軟件工程講義

1、軟件工程講義第一章：軟件工程概念軟件的概念和特點：概念：軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，它是包括程序、數(shù)據(jù)及其相關(guān)文檔的完整集合。其中，程序是按事先設(shè)計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列，數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。特點：(1) 軟件具有抽象性。(2) 軟件沒有明顯的制造過程。(3) 軟件沒有老化問題。(4) 軟件對計算機系統(tǒng)有依賴性。(5) 軟件的開發(fā)至今手工。(6) 軟件本身是復(fù)雜的。(7) 軟件成本相當(dāng)昂貴。(8) 相當(dāng)多的軟件工作涉及到社會因素。軟件的分類：1. 按功能劃分：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件2. 按規(guī)模劃分：微型、小型、中型、大型、甚大型、極大型3. 按工

2、作方式劃分：實時處理軟件、分時軟件、交互式軟件、批處理軟件4. 按服務(wù)對象的范圍劃分：項目軟件、產(chǎn)品軟件軟件的發(fā)展和軟件危機：計算機軟件經(jīng)歷了三個發(fā)展階段： 程序設(shè)計階段，約為50至60年代 程序系統(tǒng)階段，約為60至70年代 軟件工程階段，約為70年代以后幾十年來最根本的變化體現(xiàn)在： 人們改變了對軟件的看法。 軟件的需求是軟件發(fā)展的動力。 軟件工作的范圍從只考慮程序的編寫擴展到涉及整個軟件生存周期。軟件危機歸結(jié)起來有： 缺乏軟件開發(fā)的經(jīng)驗和有關(guān)軟件開發(fā)數(shù)據(jù)的積累,使開發(fā)工作的計劃很難制定。 軟件需求在開發(fā)的初期階段提得不夠明確，或是未能得到確切的表達。 開發(fā)過程沒有統(tǒng)一的、公認的方法論和規(guī)范指

3、導(dǎo)，參加的人員各行其事。 未能在測試階段充分做好檢測工作，提交用戶的軟件質(zhì)量差，在運行中暴露出大量的問題。軟件開發(fā)中的方法：對于開發(fā)中小型系統(tǒng)的人員來說，理解優(yōu)秀方法學(xué)的基礎(chǔ)是非常必要的。1. 方法學(xué)有助于對編碼設(shè)置規(guī)則2. 即使是了解方法學(xué)的基本步驟，也能增進對問題的理解，提高解決方案的質(zhì)量。3. 在每個階段，方法學(xué)指定了下一步的工作，我們不會為下一步要干什么而煩惱4. 方法學(xué)有助于編寫出擴展性更高、可靠性更高、更容易調(diào)試的代碼。軟件開發(fā)中的幾個階段（生命周期）：計算機軟件的生命周期分為六個步驟：1. 制定計劃。2. 需求分析。3. 軟件設(shè)計。4. 程序編寫。5. 軟件測試。6. 運行維護。

4、軟件生命周期的模式：瀑布模型：優(yōu)勢：有指定的起點和終點，過程最終可以被用戶和開發(fā)者識別。缺點：不切合實際螺旋模型：噴泉模型：軟件工程的目標(biāo)：軟件工程的三要素：方法、工具、過程軟件工程的目標(biāo)：1. 付出較低的開發(fā)成本；2. 達到要求的軟件功能；3. 取得較好的軟件性能；4. 開發(fā)的軟件易于移植；5. 需要較低的維護費用；6. 能按時完成開發(fā)工作，及時交付使用。軟件工程的原則： 抽象。 信息隱蔽。 模塊化。 局部化。 確定性。 一致性。 完備性。 可驗證性?？梢暬ＵZ言：UML 定義：UML 是一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形化建模語言，它是面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計的一種標(biāo)準(zhǔn)表示。特點：1. 不是一種可視化的程序設(shè)計語

