软件开发模型

按规定的各项需求，逐项进行有效性测试，决 定已开发的软件是否合格，能否交付用户使用。
运行／维护
纠正性维护 运行中发现了软件中的错误需 要修正；
适应性维护 为了适应变化了的软件工作环 境，需做适当变更；
完善性维护 为了增强软件的功能需做变更。
按照传统瀑布模型开发软件的特点
1.阶段间具有顺序性和依赖性。 2.推迟实现的观点。 3.每个阶段必须完成规定的文档;每个阶段结束
编写设计说明书，提交评审。
程序编写
把软件设计转换成计算机可以接受的程序代 码，即写成以某一种特定程序设计语言表示 的“源程序清单”；
写出的程序应当是结构良好、清晰易读的， 且与设计相一致的。
软件测试
单元测试，查找各模块在功能和结构上存在的 问题并加以纠正；
组装测试，将已测试过的模块按一定顺序组装 起来；
前完成文档审查,及早改正错误。
传统瀑布模型开发软件带来的问题：
过程基本不可迭代 需求在开始的不确定性 错误到最后才能发现 开发进程呈现塞阻状态
软件生存期循环
） 2. 快速原型模型（Rapid Prototype Model
听取用 户意见
建造/修改 原型
用户测试 运行原型
原型模型
原型产生步骤
当定义了一个类后，又需定义一个新
汽车
载人
载货
客车
货车
类，这个新类与原来的类相比，只是增 小，速度快
大，速度慢
加或修改了部分属性和操作，这时可以 用原来的类派生出新类，新类中只需描
小轿车 大客车
述自己所特有的属性和操作。
新类称为子类或派生类，原来的类称为基类。派生可以一直进行下去， 形成一个派生树。
继承性大大简化了对问题的描述，大大提高了程序的可重用性，从而 提高了程序设计、修改、扩充的效率。
第二章 软件开发模型
教学内容：
§ 2.1 软件生存周期 § 2.2 传统软件开发模型 § 2.3 软件演化模型 § 2.4 面向对象开发模型 § 2.5 形式化方法模型
软件生存周期(Software Life Cycle)：
软件产品或软件系统从开始计划起，投入 使用到被淘汰的全过程。
面向对象的编程（OOP）
编程阶段实现由设计表示到面向对象程序设计语言描述的转换。
面向对象的测试（OOT）
测试的任务在于发现并改正程序中的错误。
面向对象的维护（OOSM）
3 “面向对象”程序设计的特点
(1)封装性 (2) 继承与派生性 (3) 多态性
3 “面向对象”程序设计的特点
封装性
对象是一个封装体，在其中封装了 该对象的属性和操作。通过限制对属性 和操作的访问权限，可以将属性“隐藏” 在对象内部，对外提供一定的接口，在 对象之外只能通过接口对对象进行操作。
C++通过建立数据类型——类来支持 封装和数据隐藏。封装性增加了对象的 独立性，从而保证了数据的可靠性。一 个定义完好的类可以作为独立模块使用。
内 动机 作械
零 件
外 读调 表节 盘旋
钮
3 “面向对象”程序设计的特点
继承与派生
以汽车为例看客观世界描述事物的方式： 面向对象程序设计提供了类似的机制：
3 “面向对象”程序设计的特点
多态性
多态性指，同一个消息被不同对象接收时，产生不同 结果，即实现同一接口，不同方法。
计 算 高中生 平均成绩
语文、数学、英语、政治、 物理、化学、生物
3 “面向对象”程序设计的特点
多态性
多态性指，同一个消息被不同对象接收时，产生不同 结果，即实现同一接口，不同方法。
2 面向对象的软件开发方法
面向对象的分析（OOA）
分析阶段的主要任务是按照面向对象的概念和方法，从问题中识别 出有意义的对象，以及对象的属性、行为和对象间的通信，进而抽象出 类结构，最终将它们描述出来，形成一个需求模型。
面向对象的设计（OOD）
设计阶段从需求模型出发，分别进行类的设计和应用程序的设计。
可重用部件组装模型(构件集成模型)
构件集成模型产生的可能性： 经过适当设计和实现的类也可以称为构件，他们
在某个领域中具有一定的通用性，可以在不同的计算 机软件系统中复用。将这些构件储存起来变成一个构 件库，就为基于构件的软件开发模型提供了技术基础。
基于构件的开发技术
问题域
查到构件
组装系统
识别构件
可行性研究与计划
定义阶段
需求分析
