軟件工程模型常見的軟件工程模型及特點

軟件工程模型線性順序模型

軟件工程的“線性順序模型”也稱“傳統(tǒng)生命周期模型”，或稱“瀑布模型”，是一種最早的、應用最廣的、支持直線型開發(fā)的過程模型。圖1是關(guān)于軟件開發(fā)階段的線性順序模型。

線性順序模型從系統(tǒng)分析開始，逐步經(jīng)過各個開發(fā)階段到軟件開發(fā)完畢、交付使用止。每個階段的變換結(jié)果是下一個階段的變換的輸入，相鄰的兩個階段具有極其密切的因果關(guān)系。該模型以軟件的需求能夠完全被確定為前提，這種模型的特點是“一瀉千里”、易“下”而幾乎不可能“上”，因此又得名“瀑布模型”。

這種模型在分析和設(shè)計階段需要建立整個系統(tǒng)的視圖，即在初期就建立所有系統(tǒng)組成部分的需求，因為軟件必須與系統(tǒng)的其他組成部分——硬件、數(shù)據(jù)庫、人或其他系統(tǒng)進行交互，然后把這些需求的相關(guān)部分分配給軟件。

這種模型具有以下幾個缺點：

1、在開發(fā)過程中的每個變化會引起不小的混亂。

2、不能接收在項目開始階段中存在的不確定性，即在需求分析階段必須明確軟件系統(tǒng)的全部需

求，實際上這是較難做到的。

3、需求確定后，進行一連串的設(shè)計、實現(xiàn)、測試過程，才能制定出軟件的初始版本，軟件的運行

版本只能到項目開發(fā)晚期得到。如果在這時才發(fā)現(xiàn)錯誤，則錯誤的后果極有可能是災難性的，糾正錯誤

的代價將是非常昂貴的。

4、有些開發(fā)者往往要等待其他人員完成任務后才能進行開發(fā)工作。

5、用戶如果提出修改，則代價往往很大。

軟件工程模型原型模型

原型是一種原始模型，是原始的類型、形式、形狀或例證的描述，是作為后期階段的基礎(chǔ)模型。軟件工程的“原型模型”的基本思想是從用戶處收集到的需求出發(fā)，初步定義軟件的總體目標，然后根據(jù)總體目標進行快速設(shè)計，建造一個能夠反映用戶主要需求并且能夠運行的軟件系統(tǒng)原型。通過運行原型，使得用戶快速了解未來軟件系統(tǒng)的概貌，便于快速判斷需求的正確性、操作的實用性，以及功能是否遺漏、是否需要改進或增強等意見，然后再設(shè)計、修改原型，再運行原型、征求用戶意見，如此重復直至雙方認可。原型模型的整個構(gòu)造過程是一個迭代的過程，圖2描述了原型模型。

原型模型可以幫助用戶和開發(fā)者較快速地獲取雙方理解一致的需求，但不是最終交付的軟件產(chǎn)品。原型作為參考，實際的軟件開發(fā)必須在充分考慮質(zhì)量和可維護性等因素以后才進行。

這種模型的優(yōu)點是：

1、用戶能夠很早就感覺到實際系統(tǒng)的“模式”，開發(fā)者可以很快地建造出一些供以后實際開發(fā)的“模型”；

2、如果理想的話，原型可以作為標識軟件需求的一種機制。

這種模型的缺點是：

1、用戶往往把看到的原型作為軟件的最初“版本”，不理解或難以理解，原型實際上是沒有考慮軟件的總體質(zhì)量、性能、可維護性等一系列保證軟件質(zhì)量的因素而快速“拼湊”起來的“演示軟件”，以致誤解軟件開發(fā)的艱難性；

2、由于很早就得到用戶“認可”，開發(fā)人員往往就放松對軟件開發(fā)的管理，開發(fā)者也常常進行“折中”，把“演示”功能中的不合理部分處理成軟件的實際功能。

軟件工程模型增量模型

在增量模型中，軟件被作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計、實現(xiàn)、集成和測試。與構(gòu)建大廈類似，先設(shè)計一個總體規(guī)劃圖，然后一層層地構(gòu)造搭建整個建筑。增量模型是把整個軟件系統(tǒng)分解為若干個軟件構(gòu)件，開發(fā)過程中，逐個實現(xiàn)每個構(gòu)件，實現(xiàn)一個構(gòu)件，展示一個構(gòu)件。如果發(fā)現(xiàn)問題可以及早進行修正，逐步進行完善，最終獲得滿意的軟件產(chǎn)品。