5、言，而是一種可視化的建模語言。2. 不是工具或知識庫的規(guī)格說明，而是一種建模語言規(guī)格說明是一種表示的標(biāo)準(zhǔn)。3. 不是過程也不是方法，但允許任何一種過程和方法使用它。 UML的作用： 易于使用，表達能力強。 與具體的實現(xiàn)無關(guān)。 與具體的過程無關(guān)。 簡單并且可擴展。 為OOA/D中涌現(xiàn)出的高級概念提供支持。 與最好的軟件工程實踐經(jīng)驗集成。 可升級具有廣闊的適用性和可用性。 有利于面對對象工具的市場成長。UML的發(fā)展：1. 探索階段：Booch、Rumbaugh和Jacobson聯(lián)合行動。2. UML的標(biāo)準(zhǔn)化：對象管理小組（OMG）在1997年1月提交UML 1.0版的文檔及其他資料。3. 工業(yè)化：

6、繼續(xù)促進統(tǒng)一建模語言的推廣。 UML的組成：UML在軟件開發(fā)過程中的應(yīng)用：1、 需求分析：UML的用例視圖可以表示客戶的需求。2、 分析：分析階段主要考慮所要解決的問題，可用UML 的邏輯視圖和動態(tài)視圖描述。3、 構(gòu)造：在構(gòu)造或程序設(shè)計階段，把設(shè)計階段的類轉(zhuǎn)換成某種面向?qū)ο笳Z言的代碼。4、 測試：對系統(tǒng)的測試通常分為單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試和接受測試幾個不同級別第二章：靜態(tài)視圖.靜態(tài)視圖是UML的基礎(chǔ)，模型中靜態(tài)視圖的元素是應(yīng)用中有意義的概念。靜態(tài)視圖中的關(guān)鍵元素是類元及他們之間的關(guān)系，類元是描述事物的建模元素。類元包括類、接口和數(shù)據(jù)類型等。靜態(tài)視圖包括類圖、對象圖和包圖。類：類元是用來描

7、述結(jié)構(gòu)和行為特性的機制，它包括類、接口、數(shù)據(jù)類型、組件、節(jié)點等等。 類是對一組具有相同屬性、操作、關(guān)系和語義的對象的描述，在UML中用專門的圖標(biāo)表示：是分成三個分隔區(qū)的矩形，頂端存放類的名字，中間存放類的屬性、屬性類型和初始值，底端存放操作、操作參數(shù)和返回值類型。類名：是每個類型必須具有的用于與其他類相互區(qū)別的字符串屬性：描述類代表的事物所具有的特征，基本語法為：可見性屬性名:類型=初始值 屬性的可見性主要包括：public、private、protected 三種，分別用+、- 、#表示。操作：對類的對象所能做的事情的抽象，基本語法為：可見性操作名(參數(shù)表):返回值類型關(guān)系：在進行系統(tǒng)建模時

8、，不僅要抽象出形成系統(tǒng)詞匯的事物，還必須對這些事物間的關(guān)系進行建模。關(guān)系是事物間的聯(lián)系，在類的關(guān)系中最常用的四種為：依賴、泛化、關(guān)聯(lián)、實現(xiàn)。依賴：依賴是指在兩個元素之間，對一個元素的改變會影響另一個元素。在實際的建模中類元之間的依賴關(guān)系表示為某一類元以某種方法依賴于其他類元。UML建模中常用依賴指明一個類把另一個類作為他操作特征標(biāo)記中的參數(shù)，用- > 表示，箭頭指向被依賴的對象。泛化：泛化是一般事物（超類或父類）和該事物的較為特殊的種類（子類）之間的關(guān)系。泛化意味著子類對象可以用在父類對象可能出現(xiàn)的地方，用表示，箭頭從子類指向父類。泛化有兩個主要用途：定義多態(tài)、描述繼承關(guān)聯(lián)：關(guān)聯(lián)是一種結(jié)

