軟件工程模型軟件工程的基本目標(biāo)

軟件工程的基本目標(biāo)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(huì)對(duì)軟件全方位、不同應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用需求，是軟件工程的首要目標(biāo)。

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(gè)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(jì)方法等，試圖找出比較滿意的求解方案。

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

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

在具體工程項(xiàng)目的實(shí)際開發(fā)過程中，試圖讓以上幾個(gè)目標(biāo)都達(dá)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(duì)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(shí)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(jìn)度之間取得平衡，滿足應(yīng)用的實(shí)際需要。

模型是用于表現(xiàn)更大、更復(fù)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(gè)計(jì)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(shí)際產(chǎn)品、實(shí)際產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程及工藝標(biāo)準(zhǔn)等。例如，房產(chǎn)銷售領(lǐng)域通常采用按實(shí)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(shí)際使用角度進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和工藝標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jì)階段用模型來反映設(shè)計(jì)方案，測(cè)試階段有測(cè)試模型；軟件實(shí)現(xiàn)人員根據(jù)分析、設(shè)計(jì)模型進(jìn)行生產(chǎn)，測(cè)試人員根據(jù)測(cè)試模型進(jìn)行軟件測(cè)試。

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(yīng)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(gè)開發(fā)階段到軟件開發(fā)完畢、交付使用止。每個(gè)階段的變換結(jié)果是下一個(gè)階段的變換的輸入，相鄰的兩個(gè)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(diǎn)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(jì)階段需要建立整個(gè)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?yàn)檐浖仨毰c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(jìn)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(gè)缺點(diǎn)：

1、在開發(fā)過程中的每個(gè)變化會(huì)引起不小的混亂。

2、不能接收在項(xiàng)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(shí)際上這是較難做到的。

3、需求確定后，進(jìn)行一連串的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試過程，才能制定出軟件的初始版本，軟件的運(yùn)行

版本只能到項(xiàng)目開發(fā)晚期得到。如果在這時(shí)才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則錯(cuò)誤的后果極有可能是災(zāi)難性的，糾正錯(cuò)誤

的代價(jià)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(wù)后才能進(jìn)行開發(fā)工作。

5、用戶如果提出修改，則代價(jià)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(biāo)，然后根據(jù)總體目標(biāo)進(jìn)行快速設(shè)計(jì)，建造一個(gè)能夠反映用戶主要需求并且能夠運(yùn)行的軟件系統(tǒng)原型。通過運(yùn)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(shí)用性，以及功能是否遺漏、是否需要改進(jìn)或增強(qiáng)等意見，然后再設(shè)計(jì)、修改原型，再運(yùn)行原型、征求用戶意見，如此重復(fù)直至雙方認(rèn)可。原型模型的整個(gè)構(gòu)造過程是一個(gè)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(shí)際的軟件開發(fā)必須在充分考慮質(zhì)量和可維護(hù)性等因素以后才進(jìn)行。

這種模型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、用戶能夠很早就感覺到實(shí)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(shí)際開發(fā)的“模型”；

2、如果理想的話，原型可以作為標(biāo)識(shí)軟件需求的一種機(jī)制。

這種模型的缺點(diǎn)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(shí)際上是沒有考慮軟件的總體質(zhì)量、性能、可維護(hù)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(rèn)可”，開發(fā)人員往往就放松對(duì)軟件開發(fā)的管理，開發(fā)者也常常進(jìn)行“折中”，把“演示”功能中的不合理部分處理成軟件的實(shí)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(jì)、實(shí)現(xiàn)、集成和測(cè)試。與構(gòu)建大廈類似，先設(shè)計(jì)一個(gè)總體規(guī)劃圖，然后一層層地構(gòu)造搭建整個(gè)建筑。增量模型是把整個(gè)軟件系統(tǒng)分解為若干個(gè)軟件構(gòu)件，開發(fā)過程中，逐個(gè)實(shí)現(xiàn)每個(gè)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)件，展示一個(gè)構(gòu)件。如果發(fā)現(xiàn)問題可以及早進(jìn)行修正，逐步進(jìn)行完善，最終獲得滿意的軟件產(chǎn)品。

在使用增量模型時(shí)，第一個(gè)增量往往是實(shí)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(píng)價(jià)形成下一個(gè)增量的開發(fā)計(jì)劃，它包括對(duì)核心構(gòu)件的修改和一些新功能的發(fā)布。這個(gè)過程在每個(gè)增量發(fā)布后不斷重復(fù)，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(qiáng)調(diào)其他模型所忽視的風(fēng)險(xiǎn)分析，特別適合于大型復(fù)雜的系統(tǒng)。該模型將開發(fā)分為4個(gè)環(huán)節(jié)（見圖3）：制訂計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)分析、開發(fā)實(shí)施和用戶評(píng)估。開發(fā)活動(dòng)圍繞這4個(gè)環(huán)節(jié)螺旋式地重復(fù)執(zhí)行，直到最終得到用戶認(rèn)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(dǎo)致計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)學(xué)規(guī)約的活動(dòng)，使得軟件工程師能夠通過使用嚴(yán)格的、數(shù)學(xué)的符號(hào)體系來規(guī)約、開發(fā)和驗(yàn)證基于計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。用形式化方法開發(fā)軟件時(shí)，提供一種通過數(shù)學(xué)分析來消除二義性、不完整性、不一致性問題的機(jī)制。這種方法能夠作為程序驗(yàn)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(diǎn)是開發(fā)費(fèi)時(shí)且費(fèi)用昂貴，對(duì)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(shí)背景。 2100433B