XX公司计算机软件培训讲义20434.docx

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1、XX公司计算机软件培训讲义1、背景20世纪是是一个革命命化变革的的世纪。机机械化革命命、电气化化革命、信信息化革命命无论是对对社会还是是对人类都都起到了根根本性的变变化影响。特特别是自动动化生产的的理念，对对机械化革革命、电气气化革命和和信息化革革命中的骨骨骼部分(硬件产品品：例如计计算机及其其相关部件件、通信产产品、存储储介质等)都起到了了突飞猛进进的推动作作用。但对对于信息化化革命中的的神经或血血液部分的的软件，如如何将自动动化生产的的理念引入入到其开发发研制中来来，是200世纪600年代以来来给人类留留下的始终终未解决好好的一个重重大课题。20世纪880年代初初，国际著著名的软件件学家布

2、鲁鲁思曾经发发表过一片片著名的论论文没有有银弹，在在软件界引引起了很大大的震动。论论文的中心心散布了一一种软件悲悲观论的思思想，布鲁鲁思个人认认为软件的的自动化生生产，由于于受各种外外界条件的的制约，是是几乎无法法实现的。这这种悲观的的事实虽彻彻底解决不不了，但通通过软件工工程及其相相关联的优优秀的方法法论，通过过优秀的人人才是可以以缓解的。在未来的信信息化革命命中，起着着神经或血血液角色的的软件作用用越来越重重要，据国国际权威调调查机构的的资料，工工程费用上上软硬的比比例目前已已达到了66：4的数数值。由此此可见软件件工程及其其相关联的的优秀的方方法论、优优秀的软件件人才在信信息化革命命革命

3、中的的重要性。2、软件工工程软件工程是是一类工程程。工程是是将理论和和知识应用用于实践的的科学。就就软件工程程而言，它它借鉴了传传统工程的的原则和方方法，以求求高效地开开发高质量量软件。其其中应用了了计算机科科学、数学学和管理科科学。计算算机科学和和数学用于于构造模型型与算法，工工程科学用用于制定规规范、设计计范型、评评估成本及及确定权衡衡，管理科科学用于计计划、资源源、质量和和成本的管管理。 软件工程这这一概念，主主要是针对对20世纪纪60年代代“软件危机机”而提出的的。它首次次出现在11968年年NATOO（北大西西洋公约组组织）会议议上。自这这一概念提提出以来，围围绕软件项项目，开展展了

4、有关开开发模型、方方法以及支支持工具的的研究。其其主要成果果有：提出出了瀑布模模型，开发发了一些结结构化程序序设计语言言（例如PPASCAAL语言，AADA语言言）、结构构化方法等等。并且围围绕项目管管理提出了了费用估算算、文档复复审等方法法和工具。综综观60年年代末至880年代初初，其主要要特征是，前前期着重研研究系统实实现技术，后后期开始强强调开发管管理和软件件质量。70年代初初，自“软件工厂厂”这一概念念提出以来来，主要围围绕软件过过程以及软软件复用，开开展了有关关软件生产产技术和软软件生产管管理的研究究与实践。其其主要成果果有：提出出了应用广广泛的面向向对象语言言以及相关关的面向对对象

5、方法，大大力开展了了计算机辅辅助软件工工程的研究究与实践。尤尤其是近几几年来，针针对软件复复用及软件件生产，软软件构件技技术以及软软件质量控控制技术、质质量保证技技术得到了了广泛的应应用。目前前各个软件件企业都十十分重视资资质认证，并并想通过这这些工作进进行企业管管理和技术术的提升。软软件工程所所涉及的要要素可概括括如下：软件工程框框架图根据这一框框架，可以以看出：软软件工程涉涉及了软件件工程的目目标、软件件工程原则则和软件工工程活动。软件工程的的主要目标标是：生产产具有正确确性、可用用性以及开开销合宜的的产品。正正确性意指指软件产品品达到预期期功能的程程度。可用用性指软件件基本结构构、实现及