9、構(gòu)關(guān)系，它指明一個事物的對象與另一個事物的對象間的聯(lián)系。關(guān)聯(lián)用一條連接相同類或不同類的實現(xiàn)表示：在實際建模過程中，在關(guān)聯(lián)實例中說明兩個類間存在多少個相互連接是很重要的。 關(guān)聯(lián)多重性語法如下：修飾 語意 01 0或1 1 為1 0*或0n 0或更多 1*或1n 1或更多 *或n 0或更多 在關(guān)聯(lián)中存在另一個比較常用的概念：聚合 表示部分與整體關(guān)系的關(guān)聯(lián)，他用端點帶有空心菱形的線段表示：實現(xiàn)：實現(xiàn)是規(guī)格說明和其現(xiàn)實間的關(guān)系，它表示不繼承結(jié)構(gòu)而只繼承行為。大多數(shù)情況下，實現(xiàn)關(guān)系用來規(guī)定接口和實現(xiàn)接口的類或組件之間的關(guān)系。實現(xiàn)關(guān)系用一個帶空心三角形的箭頭表示，箭頭方向指向接口：- 類圖的創(chuàng)建：1、 靜

10、態(tài)視圖和動態(tài)視圖2、 類圖和對象圖3、 建立類圖的步驟a、 研究分析問題領(lǐng)域，確定系統(tǒng)的需求b、 發(fā)現(xiàn)對象和對象類，明確類的屬性和操作c、 發(fā)現(xiàn)類之間的靜態(tài)關(guān)系，一般與特殊關(guān)系，部分和整體關(guān)系，研究類之間的繼承性和多態(tài)性d、 設(shè)計類和聯(lián)系e、 繪制對象類圖并繪制相應(yīng)得說明第三章：用例圖UML中用例圖用于對系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的行為進行可視化建模，以便使系統(tǒng)的用戶更容易理解這些元素的途徑，也便于軟件開發(fā)人員最終實現(xiàn)這些元素。UML中的用例圖描述了一組用例、參與者以及它們之間的關(guān)系，因此用例圖包括以下3個方面內(nèi)容：用例、參與者、用例間的關(guān)系。參與者：1. 參與者是系統(tǒng)外部的一個實體，它以某種方式參與了

11、用例的執(zhí)行過程。2. 參與者可以是人、另一個計算機系統(tǒng)或一些可運行的進程。3. 參與者是一個群體概念，代表的是一類能使用某個功能的人或事， 不是指某個個體。 4. 參與者與系統(tǒng)進行通信的收發(fā)消息機制，與面向?qū)ο缶幊讨械南C制很像。5. 參與者可以分成主要參與者和次要參與者，也可以分成主動參與者和被動參與者。6. 在獲取用例前要先確定系統(tǒng)的參與者，可以根據(jù)以下一些問題來尋找系統(tǒng)的參與者：Ø 與該系統(tǒng)交互的是什么系統(tǒng)Ø 誰從系統(tǒng)獲取信息Ø 誰提供信息給系統(tǒng)Ø 有什么事情發(fā)生在固定的事件用例：用例是一個敘述型的文檔，用來描述參與者使用系統(tǒng)完成某個事件使的事情

12、發(fā)生順序。 圖形上的用例用一個橢圓來表示，用例的名字可以書寫在橢圓的內(nèi)部或下方。識別用例：識別用例最好的辦法就是從分析系統(tǒng)的參與者開始，考慮每個參與者是怎樣使用系統(tǒng)。在識別用例的過程中，通過以下的幾個問題可以幫助識別用例：1. 特定參與者希望系統(tǒng)提供什么功能；2. 系統(tǒng)是否存儲的檢索信息，如果是，這個行為由哪個參與者觸發(fā)。3. 當(dāng)系統(tǒng)改變狀態(tài)時，通知參與者嗎?4. 存在影響系統(tǒng)的外部事件嗎?5. 是哪個參與者通知系統(tǒng)這些事件。用例間的關(guān)系：用例除了與其參與者發(fā)生關(guān)聯(lián)外，還可以參與系統(tǒng)中的多個關(guān)系，這些關(guān)系包括：泛化關(guān)系、包含關(guān)系和擴充關(guān)系。 關(guān)系功能表示法關(guān)聯(lián)參與者與其參與執(zhí)行的用例之間的通信

