软件工程复习比较完善.ppt

软件工程- 原理、方法与应用,课程安排,理论 内容：基本原理、方法和技术 形式：讲授、自学、讨论 实践 内容：构造一个应用系统（包括分析、设计、编码、测试） 形式：分组、分阶段文档、编码、集成,软件工程的主要内容,软件工程的基本概念 软件开发模型 软件开发各阶段的任务、技术、方法 传统方法、面向对象方法 软件工程管理 软件质量保证 软件工程环境,第一章 绪论,软件与软件危机 软件工程学 传统软件工程和面向对象软件工程 软件工程的应用 =,1-1 什么是软件危机?它有哪些典型表现?为什么会出现软件危机? 1-2 什么是软件工程?它有哪些本质特性?怎样用软件工程消除软件危机? 1-3 简述结构化范型和面向对象范型的要点，并分析它们的优缺点。 1-4 什么是软件过程?它与软件工程方法学有何关系?,软件,程序、软件与软件产品 独唱小合唱合唱万人大合唱 | | | 简单程序 较复杂程序 软件 软件定义： 软件=程序+数据+文档 程序：按事先设计的功能和性能需求执行的指令序列 数据：是程序能正常操纵信息的数据结构 文档：与程序开发、维护和使用有关的图文材料,软件的特征,软件是逻辑的，而不是物理的 软件开发与人关系密切 软件开发成本大 软件生产是简单的拷贝 软件不会磨损和老化 软件受环境影响大 软件维护易产生新的问题,软件开发的发展过程,计算机应用发展,软件数量多规模大,软件成本高质量低,个体化软件开发方法,软件维护困难,软件危机,软件工程,软件危机,定义 计算机软件的开发和维护过程所遇到的一系列严重问题 表现 对软件开发成本和进度的估算很不准确 用户很不满意 质量很不可靠 没有适当的文档 软件成本比重上升 供不应求：软件开发生产率跟不上计算机应用迅速深入的趋势,硬件/软件成本变化趋势,100%,0%,1955,1970,1985,软件技术进步落后于需求增长,软件危机,原因 客观：软件本身特点 逻辑部件 规模庞大 主观：不正确的开发方法 忽视需求分析 错误认为：软件开发=程序编写 轻视软件维护,软件危机,解决途径 组织管理 工程项目管理方法 技术措施 软件开发技术与方法 软件工具,软件工程学的范畴,软件工程学 指导计算机软件开发和维护的工程学科 工程管理+开发技术 软件开发技术 软件开发方法学 软件工具 软件工程环境 软件工程管理 软件管理学 软件经济学 软件度量学,两种程序设计方法,程序设计的两次飞跃 结构化程序设计 程序=数据结构+算法 面向对象程序设计 程序 = 对象 + 消息,面向过程和面向对象的编码,两类软件工程方法,传统软件工程 软件分析 总体设计 详细设计 面向过程的编码 测试 面向对象软件工程 软件分析与对象抽取 对象详细设计 面向对象的编码 测试,软件工程的应用,软件工程指导中小型软件 软件工程指导大型软件 软件工程的成就 软件工程的局限,第二章 软件开发模型,2-1 什么是软件生命周期模型?试比较瀑布模型、快速原型模型、增量模型和螺旋模型的优缺点，说明每种模型的适用范围。 2-2 什么是面向对象方法学？它有哪些优点？ 2-3什么是“对象”？它与传统的数据有何异同？ 2-4 什么是“类”？ 2-5 什么是“继承”？ 2-6什么是模型?开发软件为何要建模?,第二章 软件开发模型,传统开发模型 瀑布模型（waterfall model） 快速原型模型（rapid prototype model） 演化开发模型 增量模型（incremental model） 螺旋模型（spiral model） 面向对象开发模型 构件集成模型（component integration model） 形式化开发模型 转换模型（transformational model） 净室模型（cleanroommodel）,软件生存周期,计划时期 问题定义 可行性分析 开发时期 需求分析 软件设计 编码 测试 运行时期 软件维护,瀑布模型,计划时期,开发时期,运行时期,瀑布模型,特点 阶段的顺序性和依赖性 推迟实现的观点 质量保证 存在问题 不适合需求模糊的系统,快速原型模型,快速原型模型,特点 快速开发工具 循环 低成本 种类 渐进型 抛弃型,增量模型,规格说明,设计,实现和集成,交付客户,规格说明,设计,实现和集成,交付客户,规格说明,设计,实现和集成,交付客户,规格说明,设计,实现和集成,交付客户,增量1,增量2,增量3,增量n,增量模型,增量 