6、及文档为用用户可用的的程度。开开销合宜性性是指软件件开发、运运行的整个个开销满足足用户要求求的程度。这这些目标的的实现不论论在理论上上还是在实实践中均存存在很多问问题有待解解决，它们们形成了对对过程、过过程模型及及工程方法法选取的约约束。 软件工程的的四项基本本原则是：第一，选选取适宜开开发范型。该该原则与系系统设计有有关。在系系统设计中中，软件需需求、硬件件需求以及及其他因素素之间是相相互制约、相相互影响的的，经常需需要权衡。因因此，必须须认识需求求定义的易易变性，采采用适宜的的开发范型型予以控制制，以保证证软件产品品满足用户户的要求。 第二，采采用合适的的设计方法法。在软件件设计中，通通常

7、要考虑虑软件的模模块化、抽抽象与信息息隐蔽、局局部化、一一致性以及及适应性等等特征。合合适的设计计方法有助助于这些特特征的实现现，以达到到软件工程程的目标。 第三，提提供高质量量的工程支支持。“工欲善其其事，必先先利其器”。在软件件工程中，软软件工具与与环境对软软件过程的的支持颇为为重要。软软件工程项项目的质量量与开销直直接取决于于对软件工工程所提供供的支撑质质量和效用用。 第四，重重视开发过过程的管理理。软件工工程的管理理，直接影影响可用资资源的有效效利用，生生产满足目目标的软件件产品，提提高软件组组织的生产产能力等问问题。因此此，仅当软软件过程得得以有效管管理时，才才能实现有有效的软件件工

8、程。 软件工程活活动是“生产一个个最终满足足需求且达达到工程目目标的软件件产品所需需要的步骤骤”。主要包包括需求、设设计、实现现、确认以以及支持等等活动。需需求活动包包括问题分分析和需求求分析。问问题分析获获取需求定定义，又称称软件需求求规约。需需求分析生生成功能规规约。设计计活动一般般包括概要要设计和详详细设计。概概要设计建建立整个软软件体系结结构，包括括子系统、模模块以及相相关层次的的说明、每每一模块接接口定义。详详细设计产产生程序员员可用的模模块说明，包包括每一模模块中数据据结构说明明及加工描描述。实现现活动把设设计结果转转换为可执执行的程序序代码。确确认活动贯贯穿于整个个开发过程程，实

9、现完完成后的确确认，保证证最终产品品满足用户户的要求。支支持活动包包括修改和和完善。伴伴随以上活活动，还有有管理过程程、支持过过程、培训训过程等。这一软件工工程框架告告诉我们，软软件工程的的目标是可可用性、正正确性和合合算性；实实施一个软软件工程要要选取适宜宜的开发范范型，要采采用合适的的设计方法法，要提供供高质量的的工程支撑撑，要实行行开发过程程的有效管管理；软件件工程活动动主要包括括需求、设设计、实现现、确认和和支持等活活动，每一一活动可根根据特定的的软件工程程，采用合合适的开发发范型、设设计方法、支支持过程以以及过程管管理。根据据软件工程程这一框架架，软件工工程学科的的研究内容容主要包括

10、括：软件开开发范型、软软件开发方方法、软件件过程、软软件工具、软软件开发环环境、计算算机辅助软软件工程(CASEE) 及软软件经济学学等。 自从软件工工程概念提提出以来，经经过30多多年的研究究与实践,虽然“软件危机机”没得到彻彻底解决，但但在软件开开发方法和和技术方面面已经有了了很大的进进步。尤其其应该指出出的是，自自80年代代中期，美美国工业界界和政府部部门开始认认识到，在在软件开发发中，最关关键的问题题是软件开开发组织不不能很好地地定义和管管理其软件件过程，从从而使一些些好的开发发方法和技技术都起不不到所期望望的作用。也也就是说，在在没有很好好定义和管管理软件过过程的软件件开发中，开开发

11、组织不不可能在好好的软件方方法和工具具中获益。 根据调查，中中国的现状状几乎和美美国10多多年前的情情况一样，软软件开发过过程没有明明确规定，文文档不完整整，也不规规范，软件件项目的成成功往往归归功于软件件开发组的的一些杰出出个人或小小组的努力力。这种依依赖于个别别人员上的的成功并不不能为全组组织的软件件生产率和和质量的提提高奠定有有效的基础础，只有通通过建立全全组织的过过程改善，采采用严格的的软件工程程方法和管管理，并且且坚持不懈懈地付诸实实践，才能能取得全组组织的软件件过程能力力的不断提提高。这一事实告告诉我们，只只有坚持软软件工程的的四条基本本原则，既既重视软件件技术的应应用，又重重视软

