软件构造 第一章复习与总结

[软件构造] 02 第一章复习与总结

较之往年的课程，2020年的软件构造课程砍掉了两个实验，删掉了三章内容，但同时增加了三次的习题课。第一次习题课在第2周，内容为关于Java、Eclipse、JUnit的习题课，主要是为了帮助同学们熟练开发环境和工具的使用。第二次习题课在第7周，这一周只安排了一次习题课，同时课程正好进行到了一半，因而这一周是对之前的讲过的前三章内容复习的一个黄金的时机。论语说：“温故而知新”，对之前内容的总结既可以洞察到一些新的观念和想法，也为后七周的继续学习奠定扎实的基础，同时也可以减少期末复习时的负担。因而我打算在这周用三篇博客对前三章的内容进行一个总结。

Chapter 1: Views and Quality Objectives of Software Construction

第一章 软件构造的视图和质量目标

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1.1 Multi Dimensional Views of Software Construction

这一节最重要的知识点全部涵盖在下面的这张图中，因此只需要以这张图为中心，依次按照3个维度生成的8个不同的格子进行总结，穿针引线地复习即可。

1. Build-time, moment, and code-level view

• 词法 Lexical-oriented source code:最基本的源代码中的语句，变量和各种操作符等。
• 语法 Syntax-oriented program structure: AST 抽象语法树
• 语义 Semantics-oriented program structure: UML中的Class Diagram类图，通过它描述程序中的类、接口、属性、方法以及它们之间的各种关系。

• 该视图中前两个方面为关于词法、语法的研究，具体属于编译原理课程的内容，因此在此课程中并不会讲到，在此只是提出这些概念，在脑海中有一个印象。
• UML类图在本课程中也不做强行要求，只要能大致看懂即可，建议阅读关于UML类图的这篇文章，大体了解其中提到的泛化（Generalization）, 实现（Realization），关联（Association)，聚合（Aggregation），组合(Composition)，依赖(Dependency)这六种关系。

2. Build-time, period, and code-level view

• Code churn 代码变化:从一个版本到另一个版本的代码行的增删改查等变化。（在Github上点击每一个commit即可查看当前版本与其上一个版本之间的代码变化）

3. Build-time, moment, and component-level view

• source code $\Rightarrow$files $\Rightarrow$directories
• files $\Rightarrow$packages $\Rightarrow$components $\Rightarrow$sub-systems
• reusable modules $\Rightarrow$libraries
• static linking:静态链接，在计算机系统课中学习过专门讲述了链接过程的一章，缺点显而易见，如代码与库之间耦合在一起，不能彼此进行修改，占据多余的磁盘和内存空间等等。
• Component diagram:UML中的组件图

• Libraries:库包含了一组可重用的方法，可以通过maven来对各种不同的库进行管理，只需要在dependency中添加依赖即可。
• UML组件图也只需要能看懂即可。

4. Build-time, period, and component-level view

• Software Configuration Item (SCI，配置项)
• Version Control System (VCS)

该部分内容第二章会具体讲到如何对配置项进行管理，以及以Git为例的版本控制系统的使用。

5. Run-time, moment, and code-level view

• Snapshot diagram:快照图，内存中的程序运行时的变量层面的状态
• Memory dump:内存信息转储，通常是在程序由于特定的内部错误或信号中断时自动生成的，但也可以自己创建

6. Run-time, period and code-level view

• Sequence diagram:UML中的时序图
• Execution trace:执行跟踪

7. Run-time, moment, and component-level view

• Deployment diagram:UML中的部署图

8. Run-time, period, and component-level view

• Event log:事件日志

• Execution trace和Event log二者有相似之处，但也有不同之处。其中最重要的一点是：Execution trace关注的是代码层面，而Event log关注的是系统/组件层面。

1.2 Quality Objectives of Software Construction

这一节主要就是给出了软件构造中要考虑的各种各样的质量目标，因而只需要大概了解有哪些质量目标和对应的技术，在课程后四章会具体讲述面向不同的质量目标的具体的实现技术。

1. 外部质量因素和内部质量因素的关系

• 外部质量因素可以明显地被用户感知到，因而说它影响用户。eg: GUI,speed,ease of use
• 内部质量因素影响软件本身和它的开发者。eg: modular, readable
• 外部质量取决于内部质量，也就是说要想提高外部质量，首先要提高软件的内部质量。

2. 外部质量因素有哪些？

• Correctness 正确性：首要的也是最重要的质量目标，严格执行spec规定的行为。
  技术：测试与调试，防御式编程，形式化推理与检查
• Robustness 健壮性：对spec未覆盖的情形做出恰当的反应，主要体现在对异常情况的处理。
  技术：Exception handling异常处理
• Extendibility 可扩展性：Ready for change为将来可能的变化做好准备。
  技术：Design simplicity简约主义设计，Decentralization分离主义设计
• Reusability 可复用性：Don’t Re-invent the Wheel不要重复造轮子，学会利用在现成的代码基础上进行开发。
  技术：第四章中的各种设计模式
• Compatibility 兼容性：
  技术：各种各样的标准，协议
• Efficiency 效率：时间和空间折中(算法和操作系统方面考虑的主要问题)，性能
  技术：高效的算法，尽量少的I/O操作等
• Portability 可移植性
• Ease of use 易用性
• Functionality 功能性
• Timeliness 及时性

3. 内部质量因素
代码行数，复杂性，内聚性，耦合性（期望达到高内聚低耦合），可理解性，规模等

4. 质量因素之间的折中
不可能达到十全十美，中庸之道不乏是是一种很好的选择。
虽然需要折中，但正确性绝不能与其他质量因素折中。

5. 本课程的五大质量目标

• easy to understand
• cheap for develop
• ready for changes
• safe from bug
• efficient to run

因删除三章的内容，所以实际讲述的面向质量目标的技术只有cheap for develop，ready for changes，safe from bug，但这五种在第三章都或多或少地有所涉及。