软件开发模型系列：概述

 软件开发模型

瀑布模型、迭代模型、喷泉模型、演化模型、智能模型

瀑布模型

软件工程瀑布模型

瀑布模型（Waterfall Model） 是一个项目开发架构，开发过程是通过设计一系列阶段顺序展开的，从系统需求分析开始直到产品发布和维护，每个阶段都会产生循环反馈，因此，如果有信息未被覆盖或者发现了问题，那么最好 “返回”上一个阶段并进行适当的修改，项目开发进程从一个阶段“流动”到下一个阶段，这也是瀑布模型名称的由来。包括软件工程开发、企业项目开发、产品生产以及市场销售等构造瀑布模型。

瀑布模型（Waterfall Model）

什么是瀑布模型？

　　1970年温斯顿·罗伊斯（Winston Royce）提出了著名的“瀑布模型”，直到80年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。

瀑布模型核心思想

　　瀑布模型核心思想是按工序将问题化简，将功能的实现与设计分开，便于分工协作，即采

  

瀑布模型

用结构化的分析与设计方法将逻辑实现与物理实现分开。将软件生命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。

瀑布模型的重要地位

　　瀑布模型是最早出现的软件开发模型，在软件工程中占有重要的地位，它提供了软件开发的基本框架。其过程是从上一项活动接收该项活动的工作对象作为输入，利用这一输入实施该项活动应完成的内容给出该项活动的工作成果，并作为输出传给下一项活动。同时评审该项活动的实施，若确认，则继续下一项活动；否则返回前面，甚至更前面的活动。对于经常变化的项目而言，瀑布模型毫无价值。（采用瀑布模型的软件过程如图所示）

瀑布模型的优缺点

1、瀑布模型有以下优点

　　1）为项目提供了按阶段划分的检

  

瀑布模型

查点。

　　2）当前一阶段完成后，您只需要去关注后续阶段。

　　3）可在迭代模型中应用瀑布模型。

　　增量迭代应用于瀑布模型。迭代1解决最大的问题。每次迭代产生一个可运行的版本,同时增加更多的功能。每次迭代必须经过质量和集成测试。

2、瀑布模型有以下缺点

　　1）在项目各个阶段之间极少有反馈。

　　2）只有在项目生命周期的后期才能看到结果。

　　3）通过过多的强制完成日期和里程碑来跟踪各个项目阶段。

　　4)瀑布模型的突出缺点是不适应用户需求的变化.

瀑布模型的客户需求

　　尽管瀑布模型招致了很多批评，但是它对很多类型的项目而言依然是有效的，如果正确使用，可以节省大量的时间和金钱。对于您的项目而言，是否使用这一模型主要取决于您是否能理解客户的需求以及在项目的进程中这些需求的变化程度，对于经常变化的项目而言，瀑布模型毫无价值，对于这种情况，您可以考虑其他的架构来进行项目管理，比如名为螺旋模型（spiral model）的方法。

　　在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性方式进行，当前活动接受上一项活动的工作结果，实施完成所需的工作内容。当前活动的工作结果需要进行验证，如果验证通过，则该结果作为下一项活动的输入，继续进行下一项活动，否则返回修改。

　　瀑布模型强调文档的作用，并要求每个阶段都要仔细验证。但是，这种模型的线性过程太理想化，已不再适合现代的软件开发模式，几乎被业界抛弃，其主要问题在于：

　　（1） 各个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增加了工作量；

　　（2） 由于开发模型是线性的，用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而增加了开发的风险；

　　（3） 早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重的后果。

　　按照瀑布模型的阶段划分，软件测试可以分为单元测试，集成测试，系统测试。

 

迭代模型

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迭代模型思想示意图

早在20世纪50年代末期，软件领域中就出现了迭代模型。最早的迭代过程可能被描述为“分段模型（stagewise model）”。迭代模型是RUP推荐的周期模型。被定义为：迭代包括产生产品发布（稳定、可执行的产品版本）的全部开发活动和要使用该发布必需的所有其他外围元素。在某种程度上，开发迭代是一次完整地经过所有工作流程的过程：需求、分析设计、实施和测试工作流程。实质上，它类似小型的瀑布式项目。RUP认为，所有的阶段都可以细分为迭代。每一次的迭代都会产生一个可以发布的产品，这个产品是最终产品的一个子集。

