第2讲 软件开发工具的功能与结构

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（1）需求分析工具 需求分析工具是在系统分析阶段用来严格定义需求规格的工具， 能将应用系统的逻辑模型清晰地表达出来。由于系统分析是系统开 发过程中最困难的阶段，它的成功与否往往是决定系统成败的关键， 因此需求分析工具应包括对分析的结果进行一致性和完整性检查， 发现并排除错误的功能。 属于系统分析阶段的工具主要包括数据流程图（DFD）绘制与分 析工具、图形化的E-R图编辑和数据字典的生成工具、面向对象的 模型与分析工具以及快速原型构造工具等。例如美国Logic Works 公司的ERwin和BPwin就是基于数据结构设计方法的双向的数据库 设计工具，它能进行E-R图的绘制，直接生成各种数据库的关系模 式，还能从现有的数据库应用系统生成相应的E-R图。
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2.基于集成程度划分的工具 目前，还应充分利用各种专用的软件开发工具。至于 开发与应用集成化的软件开发工具是应当努力研究与探 索的课题，而要集成化地、统一地支持软件开发全过程 的工具，还是相当困难的。 集成化程度是用户接口一致性和信息共享的程度，是 一个新的发展阶段。集成化的软件开发工具要求人们对 于软件开发过程有更深入的认识和了解。开发与应用集 成化的软件开发工具是应当努力研究与探索的课题，集 成化的软件开发工具也常称为软件工作环境。
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(2) 信息库及其管理 信息库也称为中心库、主库等。本意是用数据库技 术存储和管理软件开发过程的信息。信息库是开发工具的 基础。 信息库存储系统开发过程中涉及四类信息。 第一类是关于软件应用领域与环境状况的； 第二类是设计成果; 第三类是运行状况的记录; 第四类是有关项目和版本管理的信息. 信息库的许多管理功能是一般数据库管理系统己经 具备的，作为开发工具的基础，在以下两方面功能更强。 一是信息之间逻辑联系识别与记录; 二是定量信息与文字信息的协调一致。
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(1)可视化编程工具 可视化编程工具的典型代表有VB(Visual Basic）， PB(Power builder)和Delphi，它们是Windows环境中最 快的Windows用程序生成工具。可视语言和可视编程使 用户只关心特定问题的解决，而不再被计算机及计算机 语言所困扰，大大简化了程序员的编程。 VB是一个实用可视编程的工具。它除具有可视化编 程环境的基本功能外，还包含功能强大的数据库管理功 能，可以方便地创建数据库应用程序；它支持多用户， 以面向事务方式对不同格式数据库进行存取，并率先支 持对象链接与嵌入OLE及32位编程；它支持ODBC，并 可嵌入SQL，大大减轻了编程工作。
4.基于应用领域划分的工具 按应用领域的不同，应用软件可分为：事务处理、 实时应用、嵌入式应用软件等 。其中事务处理范围最 广，从工资、仓库、会计等单项管理到具有决策能力 的管理信息系统（MIS） ，还有收银处的各种计费软 件、储蓄所使用的存款软件等，均属此类 。 下面简单介绍一些实用的开发工具：主要是系统实 施阶段用于程序编制的开发工具。
第2讲 软件开发工具的功能与结构
1．基本功能 2．一般结构 3. 工具分类 4.集成化的CASE环境
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2.1基本功能
软件开发工具的基本功能可以归纳为以下五个方面： (1) 提供描述软件状况及其开发过程的概念模式，协助开发人员认 识软件工作的环境与要求、管理软件开发的过程。 (2) 提供存储和管理有关信息的机制与手段。软件开发过程中涉及 众多信息，结构复杂，开发工具要提供方便、有效的处理这些信 息的手段和相应的人机界面。 (3) 帮助使用者编制、生成和修改各种文档。开发过程中大量的文 字材料、表格、图形常常使人望而却步，人们企望得到开发工具 的帮助。 (4) 生成代码，即帮助使用者编写程序代码，使用户能在较短时间 内半自动地生成所需要的代码段落，进行测试和修改。 (5) 对历史信息进行跨生命周期的管理，即管理项目运行与版本更 新的有关信息，以便于信息与资源的充分利用。
