软考笔记——第九章--软件工程基础知识

第九章 软件工程基础知识

• 软件工程概述、软件过程模型、软件开发方法、软件工具与软件开发环境、软件项目管理、软件风险管理、软件度量。

1.软件工程概述

• 软件工程基本原理：用分阶段的生命周期计划严格管理、坚持进行阶段评审、实现严格的产品控制、采用现代程序设计技术、结果应能清楚的审查、开发小组的人员应少而精、承认不断改进软件工程实践的必要性。
• 基本要素：方法、工具、过程。
• 软件生存周期：可行性分析与项目开发计划、需求分析、概要设计（选择系统解决方案，规划子系统）、详细设计（设计子系统内部具体实现）、编码、测试、维护。

2.软件过程

• 能力成熟度模型CMM：对软件组织化阶段的描述，随着软件组织定义、实施、测量、控制和改进其软件过程，软件组织的能力经过这些阶段逐步提高。

  • 初始级
  • 可重复级
  • 已定义级
  • 已管理级
  • 优化级

• 能力成熟度模型CMMI：将已有的几个CMM模型结合在一起，使之构造成为“集成模型”。支持多个工程学科和领域的、系统的、一致的过程改进框架，能适应现代工程的特点和需要，能提高过程的质量和工作效率。

• CMMI两种表示方法：

  1. 阶段式模型：类似于CMM，它关注组织的成熟度，五个成熟模型如下：
  • 初始的
  • 已管理的
  • 已定义的
  • 定量管理的
  • 优化的
  2. 连续式模型：关注每个过程域的能力，一个组织对不同的过程域可以达到不同的过程能力等级。

3.统一过程UP

• 统一过程模型：是一种开发过程，特征如下：
• 三大特点：用例和风险驱动、以架构为中心、迭代并且增量。
• 开发的四个阶段：起始（项目的初始活动，如确认需求和风险评估等）、精化（需求分析和架构设计等）、构建（系统的构建，产生实现模型等）、移交（软件提交方面的工作，产生软件增量，进行β测试，交付系统等）。
• UP的每一次迭代都是一次完整的软件开发过程，包括整个软件开发生命周期，有五个核心工作流（需求、分析、设计、实现、测试）

4.软件过程模型

• 软件过程模型：即软件开发模型，是软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。

瀑布模型（SDLC）

• 结构化方法中的模型，是结构化的开发，开发流程如同瀑布一般，一步一步的走下去，直到最后完成项目开发，只适用于需求明确或者二次开发（需求稳定），当需求不明确时，最终开发的项目会错误，有很大的缺陷。

V模型

• 是瀑布模型的一个变体。特点是增加了很多轮测试，并且这些测试贯穿于软件开发的各个阶段，不像其他模型都是软件开发完再测试，很大程度上保证了项目的准确性。

演化模型

• 原型模型：即快速原型开发，与瀑布模型相反，原型针对的就是==需求不明确的情况==，首先快速构造一个功能模型，演示给用户看，并按用户要求及时修改，中间再通过不断的演示与用户沟通，最终设计出项目，就不会出现与用户要求不符合的情况，采用的是迭代的思想。

• 螺旋模型：是多种模型的混合，针对需求不明确的项目，与原型类似，但是增加了**风险分析**，这也是其最大的特点。同时，该模型特别适合用于庞大、复杂并且具有高风险的系统。（也适用于用户需求不清、需求经常变化的情况）

  • 四步：制定计划—风险分析—实施工程—用户评估

增量模型

• 首先开发核心模块功能，而后与用户确认，之后再开发核心模块的功能，即每次开发一部分功能，并与用户需求确认，最终完成项目开发，优先级最高的服务最先交付。
• 特点：但由于并不是从系统整体角度规划各个模块，因此不利于模块划分。难点在于如何将客户需求划分为多个增量。与原型不同的是==增量模型的每一次增量版本都可作为独立可操作的作品==，而原型的构造一般是为了演示。

其他模型

• 喷泉模型：是一种以用户需求为动力，以对象作为驱动的模型，适合于面向对象的开发方法。使开发过程具有迭代性和无间隙性。
• 基于构件的开发模型CBSD：利用预先包装的构件来构造应用系统。构件可以是组织内部开发的构件，也可以是商品化成品软件构件。
• 特点是增强了复用性，在系统开发过程中，会构建一个构件库，供其他系统复用，因此可以提高可靠性，节省时间和成本。

5.软件开发方法

• 结构化方法：流程固定，针对需求明确的项目，自顶向下，逐层分解，面向数据流。
• 结构化方法的设计：体系结构设计是宏观架构设计；数据设计是数据流的设计；接口设计关注模块间的连接设计；过程设计是模块内的具体实现过程的数据结构和算法的设计。
• Jackson方法：面向数据结构的开发方法，适合于小规模的项目。
• 原型方法：适合于需求不明确的开发，以原型模型为代表。
• 面向对象方法：强调复用性，构建全面合理的模型，供不同项目使用，方便修改，节省开发时间和效率，增强复用性，以构件组装模型为代表。