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什么是迭代模型

迭代模型的选择

迭代模型的使用条件

迭代模型的优点

编辑本段什么是迭代模型

　　在现代过程方法XP（eXtreme Programming，极限编程）、RUP无一例外

  

螺旋迭代模型

地都推荐、主张采用能显著减少风险的迭代模型。美国国防部原本提倡瀑布过程和观点，在发现那么多采用了瀑布模型的失败的项目之后，不但放弃了对它的要求，而且从1994年的报告开始，积极地鼓励采用更加现代化的迭代模型来取代瀑布模型做法。同时，中国中科院也提倡选用迭代模型。

迭代模型的选择

　　对众多的开发模型和过程方法，及权威机构的看法，企业应选择什么样的开发模型，应慎重对从以下几方面进行考虑：

　　1、RUP虽然内容极其丰富，定义了选起、精化、构建、产品化4个阶段和业务建模、需求、分析设计、实现、测试、部署等9个工种，提供了一大堆的文档模板，但极易让人误解是重型的过程，实施推广有一定难度。

　　2、再次，在质量管理方面：以实现系统架构、核心功能目标的迭代产品生的工作成果作为质量控制重点。每次迭代进行系统集成、系统测试，达到对软件质量的持续验证。每次系统测试，需要回归测试前一次迭代遗留发现的问题。每次迭代发布的小版本组织客户（包括内部客户、外部客户）进行评价，通过演示操作等方式，评价该次迭代是否达到预定的目标，并以此为依据来制定下一次迭代的目标。

　　3、最后，在其他方面：每次迭代成果须进行配置管理，版本控制很重要。在整个迭代过程中风险无处不在，建议每周作一次风险跟踪。同时通过重点关注进度、工作量、满意度、缺陷等数据收集，关注每次迭代情况。

　　总之，选择一个合适的生命周期模型，并应用正确的方法，对于任何软件项目的成功是至关重要。企业在选择开发模型应从项目时间要求、需求明确程度、风险状况等选择合适的生命周期模型。

迭代模型的使用条件

　　1、在项目开发早期需求可能有所变化。

　　2、分析设计人员对应用领域很熟悉。

　　3、高风险项目。

　　4、用户可不同程度地参与整个项目的开发过程。

　　5、使用面向对象的语言或统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）。

　　6、使用CASE（Computer Aided Software Engineering，计算机辅助软件工程）工具，如Rose（Rose是非常受欢迎的物件软体开发工具。）。

　　7、具有高素质的项目管理者和软件研发团队。

迭代模型的优点

　　与传统的瀑布模型相比较，迭代过程具有以下优点：

　　1）降低了在一个增量上的开支风险。如果开发人员重复某个迭代，那么损失只是这一个开发有误的迭代的花费。

　　2）降低了产品无法按照既定进度进入市场的风险。通过在开发早期就确定风险，可以尽早来解决而不至于在开发后期匆匆忙忙。

　　3）加快了整个开发工作的进度。因为开发人员清楚问题的焦点所在，他们的工作会更有效率。

　　4）由于用户的需求并不能在一开始就作出完全的界定，它们通常是在后续阶段中不断细化的。因此，迭代过程这种模式使适应需求的变化会更容易些。

 

喷泉模型

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喷泉模型fountain model是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型，主要用于描述面向对象的软件开发过程。

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模型概述

优点缺点

编辑本段模型概述

　　喷泉模型是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型，主要用于采用对象技术的软件开发项目。该模型认为软件开发过程自下而上周期的各阶段是相互迭代和无间隙的特性。软件的某个部分常常被重复工作多次，相关对象在每次迭代中随之加入渐进的软件成分。无间隙指在各项活动之间无明显边界，如分析和设计活动之间没有明显的界限，由于对象概念的引入，表达分析、设计、实现等活动只用对象类和关系，从而可以较为容易地实现活动的迭代和无间隙，使其开发自然地包括复用。

  