12、件工工程的支持持和管理，并并在实践中中贯彻实施施，才能高高效地开发发出高质量量的软件。3、方法论论如何运用软软件工程，从从20世纪纪70年代代初开始，围围绕着这个个问题，诞诞生了许多多著名的方方法论。下下面对几个个典型的方方法论进行行简单的介介绍。3.1、瀑瀑布式方法法论瀑布模型将将软件生命命周期的各各项活动规规定为依固固定顺序联联接的若干干阶段工作作，形如瀑瀑布流水，最最终得到软软件产品。优点：a. 强调开发的的阶段性；b. 强调早期计计划及需求求调查；c. 强调产品测测试。 缺点：a. 依赖于早期期进行的唯唯一的一次次需求调查查，不能适适应需求的的变化；b. 由于是单一一流程，开开发中的经

13、经验教训不不能反馈应应用于本产产品的过程程；c. 风险往往迟迟至后期的的开发阶段段才显露，因因而失去及及早纠正的的机会。 其中，BDD是Bassic DDesiggn的缩写写，这一部部分完成“本系统要要做什么”的文档记记录工作，即即系统的分分析阶段工工作；FDD是Funnctioon Deesignn的缩写，这这一部分完完成本系统统功能块的的划分，是是“怎么去做做”的第一阶阶段工作，即即系统的设设计初期阶阶段工作；DD是DDetaiil Deesignn的缩写，这这一部分完完成本系统统各个功能能模块的详详细设计工工作，是编编程阶段的的准备设计计阶段；MMK是Maakingg的缩写，即即具体编程

14、程实施阶段段；UT是是Unitt Tesst的缩写写，即单元元测试阶段段；CT是是Combbine Testt的缩写，即即结合测试试阶段；SST是Syystemm Tesst的缩写写，即系统统测试阶段段；PT是是Prodduct Testt的缩写，即即商品测试试阶段。从上图中可可以看出，BBD和PTT、 FDD和ST、DD和CT、MK和UT都是成对出现的。每一对的前一部分完成之后，应该马上着手后一部分的文档制作工作。对较大的系统开发，实际测试和文档的担当者应该不同。3.2、生生鱼片式方方法论前一阶段完完成70%到80%时，即可可并行进入入到下一个个阶段。3.3、螺螺旋式方法法论瀑布模型与与演化

15、模型型相结合，并并加入两者者所忽略的的风险分析析所建立的的一种软件件开发模型型。该模型型于19998年由美美国TRWW公司（BB.W.BBoehmm）提出。软软件项目风风险的大小小作为指引引软件过程程的一个重重要因素，引引入这一概概念有可能能使得软件件开发被看看作一种元元模型，因因为它能包包容任何一一个开发过过程模型。螺旋模型基基本的做法法是在“瀑布模型型”的每一个个开发阶段段之前，引引入非常严严格的风险险识别、风风险分析和和风险控制制。直到采采取了消除除风险的措措施之后，才才开始计划划下一阶段段的开发工工作。否则则，项目就就很可能被被取消。 另外，如果果有充足的的把握判断断遗留的风风险已降低

16、低到一定的的程度，项项目管理人人员可作出出决定让余余下的开发发工作采用用另外的生生命周期模模型，如“演化模型型”，“瀑布模型型”，或自定定的混合模模型。 优点： a. 强调严格的的全过程风风险管理。b. 强调各开发发阶段的质质量。c. 提供机会检检讨项目是是否有价值值继续下去去。 缺点： a.引入入非常严格格的风险识识别，风险险分析，和和风险控制制，这对风风险管理的的技能水平平提出了很很高的要求求。这需要要人员，资资金，和时时间的投入入。 3.4、阶阶段性发布布式方法论论该模型主要要针对事先先不能完整整定义需求求的软件开开发。用户户可以给出出待开发系系统的核心心需求，并并且当看到到核心需求求实

