软件工程 软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义很多学者、组织机构都分别给出了自己的定义： Boehm：运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和維护这些程序所必需的相关文件资料。 IEEE：软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法 Fritz Bauer：建立并使用完善的工程化原则，以较经濟的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法 软件工程(SoftWare Engineering)的框架可概括为：目标、认识过程三阶段论和原则。 (1)软件工程目标：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品正确性指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用戶可用的程度开销合宜是指软件开发、运行的整

销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多待解决嘚问题它们形成了对认识过程三阶段论、认识过程三阶段论模型及工程方法选取的约束。 (2)软件工程认识过程三阶段论：生产一个最终能滿足需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤软件工程认识过程三阶段论主要包括开发认识过程三阶段论、运作认识过程三阶段论、维护认识过程三阶段论。它们覆盖了需求、设计、实现、确认以及维护等活动需求活动包括问题分析和需求分析。问题分析获取需求萣义又称软件需求规约。需求分析生成功能规约设计活动一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件系统结构包括子系統、模块以及相关层次的说明、每一模块的接口定义。详细设计产生程序员可用的模块说明包括每一模块中数据结构说明及加工描述。實现活动把设计结果转换为可执行的程序代码确认活动贯穿于整个开发认识过程三阶段论，实现完成后的确认保证最终产品满足用户嘚要求。维护活动包括使用认识过程三阶段论中的扩充、修改与完善伴随以上认识过程三阶段论，还有管理认识过程三阶段论、支持认識过程三阶段论、培训认识过程三阶段论等 (3)软件工程的原则是指围绕工程设计、工程支持以及工程管理在软件开发认识过程三阶段论中必须遵循的原则。 软件工程必须遵循什么原则 围绕工程设计、工程支持以及工程管理已提出了以下四条基本原则： (1)选取适宜的开发模型 该原则与系统设计有关在系统设计中，软件需求、硬件需求以及其它因素间是相互制约和影响的经常需要权衡。因此必需认识需求定義的易变性，采用适当的开发模型保证软件产品满足用户的要求。 (2)采用合适的设计方法 在软件设计中通常需要考虑软件的模块化、抽

潒与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征。合适的设计方法有助于这些特征的实现以达到软件工程的目标。 (3)提供高质量的工程支撑 工欲善其事必先利其器。在软件工程中软件工具与环境对软件认识过程三阶段论的支持颇为重要。软件工程项目的质量与开销直接取决于对软件工程所提供的支撑质量和效用 (4)重视软件工程的管理 软件工程的管理直接影响可用资源的有效利用，生产满足目标的软件產品以及提高软件组织的生产能力等问题因此，仅当软件认识过程三阶段论予以有效管理时才能实现有效的软件工程。 软件工程是指導计算机软件开发和维护的工程学科 采用工程的概念、原理、 技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和當前能够 得到的最好的技术方法结合起来这就是软件工程。 软件工程强调使用生存周期方法学和各种结构分析及结构设计技术它们是 茬七十年代为了对付应用软件日益增长的复杂程度、漫长的开发周期以及用户对 软件产品经常不满意的状况而发展起来的。人类解决复杂問题时普遍采用的一个策 略就是“各个击破”也就是对问题进行分解然后再分别解决各个子问题的策略 。软件工程采用的生存周期方法學就是从时间角度对软件开发和维护的复杂问题 进行分解把软件生存的漫长周期依次划分为若干个阶段，每个阶段有相对独立 的任务嘫后逐步完成每个阶段的任务。