13、途徑>擴展在基礎(chǔ)用例上插入基礎(chǔ)用例不能說明的擴展部分用例泛化用例之間的一般和特殊關(guān)系，其中特殊用例繼承了一般用例的特性并增加了新的特性包括在基礎(chǔ)用例上插入附加的行為，并且具有明確的描述示例一：第四章：動態(tài)視圖（時序圖）在建立好靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，需要進一步分析和設(shè)計系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，并建立相應(yīng)的動態(tài)模型。動態(tài)模型描述了系統(tǒng)隨時間變化的行為，這些行為是用從靜態(tài)視圖中抽取的瞬間值的變化來描述的。在UML中，動態(tài)模型主要是建立系統(tǒng)的交互圖和行為圖。交互圖包括時序圖和協(xié)作圖；行為圖包括狀態(tài)圖和活動圖。時序圖：交互圖描述了一個交互，它由一組對象和他們之間的關(guān)系組成，并且還包括在對象間傳遞的消息。時序圖

14、也叫做順序圖，是強調(diào)消息時間順序的交互圖，描述了系統(tǒng)中類和類之間的交互，它將這些交互建模成消息交換。在UML中，參與交互的各個對象在時序圖的頂端水平排列，每個對象的底部繪制一條垂直虛線，當(dāng)一個對象向另一個對象發(fā)送消息時，此消息開始于發(fā)送對象底部的虛線，終止于接受對象底部的虛線，這些消息用箭頭表示，對象收到消息后，此對象把消息當(dāng)做執(zhí)行某種動作的命令：例：購票時序圖在時序圖中，包括以下元素：類角色、生命線、激活期、消息時序圖的用途：1、 時序圖強調(diào)按時間展開的消息傳達，對動態(tài)行為的可視化非常有效。2、 UML交互圖用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模，交互圖又分為時序圖和協(xié)作圖，時序圖用于描述對象間交互的時間

15、順序，協(xié)作圖用于描述對象間的交互關(guān)系。3、 時序圖與交互圖的區(qū)別“a) 時序圖有生命線b) 時序圖有激活期時序圖的建模技術(shù)：協(xié)作圖：協(xié)作圖是對一次交互中有意義的對象和對象間的鏈建模。對象和關(guān)系只有在交互中才有意義，類元角色描述了一個對象，關(guān)聯(lián)角色描述了協(xié)作關(guān)系中的一個鏈。協(xié)作圖用幾何排列來表示交互作用中的各個角色，附在類元角色上的箭頭代表消息，消息的發(fā)生順序用箭頭處的編號說明。協(xié)作圖用于表示一個類操作的實現(xiàn)，可以說明類操作中用到的參數(shù)和局部變量以及操作中的永久鏈。例：訂票交互協(xié)作圖活動圖：活動圖是UML中描述系統(tǒng)動態(tài)行為的圖之一，它用于展現(xiàn)參與行為的類的活動或動作活動是在狀態(tài)機中一個非原子的執(zhí)

16、行，由一系列的動作組成，動作由可知性的原子計算組成。狀態(tài)機是展示狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖，通常一個狀態(tài)依附于一個類，并且描述一個類的實例。狀態(tài)機包含了一個類的對象在其生命周期間所有狀態(tài)的順序以及對象對接收到的事件所產(chǎn)生的反應(yīng)。狀態(tài)機有兩種可視化方式：狀態(tài)圖、活動圖?；顒訄D用于描述一個過程或操作的工作步驟，狀態(tài)圖用于描述一個對象的狀態(tài)以及狀態(tài)的改變。例：其中：活動用圓角矩形表示，一個活動結(jié)束自動引發(fā)下一個活動，活動間用帶箭頭的連線連接，箭頭指向下一個活動?；顒訄D的起點用實心圓表示，終點用半實心圓表示。動作狀態(tài)：1. 動作狀態(tài)是以執(zhí)行指定動作，并在此動作完成后通過完成變遷轉(zhuǎn)向另一個障礙而設(shè)置的狀態(tài)。2.