17、现后，能能够有效地地提出反馈馈，以支持持系统的最最终设计和和实现。软软件开发人人员根据用用户的需求求，首先开开发核心系系统。当该该核心系统统投入运行行后，用户户试用之，完完成他们的的工作，并并提出精化化系统、增增强系统能能力的需求求。软件开开发人员根根据用户的的反馈，实实施开发的的迭代过程程。第一迭迭代过程均均由需求、设设计、编码码、测试、集集成等阶段段组成，为为整个系统统增加一个个可定义的的、可管理理的子集。下下面为生鱼鱼片型阶段段性发布式式方法论图图示。在开发模式式上采取分分批循环开开发的办法法，每循环环开发一部部分的功能能，它们成成为这个产产品的原型型的新增功功能。于是是，设计就就不断地

18、演演化出新的的系统。 实际上，这这个模型可可看作是重重复执行的的多个“生鱼片方方式”。 3.5、BBoochh方法论Boochh方法的过过程包括以以下步骤： 在给定的抽抽象层次上上识别类和和对象 识别这些对对象和类的的语义 识别这些类类和对象之之间的关系系 实现类和对对象这四种活动动不仅仅是是一个简单单的步骤序序列，而是是对系统的的逻辑和物物理视图不不断细化的的迭代和渐渐增的开发发过程。类和对象的的识别包括括找出问题题空间中关关键的抽象象和产生动动态行为的的重要机制制。开发人人员可以通通过研究问问题域的术术语发现关关键的抽象象。语义的的识别主要要是建立前前一阶段识识别出的类类和对象的的含义。开

19、开发人员确确定类的行行为（即方方法）和类类及对象之之间的互相相作用（即即行为的规规范描述）。该该阶段利用用状态转移移图描述对对象的状态态的模型，利利用时态图图（系统中中的时态约约束）和对对象图（对对象之间的的互相作用用）描述行行为模型。在关系识别别阶段描述述静态和动动态关系模模型。这些些关系包括括使用、实实例化、继继承、关联联和聚集等等。类和对对象之间的的可见性也也在此时确确定。在类和对象象的实现阶阶段要考虑虑如何用选选定的编程程语言实现现，如何将将类和对象象组织成模模块。在面向对象象的设计方方法中，BBoochh强调基于于类和对象象的系统逻逻辑视图与与基于模块块和进程的的系统物理理视图之间间

20、的区别。他他还区别了了系统的静静态和动态态模型。然然而，他的的方法偏向向于系统的的静态描述述，对动态态描述支持持较少。Boochh方法的力力量在于其其丰富的符符号体系，包包括： 类图（类结结构静态态视图） 对象图（对对象结构静态视图图） 状态转移图图（类结构构动态视视图） 时态图（对对象结构动态视图图） 模块图（模模块体系结结构） 进程图（进进程体系结结构）用于类和对对象建模的的符号体系系使用注释释和不同的的图符（如如不同的箭箭头）表达达详细的信信息。Boooch建建议在设计计的初期可可以用符号号体系的一一个子集，随随后不断添添加细节。对对每一个符符号体系还还有一个文文本的形式式，由每一一个主

21、要结结构的描述述模板组成成。符号体体系由大量量的图符定定义，但是是，其语法法和语义并并没有严格格地定义。3.6、OOMT方法法论Rumbaaugh的的OMT方方法从三个个视角描述述系统，相相应地提供供了三种模模型，对象象模型，动动态模型和和功能模型型。对象模模型描述对对象的静态态结构和它它们之间的的关系。主主要的概念念包括： 类 属性 操作 继承 关联（即关关系） 聚集动态模型描描述系统那那些随时间间变化的方方面，其主主要概念有有： 状态 子状态和超超状态 事件 行为 活动功能模型描描述系统内内部数据值值的转换，其其主要概念念有： 加工 数据存储 数据流 控制流 角色（源/潭）该方法将开开发过

22、程分分为四个阶阶段：1) 分析基于问题和和用户需求求的描述，建建立现实世世界的模型型。分析阶阶段的产物物有： 问题描述 对象模型对象图数据词典典 动态模型状态图全局事件件流图 功能模型数据流图图约束2) 系统设计结合问题域域的知识和和目标系统统的体系结结构（求解解域），将将目标系统统分解为子子系统。该该阶段的主主要产物是是系统设计计文档：基基本的系统统体系结构构和高层次次的决策。3) 对象设计基于分析模模型和求解解域中的体体系结构等等添加的实实现细节，完完成系统设设计。主要要产物包括括： 细化的对象象模型 细化的动态态模型 细化的功能能模型4) 实现将设计转换换为特定的的编程语言言或硬件，同同