6.敏捷开发

• 针对中小型项目，主要是为了给程序员减负，去掉一些不必要的会议和文档。指代一组模型（极限编程、自适应开发、水晶方法…），这些模型都具有相同的原则和价值观，具体如图所示：

• 开发宣言：个体和交互胜过过程和工具、可以工作的软件胜过面面俱到的文档、客户合作胜过合同谈判、响应变化胜过遵循计划。

• 结对编程：一个程序员开发，另一个程序员在一旁观察审查代码，能够有效的提高代码质量，共同对代码负责。

• 自适应开发：强调开发方法的适应性。

• 水晶开发：每一个不同的项目都需要一套不同的策略、约定和方法论。

• 特性驱动开发：是一套针对中小型软件开发项目的开发模式。

• 极限编程XP：核心是沟通、简明、反馈和勇气。XP提倡测试先行，为了将以后出现bug的几率降到最低。

• 并列争球法SCRUM：是一种迭代的增量化过程。

7.软件工具

• 软件开发工具：对于软件开发过程的各种活动。包括需求分析工具、设计工具、编码与排错工具、测试工具。
• 软件维护工具：辅助软件维护过程中活动的软件，辅助维护人员对软件代码及其文档进行各种维护活动。
• 软件管理和软件支持工具：辅助管理人员和软件支持人员的管理活动和支持活动，以确保软件高质量的完成。包括项目管理工具、配置管理工具、软件评价工具。

8.软件开发环境

• 软件开发环境：指支持软件产品开发的软件系统，由软件工具集和环境集成机制构成。
• 开发支持环境（环境信息库，过程控制和消息服务，用户界面规范）

9.软件项目管理

• 有效的项目管理集中在4P上：人员、产品、过程、项目。
• 软件项目估算方法：成本估算方法
  • 自顶向下估算
  • 自底向上估算
  • 差别估算法
  • 专家估算
• COCOMO模型：常见的软件规模估算方法。
• COCOMOⅡ模型：COCOMO的升级，也是以软件规模作为成本的主要因素，考虑多个成本驱动因子。

10.进度管理

• 基本原则：划分、相互依赖、世间分配、工作量确认、确认责任、明确输出结果、确定里程碑。

• Gantt图（甘特图）：又称横道图。横轴表示时间、纵轴表示活动、以时间顺序表示活动。能反应活动间的并行关系，但无法反应活动之间的依赖关系，因此也难以清晰的确关键任务和关键路径。

• PERT图：类似于前趋图，是有向图，反应活动之间的依赖关系，有向边上标注活动运行的时间，但无法反应活动之间的并行关系。

• 图的关键路径：

• 时间/事件	1	2	3	4	5	6	7	8	9
  最早开始时间	0	2	2	0	4	4	9	9	15
  最晚开始时间	0	2	9	6	4	10	9	11	15

  由上图分析，以及Gantt图和PERT图的相关概念，可知，第一空选D，第二空选C。

• 松弛时间：关键路径—哪段的最长段的路径。

11.软件项目的组织（了解）

• 组织结构模式：项目型、职能型、矩阵型

• 程序设计小组的组织方式：

  • 主程序员制小组：主程序员全权负责，后援工程师必要时能替代主程序员，适合大规模项目。
  • 民主制小组：也即无主程序员小组，成员之间地位平等，任何决策都是全员参与投票，适合于项目规模小，开发人员少，采用新技术和确定性较小的项目。
  • 层次式小组：两个层次，一名组长领导若干个高级程序员，每个高级程序员领导若干个程序员。

12.软件质量管理

• ISO/IEC9126软件质量模型：质量特性和子特性
  • 功能性：适合性、准确性、互用性、依从性、安全性
  • 可靠性：成熟性、容错性、易恢复性
  • 易使用性：易理解性、易学性、易操作性
  • 效率：时间特性、资源特性
  • 可维护性：易分析性、易改变性、稳定性、易测试性
  • 可移植性：适应性、易安装性、一致性、易替换性

13.软件质量保证

• 3个要点：

  • 软件必须满足用户需求，与用户需求不一致的软件无质量可言。
  • 软件应遵循规定的一系列开发标准，不遵循这些准则的软件，其质量难以得到保证。
  • 软件还应满足某些隐含的需求（如可理解性、可维护性，未明确写在用户需求中）。

• 7个任务：

  • 应用技术方法、正式的技术评审、测试软件、标准的实施、控制变更、质量、记录保存和报告。

• 软件容错技术

  • 通常将质量理解为用户满意程度，有两个必要条件：设计质量评审、程序质量评审。

• 软件配置管理

  • 基线
  • 软件配置项
  • 版本控制

14.风险管理

• 软件风险两个特性：不确定性、损失。

• 

• 风险管理过程如下：

  • 风险识别
  • 风险预测
  • 风险评估
  • 风险控制

15.软件度量

• 软件的两种属性：外部属性指面向管理者和用户的属性，可直接测量，一般为性能指标。内部属性指软件产品本身的属性，如可靠性等，只能间接测量。
• McCabe度量法：又称为环路复杂度，假设有向图中有向边数为m，节点数为n，则此有向图的环路复杂度为$$m-n+2$$