　　喷泉模型不像瀑布模型那样，需要分析活动结束后才开始设计活动，设计活动结束后才开始编码活动。该模型的各个阶段没有明显的界限，开发人员可以同步进行开发。其优点是可以提高软件项目开发效率，节省开发时间，适应于面向对象的软件开发过程。由于喷泉模型在各个开发阶段是重叠的，因此在开发过程中需要大量的开发人员，因此不利于项目的管理。此外这种模型要求严格管理文档，使得审核的难度加大，尤其是面对可能随时加入各种信息、需求与资料的情况。

优点缺点

　　1、喷泉模型的优点

　　喷泉模型不像瀑布模型那样，需要分析活动结束后才开始设计活动，设计活动结束后才开始编码活动。该模型的各个阶段没有明显的界限，开发人员可以同步进行开发。其优点是可以提高软件项目开发效率，节省开发时间，适应于面向对象的软件开发过程。

　　2、喷泉模型的缺点

　　由于喷泉模型在各个开发阶段是重叠的，因此在开发过程中需要大量的开发人员，因此不利于项目的管理。此外这种模型要求严格管理文档，使得审核的难度加大，尤其是面对可能随时加入各种信息、需求与资料的情况。

 

演化模型

目录

简介

作用

优缺点

1.演化模型的优点

2.演化模型的缺点

简介

作用

优缺点

1.演化模型的优点

2.演化模型的缺点

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编辑本段简介

　　演化模型（Evolutionary Model）

　　演化模型是一种全局的软件(或产品)生存周期模型。属于迭代开发风范。

　　该模型可以表示为：第一次迭代(需求->设计->实现->测试->集成)->反馈->第二次迭代(需求->设计->实现->测试->集成)->反馈->……

　　即根据用户的基本需求，通过快速分析构造出该软件的一个初始可运行版本，这个初始的软件通常称之为原型，然后根据用户在使用原型的过程中提出的意见和建议对原型进行改进，获得原型的新版本。重复这一过程，最终可得到令用户满意的软件产品。采用演化模型的开发过程，实际上就是从初始的原型逐步演化成最终软件产品的过程。演化模型特别适用于对软件需求缺乏准确认识的情况。

　　复杂网络的演化模型包括BA模型以及其他多种扩展模型。

　　最经典的演化模型为BA模型，刻画了无标度网络形成的两个条件：增长和偏好依附，最终形成的网络符合幂指数为3的度分布。

编辑本段作用

　　演化模型主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。用户可以给出待开发系统的核心需求，并且当看到核心需求实现后，能够有效地提出反馈，以支持系统的最终设计和实现。软件开发人员根据用户的需求，首先开发核心系统。当该核心系统投入运行后，用户试用之，完成他们的工作，并提出精化系统、增强系统能力的需求。软件开发人员根据用户的反馈，实施开发的迭代过程。第一迭代过程均由需求、设计、编码、测试、集成等阶段组成，为整个系统增加一个可定义的、可管理的子集。在开发模式上采取分批循环开发的办法，每循环开发一部分的功能，它们成为这个产品的原型的新增功能。于是，设计就不断地演化出新的系统。 实际上，这个模型可看作是重复执行的多个“瀑布模型”。

　　“演化模型”要求开发人员有能力把项目的产品需求分解为不同组，以便分批循环开发。这种分组并不是绝对随意性的，而是要根据功能的重要性及对总体设计的基础结构的影响而作出判断。有经验指出，每个开发循环以六周到八周为适当的长度。