小而可用的软件 特点 在前面增量的基础上开发后面的增量 每个增量的开发可用瀑布或快速原型模型 迭代的思路,螺旋模型,螺旋模型,特点 瀑布模型+快速原型+风险分析 迭代过程 一个螺旋式周期 确定目标，选择方案，选定完成目标的策略 风险角度分析该策略 启动一个开发阶段 评价前一步的结果，计划下一轮的工作,构件集成模型,构件集成模型,特点 面向对象 基于构件库 融合螺旋模型特征 支持软件开发的迭代方法 软件重用,面向对象的基本概念,对象Object 类Class 继承Inheritance 消息Message 面向对象 对象+类+继承+消息通信,对象Object,客观世界中的实体 状态（静态属性 Attributes） 操作（动态行为 Methods） 对象:= Identifier Method Set Data Structure Message Interface,对象的特点,以数据为中心 对象是主动的 实现数据封装 本质上有并行性 模块独立性好,类Class和实例Instance,类 相同属性和行为的对象的抽象 实例 特定类所描述的一个具体对象,子类直接继承父类的数据和操作 继承的传递性，单继承、多重继承,继承（Inheritance）,家具,桌子,椅子,衣柜,床,椅子的实例,多态性Polymorphism,概念 不同类层次共享一个方法名 相同的参数特征和返回值类型 多种不同实现 C+中虚函数实现 动态联编,重载Overloading,函数重载 同一作用域 多个名字相同的函数 参数特征不同 静态联编 运算符重载,消息Message,对象间的交互手段 形式： Message:dest,op,para Destination Object Operation Parameters,转换模型,转换模型,特点 形式化软件开发方法 形式化需求规格说明 变换技术 程序自动生成技术 确保正确,净室模型,需求 收集,盒结构 规约,形式化 设计,统计性使 用测试,正确性 证明,代码生成 与检查,测试计划,认证,需求 收集,盒结构 规约,形式化 设计,统计性使 用测试,正确性 证明,代码生成 与检查,测试计划,认证,需求 收集,盒结构 规约,形式化 设计,统计性使 用测试,正确性 证明,代码生成 与检查,测试计划,认证,增量1,增量2,增量n,净室模型,净室思想 在分析和设计阶段消除错误 在“洁净”状态下实现软件制作 形式化 盒结构表示分析和设计 正确性验证 增量模型,小结,软件开发模型是不断发展的 各种软件开发模型各有优缺点 选用时不必拘泥与某种模型 可组合多种模型 也可根据实际创建新的模型,第三章 软件需求分析,3-1 为什么要进行需求分析?通常对软件系统有哪些需求? 3-2 怎样与用户有效地沟通以获取用户的真实需求?,第三章 软件需求分析,3-3 银行计算机储蓄系统的工作过程大致如下：储户填写的存款单或取款单由业务员键入系统，如果是存款则系统记录存款人姓名、住址(或电话号码)、身份证号码、存款类型、存款日期、到期日期、利率及密码(可选)等信息，并印出存单给储户；如果是取款而且存款时留有密码，则系统首先核对储户密码，若密码正确或存款时未留密码，则系统计算利息并印出利息清单给储户。 请用数据流图描绘本系统的功能，并用实体-联系图描绘系统中的数据对象。,第三章 软件需求分析,3-4 分析习题2第3题所述的机票预订系统。请用实体-联系图描绘本系统中的数据对象并用数据流图描绘本系统的功能。,需求分析的任务和步骤,需求分析的任务 建立分析模型 编写需求说明 需求分析的步骤 需求获取 需求提炼 需求描述 需求验证,需求获取的常用方法,联合分析小组 用户代表、领域专家和系统分析员 客户访谈 充分准备，寻找共同语言 循循序渐进、逐步逼近 问题分析与确认 多个来回,分析建模,结构化分析模型 面向对象分析模型 分析模型描述工具 DFD、DD和PSPEC CFD、CSPEC和STD E-R图 用例图，对象-关系图，对象-行为图,结构化分析模型,面向对象分析模型,第3章 需求分析 3-1 为什么要进行需求分析?通常对软件系统有哪些需求? 3-2 怎样与用户有效地沟通以获取用户的真实需求? 