 个领域包括：软件需求，软 件设计，软件构造，软件测试，软件维护，软 件配置管理，软件工程管理，软件工程过程， 软件工程工具和方法，软件质量。
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软件工程讲义01[1]
软件工程过程与软件生存周期
ISO 9000定义：软件工程过程是把输入转化为 输出的一组彼此相关的资源和活动。
常用的软件生存周期模型有瀑布模型，演化模 型，螺旋模型，增量模型，喷泉模型，快速应 用开发（ RAD ）模型。
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软件工程讲义01[1]
瀑布模型
1. 各项活动按自上而下，相互衔接的固定次序， 如同瀑布逐级下落，每项活动均处于一个质 量环（输入-处理-输出-评审）中。
2. 阶段间具有顺序性和依赖性。 3. 推迟实现的观点。 4. 每个阶段必须完成规定的文档；每个阶段结
西达不到用户要求 (人的问题、技术问题)
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软件工程讲义01[1]
软件工程定义
▪ 1968 年德国人 Bauer 在北大西洋公约组织会议 上的定义： "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"。
▪ 1983 年 IEEE 的软件工程定义： "软件工程是 开发，运行 , 维护和修复软件的系统方法"。
分析
设计
编码
测试
增量3 交付
增量4
分析 设计
编码
测试
增量4 交付
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日历时间
软件工程讲义01[1]
喷泉模型
体现了迭代和无间隙的特性。 系统某个部分常常重复工作多次，相关对象在
每次迭代中随之加入演进的软件成分。 无间隙是指在各项开发活动，即分析、设计和
编码之间不存在明显的边界。 喷泉模型是对象驱动的过程。
从软件开发的观点看，它就是使用适当的资源 （包括人员、硬软件工具、时间等），为开发 软件进行的一组开发活动，在过程结束时将输 入（用户要求）转化为输出（软件产品）。
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软件工程讲义01[1]
软件工程过程定义了: 方法使用的顺序、要求 交付的文档资料、为保证质量和适应变化所需 要的管理、软件开发各个阶段完成的里程碑。
3) 软件工程的四条原则--采用适宜的开发模型， 使用恰当的开发方法，提供高质量的工程支持， 实施有效的工程管理，从四个方面指导每一项 工程的活动，以实现软件工程目标。
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软件工程讲义01[1]
软件工程的知识结构
▪ 2001年5月ISO/IEC JTC 1发布了《SWEBOK 指南 V0.95（试用版）》，即 Guide to the Software Engineering Body of Knowledge 。
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软件工程讲义01[1]
定义基 本需求
将需求 对应到 各增量
设计系 统架构
开发其 中一个 增量
检验和 确认该 增量
将增量 集成到 系统中
确认集 成后的 系统
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软件工程讲义01[1]
系统和信息工程 增量1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分析
设计
编码
测试
增量1 交付
增量2
分析
设计
编码
测试
增量2 交付
增量3
过程性范型把软件视为处理流，定义成由一系 列步骤构成的算法。每一步骤都是带有输入和 输出的一个过程，把这些步骤串联在一起可产 生贯通于整个程序的控制流。
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软件工程讲义01[1]
面向对象范型把标识和模型化问题领域中的实 体做为系统开发的起点，面向对象系统中的对 象是数据抽象与过程抽象的综合。
业务和产品需求在变化中，采用线性开发方 式是不实际的。
快速实现和提交一个有限的版本，可以应付 市场竞争的压力。
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软件工程讲义01[1]
停止
开始
产生样品
需求的采集 与细化
快速设计
加工原型
建造原型
客户评价原型
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螺旋模型
螺旋模型将瀑布模型与演化模型结合起来，并 且加入两种模型均忽略了的风险分析。
束前完成文档审查。
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软件工程讲义01[1]
需求定义 系统与软件设计 实现与单元测试 集成与系统测试 运行与维护
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软件工程讲义01[1]
演化模型
演化模型是迭代的，软件必须经过不断演化 才能完善。
演化模型先开发一个“原型”软件，完成部 分主要功能，展示给用户并征求意见，然后 逐步完善，最终获得满意的软件产品。
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2020/12/19
软件工程讲义01[1]
▪ 软件按功能分类：应用软件、系统软件、支撑 软件。
软件的发展经历了三个阶段：程序设计阶段、 程序系统阶段、软件工程阶段。
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软件工程讲义01[1]
▪ 软件工程概念的出现源自软件危机。 ▪ 软件危机的主要特征
❖ 软件开发周期大大超过规定日期; ❖ 软件开发成本严重超标; ❖ 软件质量难于保证； ❖ 失败的根本原因在于：开发人员写出的东
覆盖、因果图 6. 可靠性分析：估算测试前程序中潜在错误 7. OMT建模：对象模型、动态模型（状态图、事件
追踪图） 8. UML建模：用例图、类图、顺序图、活动图
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软件工程讲义01[1]