优缺点

演化模型的优点

　　1）任何功能一经开发就能进入测试以便验证是否符合产品需求。

　　2）帮助导引出高质量的产品要求。如果没有可能在一开始就弄清楚所有的产品需求，它们可以分批取得。而对于已提出的产品需求，则可根据对现阶段原型的试用而作出修改。

　　3）风险管理可以在早期就获得项目进程数据，可据此对后续的开发循环作出比较切实的估算。提供机会去采取早期预防措施，增加项目成功的机率。

　　4）大大有助于早期建立产品开发的配置管理，产品构建（build ），自动化测试，缺陷跟踪，文档管理。均衡整个开发过程的负荷。

　　5）开发中的经验教训能反馈应用于本产品的下一个循环过程，大大提高质量与效率。

　　6）如果风险管理发现资金或时间已超出可承受的程度，则可以决定调整后续的开发，或在一个适当的时刻结束开发，但仍然有一个具有部分功能的，可工作的产品。

　　7）心理上，开发人员早日见到产品的雏型，是一种鼓舞。

　　8）使用户可以在新的一批功能开发测试后，立即参加验证，以便提供非常有价值的反馈。

　　9）可使销售工作有可能提前进行，因为可以在产品开发的中后期取得包含了主要功能的产品原型去向客户作展示和试用。

演化模型的缺点

　　1）如果所有的产品需求在一开始并不完全弄清楚的话，会给总体设计带来困难及削弱产品设计的完整性，并因而影响产品性能的优化及产品的可维护性。

　　2）如果缺乏严格的过程管理的话，这个生命周期模型很可能退化为一种原始的无计划的“试－错－改”模式。

　　3）心理上，可能产生一种影响尽最大努力的想法，认为虽然不能完成全部功能，但还是造出了一个有部分功能的产品。

　　4）如果不加控制地让用户接触开发中尚未测试稳定的功能，可能对开发人员及用户都产生负面的影响。

 

智能模型

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简介

详细说明

必要性

编辑本段简介

　　智能模型基于知识的软件开发模型，它与专家系统结合在一

  

智能模型样图

起。该模型应用基于规则的系统，采用归纳和推理机制，帮助软件人员完成开发工作，并使维护在系统规格说明一级进行。 该模型在实施过程中要建立知识库，将模型本身、软件工程知识与特定领域的知识分别存入数据库。以软件工程知识为基础的生成规则构成的专家系统与含应用领域知识规则的其他专家系统相结合，构成这一应用领域软件的开发系统。

编辑本段详细说明

　　智能模型也称为“基于知识的软件开发模型”，它把瀑布模型和专家系统结合在一起，利用专家系统来帮助软件开发人员的工作。该模型应用基于规则的系统，采用归纳和推理机制，使维护在系统规格说明一级进行。这种模型在实施过程中以软件工程知识为基础的生成规则构成的知识系统与包含应用领域知识规则的专家系统相结合，构成这一应用领域软件的开发系统。采用智能模型的软件过程如下图所示：

  

智能模型

智能模型拥有一组工具（如数据查询、报表生成、数据处理、屏幕定义、代码生成、高层图形功能及电子表格等），每个工具都能使开发人员在高层次上定义软件的某些特性，并把开发人员定义的这些软件自动地生成为源代码。这种方法需要四代语言（4GL）的支持。4GL不同于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好，即使没有受过训练的非专业程序员，也能用它编写程序；它是一种声明式、交互式和非过程性编程语言。4GL还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的数据库和应用程序生成器。目前市场上流行的4GL（如Foxpro等）都不同程度地具有上述特征。但4GL目前主要限于事务信息系统的中、小型应用程序的开发。

必要性

　　智能模型所要解决的问题是特定领域的复杂问题，涉及大量的专业知识，而开发人员一般不是该领域的专家，他们对特定领域的熟悉需要一个过程，所以软件需求在初始阶段很难定义得很完整。因此，采用原型实现模型需要通过多次迭代来精化软件需求。

　　智能模型以知识作为处理对象，这些知识既有理论知识，也有特定领域的经验。在开发过程中需要将这些知识从书本中和特定领域的知识库中抽取出来（即知识获取），选择适当的方法进行编码（即知识表示）建立知识库。将模型、软件工程知识与特定领域的知识分别存入数据库，在这个过程中需要系统开发人员与领域专家的密切合作。

　　智能模型开发的软件系统强调数据的含义，并试图使用现实世界的语言表达数据的含义。该模型可以勘探现有的数据，从中发现新的事实方法指导用户以专家的水平解决复杂的问题。它以瀑布模型为基本框架，在不同开发阶段引入了原型实现方法和面向对象技术以克服瀑布模型的缺点，适应于特定领域软件和专家决策系统的开发。

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