3-3 银行计算机储蓄系统的工作过程大致如下：储户填写的存款单或取款单由业务员键入系统，如果是存款则系统记录存款人姓名、住址(或电话号码)、身份证号码、存款类型、存款日期、到期日期、利率及密码(可选)等信息，并印出存单给储户；如果是取款而且存款时留有密码，则系统首先核对储户密码，若密码正确或存款时未留密码，则系统计算利息并印出利息清单给储户。 请用数据流图描绘本系统的功能，并用实体-联系图描绘系统中的数据对象。 3-4 分析习题2第3题所述的机票预订系统。请用实体-联系图描绘本系统中的数据对象并用数据流图描绘本系统的功能。,分析模型描述工具,结构化分析工具 DFD、DD和PSPEC CFD、CSPEC和STD E-R图 面向对象分析工具 用例图，类对象图 对象-关系图 对象-行为图,数据流图DFD,描述系统逻辑模型 信息在系统中的流动和处理 用途 交流信息的工具 结构化分析和设计的工具,数据流图DFD,组成符号 圆框代表加工 箭头代表数据流向 方框代表源点和终点 双杠表示数据文件或数据库 分层 从高层到低层 分解前后的数据流必须一致 命名 数据流 处理,领书单 进书通知,购书单 缺书单,DFD练习售书系统,领书单 进书通知,进书通知,购书单 缺书单,DFD练习售书系统,F1教材存量表,F2缺书登记表,数据字典DD,DFD中所有元素的定义的集合 内容 数据流 数据流分量 数据存储 处理（一般不用DD描述）,数据字典DD,定义数据的方法 自顶向下分解数据 数据元素的组合方式 顺序：A+B 选择：A|B 重复：1A5 可选： （A）,数据字典DD,DD的用途 分析阶段的交流工具 包含控制信息 数据库设计的基础 例子 P41例3.6,加工说明,加工说明PSPEC 说明DFD中的每个加工 描述工具 结构化语言 判定表 判定树,加工说明例子,结构化语言 P42-43, 例3.7,3.8 判定树 P44, 例3.9 判定表 P44, 例3.9,CFD和CSPEC,适合实时系统的分析 与DFD和PSPEC类似 和DFD与PSPEC配合使用 表示控制流和控制加工,CFD和DFD的关系,数据条件,控制输入,输出数据,控制输入,CFD的符号表示,DFD和CFD例子-DFD,DFD和CFD例子-CFD,STD,描述软件状态变迁 符号表示 矩形-系统状态 箭头-状态转变方向 规则表达式-事件/触发行为,STD例子,E-R图,用于对复杂数据的用作数据分析和建模 实体、属性和关系 组成符号,0：1,1：1,0：m,1:m,E-R图例子,用例图,用例：系统和外部角色的交互 符号表示：,Use Case图例子,用例之间的关系,扩展关系 使用关系 组合关系,对象-关系图,从E-R图演变而来 描述对象间关系,对象-行为图,描述对象的动态行为 对象状态转换图 事件轨迹图 事件流图,对象状态转换图例子,事件轨迹图例子,打印机忙 保存文件,打印机就绪 打印文件,打印文件,打印文件,计算机,打印服务器,打印队列,打印机,事件流图例子,软件需求说明（SRS）,引言 信息描述 功能描述 行为描述 质量保证 接口描述 其它,结构化分析方法,基本步骤 自顶向下，功能分解 分层DFD 由后向前，定义数据和加工 DD, PSPEC 根据需要，分析复杂数据和动态模型 E-R图，CFD,CSPEC,STD 编写SRS,DFD的复审,父图和子图不平衡 未区分局部文件和局部外部项 分解的速度太快 不遵守加工编号规则,面向对象分析方法,基本步骤 定义系统的用例 领域分析，建立类对象模型 建立对象-关系模型 建立对象-行为模型 编写SRS,定义用例,回答问题发现角色 使用系统主要功能的人是谁？ 需要借助于系统完成日常工作的人是谁？ 谁来维护、管理系统，保证系统正常工作？ 系统控制的硬件设备有哪些？ 系统需要和哪些其它系统接口？ 对系统产生的结果感兴趣的人和事是哪些？,定义用例,回答问题发现用例 角色需要从系统中获得哪种功能？需要角色做什么？ 角色需要读取、产生、删除、修改或存储系统中的某种信息吗？ 系统中发生的事件需要通知角色吗？角色需要通知系统某件事吗？这些事件能干什么？ 系统需要输入/输出的是什么信息？这些输入/输出信息从哪儿来 ？到哪儿去？ 系统当前的实现要解决的问题是什么？