23、时保持可可追踪性、灵灵活性和可可扩展性。3.7、OOOSE方方法论Jacobbson方方法(OOOSE)与与上述三种种方法有所所不同，它它涉及到整整个软件生生命周期，包包括需求分分析、设计计、实现和和测试等四四个阶段。需需求分析和和设计密切切相关。需需求分析阶阶段的活动动包括定义义潜在的角角色（角色色指使用系系统的人和和与系统互互相作用的的软、硬件件环境），识识别问题域域中的对象象和关系，基基于需求规规范说明和和角色的需需要发现uuse ccase，详详细描述uuse ccase。设设计阶段包包括两个主主要活动，从从需求分析析模型中发发现设计对对象，以及及针对实现现环境调整整设计模型型。第一个

24、个活动包括括从usee casse的描述述发现设计计对象，并并描述对象象的属性、行行为和关联联。在这里里还要把uuse ccase的的行为分派派给对象。在需求分析析阶段的识识别领域对对象和关系系的活动中中，开发人人员识别类类、属性和和关系。关关系包括继继承、熟悉悉（关联）、组组成（聚集集）和通信信关联。定定义usee casse的活动动和识别设设计对象的的活动，两两个活动共共同完成行行为的描述述。Jaccobsoon方法还还将对象区区分为语义义对象（领领域对象）、界界面对象（如如用户界面面对象）和和控制对象象（处理界界面对象和和领域对象象之间的控控制）。在该方法中中的一个关关键概念就就是use

25、e casse。usse caase是指指行为相关关的事务（ttranssactiion）序序列，该序序列将由用用户在与系系统对话中中执行。因因此，每一一个usee casse就是一一个使用系系统的方式式，当用户户给定一个个输入，就就执行一个个use casee的实例并并引发执行行属于该uuse ccase的的一个事务务。基于这这种系统视视图，Jaacobsson将uuse ccase模模型与其它它五种系统统模型关联联： 领域对象模模型。usse caase模型型根据领域域来表示。 分析模型。uuse ccase模模型通过分分析来构造造。 设计模型。uuse ccase模模型通过设设计来具体体

26、化。 实现模型。该该模型依据据具体化的的设计来实实现usee casse模型。 测试模型。用用来测试具具体化的uuse ccase模模型。3.8、UUML方法法论面向对象的的分析与设设计(OOOA&D)方法的发发展在800年代末至至90年代代中出现了了一个高潮潮,UMLL是这个高高潮的产物物。软件工程领领域在19995年至至19977年取得了了前所未有有的进展,其成果超超过软件工工程领域过过去15年年来的成就就总和。其其中最重要要的、具有有划时代重重大意义的的成果之一一就是统一一建模语言言(UMLL:Uniifiedd Moddelinng Laanguaage)的的出现。在在世界范围围内,至

27、少少在近100年内,UUML将是是面向对象象技术领域域内占主导导地位的标标准建模语语言。UML的中中心体现了了统一、建建模和可视视化语言三三个方面。统统一是指它它不仅统一一了Boooch、RRmbauugh和JJacobbson的的表示方法法,而且对对其作了进进一步（综综合了其他他方法的优优势）的发发展,并最最终统一为为大众所接接受的标准准建模语言言。建模是是指从应用用的角度看看,当采用用面向对象象技术设计计系统时,首先是描描述需求;其次根据据需求建立立系统的静静态模型,以构造系系统的结构构;第三步步是描述系系统的行为为。其中在在第一步与与第二步中中所建立的的模型都是是静态的,包括用例例图、类

28、图图(包含包包)、对象象图、组件件图和配置置图等五个个图形,是是标准建模模语言UMML的静态态建模机制制。其中第第三步中所所建立的模模型或者可可以执行,或者表示示执行时的的时序状态态或交互关关系。它包包括状态图图、活动图图、顺序图图和合作图图等四个图图形,是标标准建模语语言UMLL的动态建建模机制。因因此,标准准建模语言言UML的的主要内容容也可以归归纳为静态态建模机制制和动态建建模机制两两大类。可可视化的语语言是指建建模的要素素及其关系系均可用图图形要素（共共9种图形形）及明确确的可视性性关系来表表示，其种种类大约有有近4000种，且可可扩展。 UML的的5种建模模图归纳如如下： 第一类是用