17、 這里所指出的動作有3個特點：原子性的、不可中斷的、瞬時的。 3. 動作狀態(tài)用帶圓端的方框表示 4. 動作狀態(tài)是一定具有入口動作和至少一條引出遷移的UML符號。活動狀態(tài)：1、 活動狀態(tài)可以被理解成一個組合，它的控制流由其他活動狀態(tài)或動作組成2、 活動狀態(tài)的特點是：1. 它可以被分解成其他子活動或動作狀態(tài)。2. 它能夠被中斷，占有有限的事件。3、 活動狀態(tài)內(nèi)部的活動可以用另一個狀態(tài)機描述，如果某活動狀態(tài)是只包括一個動作的活動狀態(tài)，那它就是動作狀態(tài)。4、 在UML中，動作狀態(tài)和活動狀態(tài)的圖標(biāo)都是圓端的方框。只是活動狀態(tài)可以有附加的部分，例如可以指定入口動作、出口動作、狀態(tài)動作以及內(nèi)嵌狀態(tài)機。 轉(zhuǎn)移

18、：1、當(dāng)一個動作狀態(tài)或活動狀態(tài)結(jié)束時，該狀態(tài)就會轉(zhuǎn)換到下一個狀態(tài)，這就是無觸發(fā)轉(zhuǎn)移或稱為自動轉(zhuǎn)移。2、無觸發(fā)轉(zhuǎn)移實際上是沒有任何特定的事件觸發(fā)的轉(zhuǎn)移，即當(dāng)狀態(tài)結(jié)束工作時就自動的發(fā)生轉(zhuǎn)移。3、活動圖的初始狀態(tài)用實心球表示，終止?fàn)顟B(tài)用半實心球表示。分支：分支用來描述軟件對象在不同的判斷結(jié)果下所指向不同的動作。分支用一個菱形表示，可以有一個進入轉(zhuǎn)換和兩個或多個輸出轉(zhuǎn)換，在每個輸出轉(zhuǎn)換上有監(jiān)護條件表達式保護，只有表達式的值為true時，該輸出路徑才有效。分叉和匯合：建模過程中，可能會遇到對象在運行時存在兩個或多個并發(fā)運行的控制流。在UML中，可以使用分叉把路徑分成兩個或多個并發(fā)流，然后使用結(jié)合，同步這

19、些并發(fā)流。一個分叉表示把一個控制流分解成兩個或多個并發(fā)運行的控制流，每個控制流都是獨立的，既可以是真正的并發(fā)，也可以是時序或交替的。匯合代表兩個或多個并發(fā)流同步發(fā)生，當(dāng)所有的控制流都到達匯合點后，控制才能繼續(xù)。泳道：泳道將活動圖的活動狀態(tài)分組，每一組表示負責(zé)那些業(yè)務(wù)組織。在活動圖里，泳道區(qū)分了不同的活動狀態(tài)，每一個活動都只能明確屬于一個泳道。在活動圖里泳道區(qū)分了活動的不同職責(zé)，在泳道活動中，每一個活動都只能明確地屬于一個泳道活動圖的用途：1. 活動圖用于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模。2. 活動圖描述了從活動到活動的流。3. 活動圖實際上是狀態(tài)圖的特殊形式。4. 在UML中，可以把活動圖作為流程圖來使用