,领域分析,目的 发现或创建可广泛应用的类，以便复用 分析特定的应用领域 形式 公共对象、类、子集合和框架等,类对象建模（一）,确定分析模型中的类对象 考察系统用例 汇总名词、名词短语 得到候选对象 确定类对象 必要的信息、需求、服务 多个属性、公共操作,类对象建模（二）,定义类结构与层次 一般-特殊 整体-部分 定义主题和子系统 高层抽象,例子,建立对象关系模型,步骤 复审需求描述和用例陈述 找出表示关系的动词或动词短语 用线连接起来，箭头表示方向 给连接命名，标上基数,对象-关系图例子,建立对象行为模型,基本过程 评估用例，理解系统中的交互序列 找出驱动交互序列的事件 为每个用例创建事件轨迹 为对象创建状态转换图,第四章 软件设计概述,软件设计的任务 软件设计的基本概念 模块化设计 设计需要处理的问题 设计文档及其复审,软件设计的任务,分析模型 设计模型 设计文档 回答How to do? 可以分为概要设计、详细设计 软件设计包括 数据设计 体系结构设计 接口设计 过程设计,软件设计的任务,数据设计 信息模型 软件数据结构 体系结构设计 定义软件部件间的关系 接口设计 软件内部、外部及与人之间的通信 过程设计 软件组件的过程性描述,软件设计的基本概念,模块（module）与构件(component) 模块：定义输入、输出和特性的程序实体 构件：可重复使用的软件组件 抽象（abstract）与细化(refinement) 抽象：分层次考虑和处理问题(数据和过程) 细化：从高到低的逐步分解过程 信息隐藏 对其它模块隐藏模块内部的数据和过程 软件复用 Design with reuse, design for reuse,模块化设计(modular design),分解（decomposition） 模块独立性（module independence） 自顶向下（topdown design） 自底向上（bottomup design）,分解（decomposition）,C (P1+P2)C (P1)+C (P2) E (P1+P2)E (P1)+E (P2) C为问题的复杂度，E为解题需要的工作量,模块独立性（module independence）,内聚（cohesion） 模块内部各成分之间 耦合（coupling） 一个模块与其它模块之间 模块的独立性高 块内联系强 块间联系弱,内聚, ,弱 强,低内聚 中内聚 高内聚,内聚 cohesion,.偶然性内聚 coincidental cohesion .逻辑性内聚 logical cohesion .时间性内聚 temporal cohesion .过程性内聚 procedural cohesion .通讯性内聚 communicational cohesion .顺序性内聚 sequential cohesion .功能性内聚 functional cohesion,逻辑性模块,耦合 coupling,1.非直接耦合 no direct coupling 2.数据耦合 data coupling 3.特征耦合 stamp coupling 4.控制耦合 control coupling 5.外部耦合 external coupling 6.公共耦合 common coupling 7.内容耦合 content coupling,弱耦合,公共耦合,自定向下和自底向上设计,自顶向下 顶层开始 逐步分解 由底向上 选择关键部分先设计 扩展到整个系统,设计需要处理的问题,协同设计 谁最合适设计系统的某一方面？ 如何使组内成员相互了解别人的设计？ 如何协调设计组件使整个系统统一？ 用户界面设计 让用户驾驭软件，不是软件驾驭用户 减少用户的记忆 保持界面的一致性 并发系统设计 怎样确保同时执行的组件间对共享数据的一致性,并发处理（顺序执行）,1、 组件1查询X是否为空。 2、 组件1被告知X不为空。 3、 组件2查询X是否为空。 4、 组件2被告知X不为空。 5、 组件1出栈，删除最后一个元素。 6、 组件2想出栈，但X已为空，系统进入非法状态。,并发处理,1、 组件1询问栈X是否为空。 2、 组件1被告知栈X不为空。 3、 组件2询问栈X是否为空。 4、 组件2被告知栈X不为空。 5、 组件1出栈，删去最后一个元素，并锁住栈X。 6、 组件2想出栈，但被告知X已上锁。 7、 另一个组件加了一个元素到栈X中。 8、 组件2被告知X已开锁（由于外部进程或者因为组件2 再次尝试） 9、 组件2出栈。,软件设计文档,软件设计说明书 1） 范围 2） 数据设计 3） 体系结构设计 4） 接口设计 5） 模块的过程设计 6） 其他 包括测试的考虑，确保设计满足所有需求，设计约束和一些特殊注解等内容。