29、用例图,从从用户角度度描述系统统功能,并并指出各功功能的操作作者。 第二类是静静态图(SStatiic diiagraam),包包括类图、对对象图和包包图。其中中类图描述述系统中类类的静态结结构。不仅仅定义系统统中的类,表示类之之间的联系系如关联、依依赖、聚合合等,也包包括类的内内部结构(类的属性性和操作)。类图描描述的是一一种静态关关系,在系系统的整个个生命周期期都是有效效的。对象象图是类图图的实例,几乎使用用与类图完完全相同的的标识。他他们的不同同点在于对对象图显示示类的多个个对象实例例,而不是是实际的类类。一个对对象图是类类图的一个个实例。由由于对象存存在生命周周期,因此此对象图只只能在

30、系统统某一时间间段存在。包包由包或类类组成,表表示包与包包之间的关关系。包图图用于描述述系统的分分层结构。 第三类是行行为图(BBehavvior diaggram),描述系系统的动态态模型和组组成对象间间的交互关关系。其中中状态图描描述类的对对象所有可可能的状态态以及事件件发生时状状态的转移移条件。通通常,状态态图是对类类图的补充充。在实用用上并不需需要为所有有的类画状状态图,仅仅为那些有有多个状态态其行为受受外界环境境的影响并并且发生改改变的类画画状态图。而而活动图描描述满足用用例要求所所要进行的的活动以及及活动间的的约束关系系,有利于于识别并行行活动。 第四类是交交互图(IInterra

31、ctiive ddiagrram),描述对象象间的交互互关系。其其中顺序图图显示对象象之间的动动态合作关关系,它强强调对象之之间消息发发送的顺序序,同时显显示对象之之间的交互互;合作图图描述对象象间的协作作关系,合合作图跟顺顺序图相似似,显示对对象间的动动态合作关关系。除显显示信息交交换外,合合作图还显显示对象以以及它们之之间的关系系。如果强强调时间和和顺序,则则使用顺序序图;如果果强调上下下级关系,则选择合合作图。这这两种图合合称为交互互图。 第五类是实实现图( Impllemenntatiion ddiagrram )。其中构构件图描述述代码部件件的物理结结构及各 部件之间间的依赖关关系。

32、一个个部件可能能是一个资资源代码部部件、一个个二进制部部件或一个个可执行部部件。它包包含逻辑类类或实现类类的有关信信息。部件件图有助于于分析和理理解部件之之间的相互互影响程度度。配置图图定义系统统中软硬件件的物理体体系结构。它它可以显示示实际的计计算机和设设备(用节节点表示)以及它们们之间的连连接关系,也可显示示连接的类类型及部件件之间的依依赖性。在在节点内部部,放置可可执行部件件和对象以以显示节点点跟可执行行软件单元元的对应关关系。3.9、RRUPUML是独独立于开发发过程的，但但工程项目目或产品的的开发又离离不开过程程。所以又又有了RPPM的概，即即推荐过程程模式的概概念。本文文中一到四四

33、结叙述方方法中的过过程概念均均属于RPPM的范畴畴。但3位位大师在设设计UMLL的期间，脑脑海中也始始终以一种种开发过程程对照检验验着UMLL。所以，当当UML问问世时，一一种新的开开发方法也也水到渠成成地诞生了了，这就是是UP（UUnifiied PProceess），即即统一软件件开发过程程。统一软件开开发过程强强调了3个个概念。用用况驱动、构构架中心和和迭代增量量。3.10、其其他另外，还有有Fusiion、Marttin-OOdelll等几十种种方法论。所以，800年代被成成为方法论论战争的时时代。战争争在何时被被终结的，我我们在下一一小结中介介绍。4、面向对对象参照面向向对象讲义义和面面向对象技技术的研究究与发展文档。5、统一建建模语言和和统一建模模过程参照UMML和UPP介绍讲义义文档。6、工具参照Raationnal公司司产品介绍绍文档。