软件工程（二）软件生存周期与软件过程

软件生存周期

一个软件从开始立项起，到废弃不用为止，统称软件的生存周期。典型的软件生存周期的主要活动包括：

1. 需求分析

   明确用户需要解决的问题，分析员根据对问题的理解提出关于系统目标与范围的说明，从用户视角对需求进行定义和分析，用需求模型的形式准确地表达出来

2. 软件分析

   在需求模型的基础上，从开发人员视角对软件需求模型进行分析，建立于需求模型一致，与实现无关的软件分析模型。它既是对软件系统逻辑模型的描述，也是下一步进行系统设计的依据

3. 软件设计

   将软件分析模型转变为考虑具体实现技术和平台的软件设计模型

4. 编码

   编码就是按照选定的程序设计语言和可复用软件架构包，把设计文档翻译为源程序

5. 软件测试

   除针对模块 / 对象错误的单元测试应与编码同时进行外，还要执行集成测试、确认测试和系统测试等步骤

6. 运行维护

   作为生存周期的最后一个阶段，运行维护阶段的任务主要是做好软件维护，使软件在整个生存周期内都能满足用户的需求，并延长其使用寿命。每次维护都应遵循规定的程序，填写或更改相关文档

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软件过程

软件过程可理解为围绕软件开发所进行的一系列活动，也常把软件过程称为 “ 软件开发模型 ”

传统软件模型

1. 瀑布模型

   基于软件生存周期的线性开发模型，特点是将整个过程严格划分阶段，与软甲生存周期的特点是一致的，现简述如下：

   1. 阶段间的顺序性：各阶段的活动分步完成；前一阶段活动没有结束，后一阶段活动就不能进行
   2. 阶段间的依赖性：前一阶段的输出文档是后一阶段的输入文档，只有当前一阶段有正确输出时，后一阶段才能获得正确结果。如果某一阶段出现问题，往往要追溯到它之前的一些阶段，必要时可能要修改此前已经完成的文档
   3. 推迟实现的观点：过早地编码容易导致返工，甚至造成灾难性后果。把待开发软件的逻辑设计与物理实现清楚的区别开来，即再需求分析和软件设计阶段只考虑系统的逻辑模型，等到编码阶段再来完成程序清单​
   4. 保证质量的观点：每一阶段必须完成规定的文档。每一阶段都要对完成的文档进行复审​

2. 快速原型模型

   先建立能够反映用户主要需求的原型，让用户实际观察未来系统的概貌，以判断哪些功能是符合需要的，哪些方面还需要改进。然后将原型反复改进，直至建立完全符合用户要求的新系统。原型系统只包括未来系统的主要功能及系统的重要接口，不包括系统细节

3. 原型模型带来的启示

   改变了生存周期等同于过程模型的习惯性思维，使人们认识到生存周期只指出整个周期应包含哪些活动，并未规定这些活动应该发生多少次。软件开发人员的任务就是通过对软件过程的重新安排，使之更适合于待开发的软件系统

软件演化模型

遵循迭代的思想方法，使所开发的软件在迭代中逐步达到完善

1. 增量模型

   是瀑布模型的顺序特征与快速原型法的迭代特征相结合的产物。把软件看作一系列相互联系的增量，在开发过程的各次迭代中，每次完成其中一个增量

   例如，如果用增量模型开发一个大型文字处理软件，第一个发布的增量可能实现基本的文件管理、文档编辑与生成功能；第二个增量具有更加完善的文档编辑与生成能力；第三个增量完成拼写检查与文法检查；第四个增量实现页面布局等高级功能，其中任一增量的开发流程均可按瀑布模型或快速原型法完成
   

2. 螺旋模型

   结合瀑布模型与快速原型模型基础上演变而成。从总体上看，螺旋模型是一种典型的迭代模型。每迭代一次，螺旋线就前进一周。当项目按照顺时针方向沿螺旋线移动时，每轮螺旋均包含计划、风险分析、建立原型、用户评审四种活动，按以下顺序周而复始，直到实现最终产品

   1. 计划：用于选定本轮螺旋所定目标的策略，包括确定待开发系统的目标、选择方案、设定约束条件等
   2. 风险分析：评估本轮螺旋可能存在的问题，必要时可通过建立一个原型来确定风险的大小，据此决定是按原定目标执行，还是修改目标或终止项目。螺旋模型重视风险分析，目的是要了解、分析并设法降低和排除风险
   3. 建立原型：建立一个原型来实现本轮螺旋的目标。例如，第一圈可能产生产品的需求规格说明书，第二圈可能实现产品设计，等等
   4. 用户评审：由用户评价前一步的结果，同时计划下一轮的工作

3. 构件集成模型（主要适用于面向对象的软件开发）

   对象技术将事务封装成包含数据和加工该数据的方法的对象，并抽象成为类。经过适当设计和实现的类，也可称为构件。构件在某一领域具有一定通用性，可以在不同计算机软件系统中复用。将这些构件存储起来构成一个构件库，利用预先封装好的构件来构造应用系统。构件集成模型融合了螺旋模型的不少特点，也支持软件开发的迭代方法

形式化方法模型

前边所述都属于非形式化方法模型，旨在用工程方法生产出质量高、易维护的软件产品，多流行与工业界。形式化方法模型以程序变换技术为主要研究内容，多流行于学业界，本文仅做简单介绍

1. 转换模型

   采用严格的数学方法来表示软件需求规格说明书，然后进行一系列自动或半自动的程序变换，最终将需求规格说明书转换为计算机系统能接受段地目标程序系统

2. 净室模型

   与增量模型一样，净室开发把软件看作一系列增量，每个增量是一个用形式化方式表示的 “盒” 。这种盒是在某个特定的抽象层次上对系统的一次封装，按照约定的盒结构逐步进行开发，通过认证后即是最终的增量产品。其基本思想是力求在分析和设计阶段就消除错误、确保正确，在无缺陷的洁净状态下实现对软件的制作

统一过程和敏捷过程

除了上面介绍的七种软件开发模型外，之后又出现了两种与之前迥异的软件过程模型 —— 统一过程和敏捷过程，关于它们的介绍请看

统一软件开发过程（RUP）分析

敏捷软件开发与极限编程