在使用增量模型時，第一個增量往往是實現(xiàn)基本需求的核心構(gòu)件。該核心構(gòu)件交付用戶使用后，經(jīng)過評價形成下一個增量的開發(fā)計劃，它包括對核心構(gòu)件的修改和一些新功能的發(fā)布。這個過程在每個增量發(fā)布后不斷重復，直到產(chǎn)生最終的完善產(chǎn)品。

軟件工程模型螺旋模型

1988年，Barry Boehm發(fā)表了“螺旋模型”，它將瀑布模型和快速原型模型結(jié)合起來，強調(diào)其他模型所忽視的風險分析，特別適合于大型復雜的系統(tǒng)。該模型將開發(fā)分為4個環(huán)節(jié)（見圖3）：制訂計劃、風險分析、開發(fā)實施和用戶評估。開發(fā)活動圍繞這4個環(huán)節(jié)螺旋式地重復執(zhí)行，直到最終得到用戶認可的產(chǎn)品。

軟件工程模型形式化方法模型

形式化方法模型包含了一組導致計算機軟件的數(shù)學規(guī)約的活動，使得軟件工程師能夠通過使用嚴格的、數(shù)學的符號體系來規(guī)約、開發(fā)和驗證基于計算機的軟件系統(tǒng)。用形式化方法開發(fā)軟件時，提供一種通過數(shù)學分析來消除二義性、不完整性、不一致性問題的機制。這種方法能夠作為程序驗證的基礎(chǔ)，能夠發(fā)現(xiàn)和糾正在其他情況下發(fā)現(xiàn)不了的問題，可以生產(chǎn)高正確性的軟件。因此，這種方法往往用于開發(fā)航空、醫(yī)療等安全性能要求很高的軟件系統(tǒng)，但是在商業(yè)環(huán)境中不可能成為主流開發(fā)方法。

這種模型的軟件開發(fā)的特點是開發(fā)費時且費用昂貴，對開發(fā)人員的要求很高，需要具有形式化方法所必要的知識背景。 2100433B

軟件工程的基本目標就是在給定的資源約束條件下開發(fā)生產(chǎn)更多更好的軟件產(chǎn)品，具體表現(xiàn)如下：

1、開發(fā)盡可能多的軟件產(chǎn)品，滿足社會對軟件全方位、不同應用領(lǐng)域的應用需求，是軟件工程的首要目標。

2、提高軟件的生產(chǎn)效率。由于軟件產(chǎn)品的特殊性使得如何提高軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)效率成了迫切需要解決的難題。為此，人們從各個方面研究、探討軟件產(chǎn)品生產(chǎn)的內(nèi)在規(guī)律，包括生產(chǎn)過程的管理、組織形式、開發(fā)工具、程序設(shè)計方法等，試圖找出比較滿意的求解方案。

3、滿足應用的功能需要。這里包括幾層意思：產(chǎn)品功能強、性能好、按期交付使用、易于用戶操作和維護。

4、降低軟件開發(fā)成本，包括降低軟件設(shè)計成本和軟件維護成本，而軟件維護成本比開發(fā)成本要大得多。因此，提高軟件可維護性是降低軟件開發(fā)成本的有效途徑。

在具體工程項目的實際開發(fā)過程中，試圖讓以上幾個目標都達到理想的程度往往是非常困難的。例如，如果過于追求提高軟件的性能，可能造成開發(fā)出的軟件對硬件有較大的依賴性，從而直接影響到軟件的通用性和可移植性。實際上軟件工程就是要解決如何在用戶要求的功能、質(zhì)量、成本、進度之間取得平衡，滿足應用的實際需要。

模型是用于表現(xiàn)更大、更復雜的物體、或體制、或概念的經(jīng)過精確刻畫的一種“直觀反映”。模型通常是一個計劃的初步產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)，依據(jù)此模型或從模型中可產(chǎn)生出最終的產(chǎn)品。各傳統(tǒng)領(lǐng)域均用模型來表示實際產(chǎn)品、實際產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程及工藝標準等。例如，房產(chǎn)銷售領(lǐng)域通常采用按實際比例縮小的房屋結(jié)構(gòu)模型來展示他們的商品，這種模型主要從實際使用角度進行模擬，讓用戶能夠直觀地感受“使用”效果；而施工圖紙也是模型，是從建造角度反映制造房屋建筑的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量標準、技術(shù)和工藝標準的模型。

在軟件工程領(lǐng)域中，我們也將采用模型來表示軟件產(chǎn)品在各生產(chǎn)階段中的進展情況和結(jié)果。例如，在軟件分析階段，可用模型來表示分析結(jié)果，在軟件設(shè)計階段用模型來反映設(shè)計方案，測試階段有測試模型；軟件實現(xiàn)人員根據(jù)分析、設(shè)計模型進行生產(chǎn)，測試人員根據(jù)測試模型進行軟件測試。