设计
开
发
阶
编码
段
测试
维护阶段
运行维护
制定计划
确定要开发软件系统的总目标； 给出功能、性能、可靠性以及接口等方面的要
求； 完成该软件任务的可行性研究； 估计可利用的资源 (硬件，软件，人力等)、
成本、效益、开发进度； 制定出完成开发任务的实施计划，连同可行性
形式化规格语言及其变换技术
•基于模型的规格说明及其变换技术 •基于代数结构及其变换技术 •基于时序逻辑的规格说明和验证技术 •基于可视形式化技术
2. 净室模型(形式化的增量开发模型)
基于思想： 力求在分析和设计阶段就消除错误，确保正
确，然后在无缺陷或“洁净”的状态下实现软件 的制作。
三个关键技术：
螺旋模型
项
轴
目
线
入
口
客户交流
要点：
相似于增量模型，是顺序过程与原型过程 的统一，强调版本和版本升级。
用户评估
构造及发布
工程
与增量模型的区别：
计划 •活动划分不同
•更强调“计划”、“风险分析”和“用 户评估” •版本有更明确的目标
风险分析
版本的明确目标： 概念项目→增量项目→维护项目
§ 2.4 面向对象模型
§ 2.4 面向对象模型
为什么要引入面向对象的设计方法 面向对象的设计方法与面向过程 的设计方法有什么关系
面向过程程序设计缺点的根源在于数据与数据处理 分离。
面向对象程序设计模拟自然界认识和处理事物的方 法，将数据和对数据的操作方法放在一起，形成一个 相对独立的整体——对象（object），同类对象还可 抽象出共性，形成类（class ）。一个类中的数据通 常只能通过本类提供的方法进行处理，这些方法成为 该类与外部的接口。对象之间通过消息（message）进 行通讯。
•置于统计过程控制之下的增量开发； •基于函数的规范、设计、验证； •统计测试和软件认证。
净室模型
增量 #1
需求
盒结构 规约
形式化 设计
正确性 验证
收集
测试计划
代码 检查
统计性
使用测 验证
试
增量 #2
需求
盒结构 规约
形式化 设计
正确性 验证
收集
测试计划
代码 检查
统计性
使用测 验证
试
.
.
..
.
.
..
喷泉模型(Fountain Model) 可重用部件组装模型 (构件集成模型
Component Integration Model)
喷泉模型
要点： •体现认识事物的往返过程 •开发活动之间的无间隙性和循环迭代性 •适用于面向对象的开发过程 •强调无明显的活动阶段划分
演化
维护 确认 实现 设计 分析
研究报告，提交管理部门审查。
需求分析和定义
对用户提出的要求进行分析并给出详细的定义； 编写软件需求说明书或系统功能说明书及初步
的系统用户手册； 提交管理机构评审。
软件设计
概要设计 — 把各项需求转换成软件的体系结 构。结构中每一组成部分都是意义明确的模块， 每个模块都和某些需求相对应；
详细设计 — 对每个模块要完成的工作进行具 体的描述，为源程序编写打下基础；
结合瀑布模型与快速原型的基础上增加了风险分析
螺旋模型
螺旋模型沿着螺线旋转，在四个象限上分别表 达四个方面的活动，即：
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
风险分析──分析所选方案，考虑如何识别和 消除风险
实施工程──实施软件开发 客户评估──评价开发工作，提出修正建议
第一次只是试验开发，其目标只是在于探索可 行性，弄清软件需求；
第二次则在此基础上获得较为满意的软件产品。
演化模型
增量模型(Incremental Model) 螺旋模型(Sprial Model)
1. 增量模型(递增模型)
先完成一个系统子集的开发，再按同样的开发步骤 增加功能 (系统子集),如此递增下去直至满足全部系 统需求。
计 算 大学生 平均成绩
高数、英语、计算机、线 性代数
3 “面向对象”程序设计的特点
继承和多态性组合，可以生成很多相似但 又独一无二的对象。继承性使得这些对象可 以共享许多相似特性，而多态又使同一个操 作对不同对象产生不同表现形式。这样不仅 提高了程序设计的灵活性，而且减轻了分别 设计的负担。
面向对象模型
快速原型模型带来的问题：