采用软件工程方法论开发软件的时候 从对任务的抽象逻辑分析开始，一个阶段一个阶段地进行开发前┅个阶段任务 的完成是开始进行后一个阶段工作的前提和基础，而后一阶段任务的完成通常是 使前一阶段提出的解法更进一步具体化加進了更多的物理细节。每一个阶段的开 始和结束都有严格标准对于任何两个相邻的阶段而言，前一阶段的结束标准就 是后一阶段的开始標准在每一个阶段结束之前都必须进行正式严格的技术审查 和管理复审，从技术和管理两方面对这个阶段的开发成果进行检查通过之後这 个阶段才算结束；如果检查通不过，则必须进行必要的返工并且返工后还要再 经过审查。审查的一条主要标准就是每个阶段都应该茭出“最新式的”（即和所 开发的软件完全一致的）高质量的文档资料从而保证在软件开发工程结束时有 一个完整准确的软件配置交付使用。文档是通信的工具它们清楚准确地说明了 到这个时候为止，关于该项工程已经知道了什么同时确立了下一步工作的基础 。此外文档也起备忘录的作用，如果文档不完整那么一定是某些工作忘记做 了，在进入生存周期的下一阶段之前必须补足这些遗漏的细节。在完成生存周 期每个阶段的任务时应该采用适合该阶段任务特点的系统化的技术方法——结 构分析或结构设计技术。 把软件生存周期劃分成若干个阶段每个阶段的任务相对独立，而且比较简 单便于不同人员分工协作，从而降低了整个软件开发工程的困难程度；在软件 生存周期的每个阶段都采用科学的管理技术和良好的技术方法而且在每个阶段 结束之前都从技术和管理两个角度进行严格的审查，合格之后才开始下一阶段的 工作这就使软件开发工程的全认识过程三阶段论以一种有条不紊的方式进行，保证了软件的 质量特别是提高叻软件的可维护性。总之采用软件工程方法论可以大大提高 软件开发的成功率，软件开发的生产率也能明显提高 目前划分软件生存周期阶段的方法有许多种，软件规模、种类、开发方式、 开发环境以及开发时使用的方法论都影响软件生存周期阶段的划分在划分软件 生存周期的阶段时应该遵循的一条基本原则就是使各阶段的任务彼此间尽可能相 对独立，同一阶段各项任务的性质尽可能相同从而降低每個阶段任务的复杂程 度，简化不同阶段之间的联系有利于软件开发工程的组织管理。一般说来软 件生存周期由软件定义、软件开发和軟件维护三个时期组成，每个时期又进一步 划分成若干个阶段下面的论述主要针对应用软件，对系统软件也基本适用 软件定义时期的任务是确定软件开发工程必须完成的总目标；确定工程的可行 性，导出实现工程目标应该采用的策略及系统必须完成的功能；估计完成该項工程 需要的资源和成本并且制定工程进度表。这个时期的工作通常又称为系统分析 由系统分析员负责完成。软件定义时期通常进一步划分成三个阶段即问题定 义、可行性研究和需求分析。 开发时期具体设计和实现在前一个时期定义的软件它通常由下述四个阶段组 荿：总体设计，详细设计编码和单元测试，综合测试 维护时期的主要任务是使软件持久地满足用户的需要。具体地说当软件在 使用認识过程三阶段论中发现错误时应该加以改正；当环境改变时应该修改软件以适应新的环境 ；当用户有新要求时应该及时改进软件满足用戶的新需要。通常对维护时期不再 进一步划分阶段但是每一次维护活动本质上都是一次压缩和简化了的定义和开 发认识过程三阶段论。 丅面扼要介绍软件生存周期每个阶段的基本任务和结束标准 1问题定义 问题定义阶段必须回答的关键问题：“要解决的问题是什么？”如果不知道 问题是什么就试图解决这个问题显然是盲目的，只会白白浪费时间和金钱最 终得出的结果很可能是毫无意义的。尽管确切地萣义问题的必要性是十分明显的 但是在实践中它却可能是最容易被忽视的一个步骤。 通过问题定义阶段的工作系统分析员应该提出关於问题性质、工程目标和 规模的书面报告。通过对系统的实际用户和使用部门负责人的访问调查分析员 扼要地写出他对问题的理解，并茬用户和使用部门负责人的会议上认真讨论这份 书面报告澄清含糊不精的地方，改正理解不正确的地方最后得出一份双方都 满意的文檔。 问题定义阶段是软件生存周期中最简短的阶段一般只需要一天甚至更少的 时间。 2可行性研究 这个阶段要回答的关键问题：“对于上┅个阶段所确定的问题有行得通的解 决办法吗”为了回答这个问题，系统分析员需要进行一次大大压缩和简化了的 系统分析和设计的认識过程三阶段论也就是在较抽象的高层次上进行的分析和设计的认识过程三阶段论。 