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(4) 项目管理与版本管理 项目管理与版本管理是跨生命周期的信息管理， 关键是历史信息的处理。在大型软件开发过程中，各 个阶段的信息要求不同。 项目数据库记录项目进展的各种有关信息，如各 阶段的预期进度、实际进展情况。项目负责人应随时 掌握这些情况，发现问题，组织解决。 关于版本的信息，主要内容有各版本的编号、功 能改变、模块组成、文档状况、产生时间、用户数量、 用户反映等。它也可以作为项目数据库的一部分来处 理。
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2.3 工具分类
对软件开发工具可以从不同的角度来进行分类， 其中比较普遍使用的有以下四种分类方法： 1.基于工作阶段划分 软件工作是一个长期的、多阶段的过程，各个阶 段对信息的需求不同，相应的工具也不相同。基于其 工作阶段，可以分为需求分析工具、设计工具、编码 工具、测试工具、运行维持工具和项目管理工具。
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文档形成的功能比代码生成更复杂一些。文档 是给人看的，必须符合人的工作习惯与要求，否则 没有实用价值。文档有文章、表格、图形三大类。 表格比较容易按信息库当前的内容输出。随着计算 机绘图功能越来越强，画图也不是困难问题了。文 章最难处理。目前的文档生成器，大多数只能提供 一个标准的框架，提醒人们完整地、准确地表达设 计思想。
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（2）设计工具 设计工具是用来进行系统设计的，将设计结果描述出来形成设计说 明书，并检查设计说明书中是否有错误，然后找出并排除这些错误。 其中属于总体设计的工具主要是系统结构图的设计工具；详细设计的 工具主要有HIPO图工具、PDL支持工具、数据库设计工具及图形界面 设计工具等。 （3）编码工具 在程序设计阶段，编码工具可以为程序员提供各种便利的编程作业 环境。 属于编码阶段的工具主要包括各种正文编辑器、常规的编译程 序、链接程序、调试跟踪程序以及一些程序自动生成工具等，目前广 泛使用的编程环境是这些工具的集成化环境。在数据库应用开发方面 还有支持数据访问标准化的软件工具，比如美国INTERSOLV公司的 ODBC（开放数据库互连方案）产品能支持多种异构数据源和各种操 作系统，它提供的统一编程接口的开发环境避免了涉及访问和操作众 多的DBMS的具体细节，使在某种平台上开发的DBMS应用可方便地 移植到其他平台上并支持多达35种不同的数据源。
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PB(PowerBuilder)是一个图形化的应用程序开发环境。使用PB可 以很容易地开发和数据库打交道的商业化应用软件。PB开发的应用 软件由窗口构成，窗口中不仅可以包含按钮、下拉列表框及单选按钮 等标准的Windows控件，还可以有PB提供的特殊的控件。这些特殊 控件可以使应用软件更容易使用，使应用软件的开发效率更高。例如， 数据窗口就是PB提供的一个集成度很高的控件，使用该控件可以很 方便地从数据库中提取数据。 Delphi由 Borland Pascal发展而来，继承其全功能平台特性，弥合 不可视化与全功能平台之间的鸿沟。它具有编译效率高，可执行代码 质量高等优点，在面向数据库基础上，可以开发出任何要求的应用程 序，它可以同时与ODBC数据源(如Oracle，Sybase等)连接并访问数 据，还可通过ODBC与其他一些数据连接。
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3.基于硬件、软件的关系划分的工具 按与硬件和软件的关系，软件开发工具可分两类 ： （1）依赖于特定计算机或特定软件（如某种数据库管 理系统）； （2）独立于硬件与其它软件的软件开发工具 ； 一般来说，设计工具多是依赖于特定软件的，因为它 生成的代码或测试数据不是抽象的，而是具体的某一种 语言的代码或该语言所要求的格式的数据。例如 ORACLE的CASE所生成的是ORACLE代码，HP/9000机 器上的4GL生成的是在HP/9000上可运行的代码。而分析 工具与计划工具则往往是独立于机器与软件的，集成化 的软件开发工具又常常是依赖于机器与软件的。 软件开发工具是否依赖于特定的计算机硬件或软件系 统，对于应用的效果与作用是有直接影响的，因此，这 个问题是研究与使用软件开发工具时必须注意 。 15