,设计复审（design review）,及早发现设计中的缺陷 差错的传播 复审的内容 概要设计复审 系统的总体结构，模块划分，内外接口 详细设计复审 各个模块的具体设计,设计复审（design review）,复审的方式 Formal review Design review meeting Informal review Walk-through,第五章 传统的设计方法,结构化设计模型 结构化设计方法 过程设计 Jackson方法,PSPEC,结构化设计的内容,数据对象描述,CFD,DFD,E-R,DD,CSPEC,过程设计,接口设计,体系结构设计,数据设计,结构化设计的内容,结构设计概要设计 体系结构设计 SC图 接口设计 SC图 数据库设计 物理数据模型 过程设计详细设计 模块的处理过程 N-S图，PAD，PDL等,描述工具SC图,SC图的组成符号 （P88） 矩形框来表示模块 带箭头的连线表示模块间的调用关系 传入和传出模块的数据流 SC图中的模块符号 传入 传出 变换 源 漏 控制,SC图中的模块调用,简单调用 选择调用 循环调用,A,B,C,D,A,B,C,面向数据流的设计方法,DFD图的类型 变换型结构 事务型结构 从DFD图到SC图的映射 复审DFD图，必要时可再次进行修改或细化 鉴别DFD图的结构特征:事务？变换？ 按照规则，把DFD图为初始的SC图 改进初始的SC图,变换结构的DFD,传入,传出,信息,传入流,传出流,变换流,时间,事务型结构DFD,事务中心,接受路径,动作路径,同时存在两类结构,传入,变换,传出,事务中心,变换分析,划分DFD图的边界 建立初始SC图的框架 顶层都只含一个用于控制的主模块 第一层包括传入、传出和中心变换三个模块 分解SC图的各个分支 分解实质上是“映射”,例子划分DFD,a,b,c,d,e,p,r,w,u,v,传入部分,变换中心,传出部分,第一级分解,c,e,c,e,u,w,u,w,传入分支的分解,c,e,c,e,b,b,c,a,a,b,d,d,b,传出分支的分解,w,u,w,u,u,v,v,变换中心的分解,e,p,c,p,r,r,w,u,初始SC图,事务分析,在DFD图上确定边界 事务中心 接受部分（包括接受路径） 发送部分（包括全部动作路径） 画出SC图框架 DFD图的三个部分分别映射为事务控制模块，接受模块和动作发送模块 分解和细化接受分支和发送分支,例子划分DFD,接受部分,事务中心,动作部分,Example - firstlevel factoring,发送,事务控制,接收,顶层,第一层,混合结构,a,b,b1,b2,b3,c1,c2,c3,d,e,f,g,h,j,k,l,m,优化结构设计的指导规则,对模块分割、合并和变动调用关系的指导规则 提高内聚，降低耦合后 简化模块接口 少用全局性数据和控制型信息 保持高扇入/低扇出的原则 作用域/控制域规则 作用域不要超出控制域的范围 位置离受它控制的模块越近越好,扇入和扇出,M的扇入,M的扇出,例子：扇出,煎饼形结构 不可取！,例子：扇出,塔型结构,过程设计,目的 确定模块采用的算法和块内数据结构 任务：编写软件的“过程设计说明书” 为每个模块确定采用的算法 确定每一模块使用的数据结构 确定模块接口的细节,过程设计的原则,清晰第一的设计风格 结构化的控制结构 逐步细化的实现方法,过程设计工具,流程图 N-S图 伪代码 PDL语言,N-S图,顺序,选择,循环,Jackson 方法,实体动作 实体结构 初始建模 系统功能 系统时间 系统实现,Jackson表示法,Jackson图 Jackson伪代码,A,B*,顺序,选择,重复,A seq A select cond1 A iter until 或while cond B B C or cond2 B end A C end A end A (a) 顺序 (b) 选择 (c) 重复,Jackson方法和SD方法,Jackson方法,数据结构,映射,程序结构,程序的过程性表示,(Jackson图),(Jackson图),(Jackson伪代码),程序分析,程序设计,SD 方法,问题结构,映射,软件结构,各模块的过程描述,(DFD图),(SC图),(PDL等工具),概要设计,过程设计,