•需要足够的人力资源 •用户和设计都成为关键 •适用于MIS形式的系统
§2.3 软件演化模型 传统开发模型共同特征：线性思维而
大部分复杂软件采用渐增式或迭代的开发方法
演化模型
由于在项目开发的初始阶段人们对软件的需求 认识常常不够清晰，因而使得开发项目难于做 到一次开发成功，出现返工再开发在所难免。 做两次；
可重用部件组装模型
用户 通信
计划
风险 分析
用户 评估
产品开发及发布
标志候 选构件
进行下 一次迭代
查找 构件
将新构件 存入库中
若存在则 提取构件
若不存在则 构造构件
§ 2.5 形式化方法模型
•转换模型(Transformational Model) •净室模型(Cleanroom Model)
转换模型
系统的总体设计在初始子集设计阶段就应作出设想。
增量演化模型
增量1 分析
设计
增量2 分析
要点：
•顺序过程和原型过程相结合
•强调版本升级
编码
测试
•每个版本的开发遵循顺序过程
第1个增量的发布
设计
增量3 分析
编码
设计 增量4
分析
测试 第2个增量的发布
编码
测试 第3个增量的发布
设计
编码
测试 第4增量的发布
2. 螺旋模型
查找构件
未查到构件
生成构件
要点： • 基于软件复用性 • 形成统一开发过程 • 产生统一建模语言
Hale Waihona Puke Baidu
构件库
可重用部件组装模型(构件集成模型)
构件(components)：可重用的软件成份 可复用性（Reusability） 集成化软件开发环境（ISEE）
可重用部件组装模型(构件集成模型)
它融合了螺旋模型的很多特征，支持软件开发 的迭代方法
对象
手表
具体到一只圆形的或方形的手表
手表共有的属性（表针、旋钮、内部结构） 和行为（调节旋钮）
一块手表
1基 本 概 念
消息
我们把对象之间产生相互作用所传递的信息称做消息。
发送消息
接收并响应消息
启动
1基 本 概 念
消息
我们把对象之间产生相互作用所传递的信息称做消息。
发送消息
接收并响应消息
转向
2 面向对象的软件开发方法
1基 本 概 念
对 象（object） 类（class） 消 息（message）
1基 本 概 念
对象
属性
表针 旋钮 其他机械机构
行为 调节旋钮
1基 本 概 念
类
类是一个抽象的概念，用来描述某一类对象所共有的、 本质的属性和行为。
类的一个具体实现，称为实例
类
描述这类对象共有的、本质的属性和行为
➢ 螺旋模型实例：显像管生产监测系统 （面向对象软件）
系统流程图
早于DFD的一种建模工具。 以图形方式说明系统中的控制流和数据流。
系统流程图示例 启动定货销售
软件生存周期为各项开发活动流程确定一 个合理的框架，软件生存期模型/软件开发 模型（ Software Development Model）。
教学目的及要求： ✓ 了解软件生存周期，软件开发模型。
§ 2.1 软件生存周期
§ 2.2 传统软件开发模型
1.瀑布模型 (Waterfall Model)
结合形式化软件开发方法和程序自动 生成技术的一种软件开发模型。
它用严格的、数学的表示体系来表示 软件规格说明，然后进行一系列自动或半自动 的程序变换，最后转换为计算机系统能够接受 的目标程序系统。
1. 转换模型
与需求比 较后修正
形式化开发记录
变换n
形式化 规格说明
系统需求
变换2 变换1
测试
目标系统
.
.
..
增量 #1
需求
盒结构 规约
形式化 设计
正确性 验证
收集
测试计划
代码 检查
统计性
使用测 验证
试
新的开发模型（技术）
• 并行开发技术 • 基于构件的开发技术 • 形式化方法技术 • 第4代技术 • 过程技术工具
§ 2.6 开发模型选用实例 (P27- P29)
➢ 瀑布模型实例：教材购销系统（面向过 程软件）
面向对象软件开发的根本合理性在于它符合可观 世界的组成方式和大脑的思维方式。
在大型程序开发过程中，编码只是其中很小一部 分，应当采用工程化的方法，并将面向对象的思想 贯穿于软件开发全过程，这就是面向对象的软件工 程。
面相对象的软件工程同样遵循分层抽象、逐步细 化的原则。软件开发过程包括以下五个阶段：