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（4）测试工具 软件测试历来是软件质量的保证，它是为了发现错误而执行程 序的过程。测试工具应能支持整个测试过程，包括测试用例的选择、 测试程序与测试数据的生成、测试的执行及测试结果的评价。而目 前很多应用系统是client／server（客户-服务器）环境，实际环境 中每个client站点的软硬件配置可能不同，而且在运行过程中，服 务器都有许多客户机并发访问，因此测试工具功能还应包括并发用 户数对性能的影响、服务器数据量对性能的影响、多个客户端应用 对相互之间的冲突和死锁及网络配置对应用的影响等。 属于测试阶段的工具有静态分析器、动态覆盖率测试器、测试 用例生成器、测试报告生成器、测试程序自动生成器及环境模拟器 等。在Windows client／server应用领域较出色的产品有美国SQA 公司的SQASuite，其中SQATeamTest提供客户端图形用户界面 （GUI）应用的自动化测试手段，SQAclient／server用于多用户并 发运行情况下的测试。
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(3) 文档生成与代码生成 代码生成器(code generator)的基本轮廓。 生成代码依据三方面的材料： 一是信息库中的资料； 二是各种标准模块的框架和构件； 三是通过屏幕输入的信息
框架组件
用户Βιβλιοθήκη Baidu
人机 界面
代码生成器
代码
信息库管理模块
信息库
代码生成器输出的代码可以是某种高级程序设计语言 的代码或某种机器语言环境下的代码。
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(2)数据库管理系统开发工具及语言 目前各种RDBMS产品的工具都己进入4GL及图、文、 声、像并举的时代，快捷的应用开发工具和生成工具唾 手可得，第三方数据库开发工具也是应有尽有。常用产 品有Borland公司推出的dBASE 5.O for Windows； Microsoft 公司的Visual Foxpro5.0、6.0、7.0等中小型应 用数据库。有Oracle Ingres，Sybase，Informix等功能 完善、结构先进的大型DBMS；还有UNIFACE，Power builder等架构在前类DBMS产品之上的，能提供更丰富 的开发环境的第三方数据库开发工具，这类产品还具有 一定的互连各厂家数据库产品的功能。
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（5）运行维护工具 运行维护的目的不仅是要保证系统的正常运行，使系统适应新的变 化，更重要的是发现和解决性能障碍。属于软件运行维护阶段的工具 主要包括支持逆向工程（reverse-engineering）或再造工程 （reengineering）的反汇编程序及反编译程序、方便程序阅读和理解 的程序结构分析器、源程序到程序流程图的自动转换工具、文档生成 工具及系统日常运行管理和实时监控程序等。 （6）项目管理工具 软件项目管理贯穿系统开发生命周期的全过程，它包括对项目开发 队伍或团体的组织和管理，以及在开发过程中各种标准、规范的实施。 具体讲，有项目开发人员和成本估算、项目开发计划、项目资源分配 与调度、软件质量保证、版本控制、风险分析及项目状态报告和跟踪 等内容。 目前支持项目管理的常用工具有PERT图工具、Gantt图工具、软 件成本与人员估算建模及测算工具、软件质量分析与评价工具以及项 目文档制作工具、报表生成工具等。在这个领域中INTERSOLV公司 的产品PVCS就是一套标准的软件开发管理系统，它是一个集成环境， 覆盖了开发管理领域的所有重要问题。
代 码 生 成
其 他 输 出
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(1) 总控部分及人机界面。总控部分及人机界 面是使用者和工具之间交流信息的桥梁。一 个好的开发工具，不仅能帮助使用者完成具 体的开发任务，而且能引导试用者熟悉和掌 握科学的开发方法。 人机界面的设计应遵循三条原则： 第一是面向用户的原则。 第二是保证各部分之间信息的准确传递。 第三是保证系统的开放性和灵活性。
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2.2一般结构

软件开发工具的一般结构:总控部分及人机界面、信息库 (repository)及其管理、代码生成及文档生成、项目管理及 版本管理
系统 状况 设计 成果 运行 状况 项目 版本 信 息 库
使用 查询 用户 人机 界面 总控
一致性 维护
录入 更新
信 息 库 管 理
联 机 查 询
文 档 生 成