20、，用于對系統(tǒng)的操作建模。 第五章：項目管理管理的意義1. 軟件公司中核心員工需要擁有兩類知識：管理知識和技術(shù)知識。2. 程序員應(yīng)該既懂技術(shù)又懂一部分管理。管理的定義：1、管理可以有很多角度的定義，一般而言，我們可以把管理理解成領(lǐng)導(dǎo)、也可以理解為決策、還可以理解為協(xié)調(diào)組織。 2、管理是通過有效地計劃、組織、控制和激勵、領(lǐng)導(dǎo)等活動來協(xié)調(diào)人、財、物的配置以達到更好地組織目標(biāo)的過程。管理的作用：管理是一門軟科學(xué)，它同時具有科學(xué)和藝術(shù)兩方面的特點。Ø 科學(xué)的一面表現(xiàn)為它真實的反映了客觀規(guī)律。Ø 藝術(shù)的一面表現(xiàn)在背熟了管理規(guī)則不一定能夠進行有效地管理。 培養(yǎng)一種管理理念，對于技術(shù)人員而

21、言Ø 能有效地促進技術(shù)人員理解企業(yè)制度、崗位規(guī)范；Ø 能理解專業(yè)分工協(xié)作的前提條件和重要性；Ø 能在大的項目中有序地展開工作；Ø 時刻用時間、成本、質(zhì)量來衡量自己的工作，改進不足，提高團隊工作效率。Ø 讓軟件開發(fā)在和諧的環(huán)境高效率的組織中順利的開展。 管理的原則：1. 統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和指揮。2. 制度與紀(jì)律。3. 權(quán)利與責(zé)任。4. 公平原則。 一般化管理：1. 一般化管理在這里是管理中一般都要涉及的一個基本活動。2. 管理的基本流程。 3. 管理的基本流程要素分組。 項目：1. 項目的定義。2. 項目的特征：臨時性、獨立性 3. 項目與運作的對比。

22、4. 項目與戰(zhàn)略的關(guān)系。 項目管理：1. 項目管理的定義。2. 項目管理的過程。 3. 項目管理三角形。項目管理過程：1. 為了更好地管理項目我們把項目過程分為若干階段：初始化階段，計劃階段，執(zhí)行階段、監(jiān)督與控制、收尾階段。2. 簡單過程管理是：計劃、執(zhí)行、檢查、總結(jié)。 初始階段：初始階段主要任務(wù)是正式的啟動一個新的項目。許多工作在項目正式啟動之前已經(jīng)完成了。這些工作不在項目過程之內(nèi)。 計劃階段：計劃階段主要任務(wù)確定項目范圍，開發(fā)項目管理計劃，安排項目活動。計劃階段主要任務(wù)列表：1. 開發(fā)項目計劃；2. 開發(fā)范圍管理計劃；3. 創(chuàng)建WBS；4. 定義活動；5. 為活動分配資源；6. 制定成本預(yù)算方案；7. 確定質(zhì)量計劃；8. 創(chuàng)建溝通計劃；9. 開發(fā)風(fēng)險管理計劃； 執(zhí)行階段：執(zhí)行主要是完成項目計劃規(guī)定的目標(biāo)，這一階段主要是為實現(xiàn)計劃而進行的人與資源的協(xié)調(diào)。 執(zhí)行階段主要任務(wù)列表：1. 指揮和管理工程的執(zhí)行；2. 實現(xiàn)質(zhì)量保證；3. 開發(fā)團隊能力；4. 及時地溝通； 監(jiān)督與控制階段：監(jiān)督與控制主要是監(jiān)視項目的執(zhí)行及時地糾正的不合適的項目活動，需要的時候要控制項目的執(zhí)行階段。監(jiān)督與控制的主要任務(wù)列表：1. 監(jiān)控項目工作；2. 變更管理；3. 范圍控制；4. 成本控制；5. 進度控制；6. 質(zhì)量控制；7. 團隊管理；8. 風(fēng)險控制；9. 合同管理； 收尾階段：收尾階段主要是有序