可行性研究应该比较简短这个阶段的任务不是具體解决问题，而是研究问题的范 围探索这个问题是否值得去解，是否有可行的解决办法 在问题定义阶段提出的对工程目标和规模的报告通常比较含糊。可行性研究 阶段应该导出系统的高层逻辑模型（通常用数据流图表示）并且在此基础上更 准确、更具体地确定工程规模和目标。然后分析员更准确地估计系统的成本和效 益对建议的系统进行仔细的成本／效益分析是这个阶段的主要任务之一。 可行性研究的结果是使用部门负责人做出是否继续进行这项工程的决定的 重要依据一般说来，只有投资可能取得较大效益的那些工程项目才值得繼续进 行下去可行性研究以后的那些阶段将需要投入要多的人力物力。及时中止不值 得投资的工程项目可以避免更大的浪费。 3需求分析 这个阶段的任务仍然不是具体地解决问题而是准确地确定“为了解决这个问题， 目标系统必须做什么”主要是确定目标系统必须具備哪些功能。 用户了解他们所面对的问题知道必须做什么，但是通常不能完整准确地表 达出他们的要求更不知道怎样利用计算机解决怹们的问题；软件开发人员知道 怎样使用软件实现人们的要求，但是对特定用户的具体要求并不完全清楚因此系统 分析员在需求分析阶段必须和用户密切配合，充分交流信息以得出经过用户确 认的系统逻辑模型。通常用数据流图、数据字典和简要的算法描述表示系统的邏 辑模型 在需求分析阶段确定的系统逻辑模型是以后设计和实现目标系统的基础，因 此必须准确完整地体现用户的要求系统分析员通瑺都是计算机软件专家，技术 专家一般都喜欢很快着手进行具体设计然而，一旦分析员开始谈论程序设计的 细节就会脱离用户，使他們不能继续提出他们的要求和建议较件工程使用的结 构分析设计的方法为每个阶段都规定了特定的结束标准，需求分析阶段必须提供完 整准确的系统逻辑模型经过用户确认之后才能进入下一个阶段，这就可以有 效地防止和克服急于着手进行具体设计的倾向 4总体设计 这個阶段必须回答的关键问题是：“概括地说，应该如何解决这个问题” 首先，应该考虑几种可能的解决方案列如，目标系统的一些主偠功能是用 计算机自动完成还是用人工完成；如果使用计算机那么是使用批处理方式还是 人机交互方式；信息存储使用传统的文件系统還是数据库……。通常至少应该考虑 下述几类可能的方案： 低成本的解决方案系统只能完成最必要的工作，不能多做一点额处的工 作 Φ等成本的解决方案。这样的系统不仅能够很好地完成预定的任务使用 起来很方便，而且可能还具有用户没有具体指定的某些功能和特點虽然用户没 有提出这些具体要求，但是系统分析员根据自己的知识和经验断定这些附加的 能力在实践中将证明是很有价值的。 高成夲的“十全十美”的系统这样的系统具有用户可能希望有的所有功 能和特点。 系统分析员应该使用系统流程图或其他工具描述每种可能嘚系统估计每种 方案的成本和效益，还应该在充分权衡各种方案的利弊的∩希萍鲆桓鼋虾nbsp; 的系统（最佳方案）并且制定实现所推荐的系统的详细计划。如果用户接受分 析员推荐的系统则可以着手完成本阶段的另一项主要工作。 上面的工作确定了解决问题的策略以及目標系统需要哪些程序但是，怎样设 计这些程序呢结构设计的一条基本原理就是程序应该模块化，也就是一个大程 序应该由许多规模适Φ的模块按合理的层次结构组织而成总体设计阶段的第二 项主要任务就是设计软件的结构，也就是确定程序由哪些模块组成以及模块间嘚 关系通常用层次图或结构图描绘软件的结构。 5详细设计 总体设计阶段以比较抽象概括的方式提出了解决问题的办法详细设计阶段 的任务就是把解法具体化，也就是回答下面这个关键问题：“应该怎样具体地实现这 个系统呢” 这个阶段的任务还不是编写程序，而是设計出程序的详细规格说明这种规 格说明的作用很类似于其他工程领域中工程师经常使用的工程蓝图，它们应该 包含必要的细节程序员鈳以根据它们写出实际的程序代码。 通常用HIPO图（层次图加输入／处理／输出图）或PDL语言（认识过程三阶段论设计语言 ）描述详细设计的结果 6编码和单元测试 这个阶段的关键任务是写出正确的容易理解、容易维护的程序模块。 程序员应该根据目标系统的性质和实际环境选取一种适当的高级程序设计 语言（必要时用汇编语言），把说细设计的结果翻译成用选定的语言书写的程序 并且仔细测试编写出的每一個模块。 7综合测试 这个阶段的关键任务是通过各种类型的测试（及相应的调试）使软件达到预定 的要求 最基本的测试是集成测试和验收測试。所谓集成测试是根据设计的软件结构 把经过单元测试检验的模块按某种选定的策略装配起来，在装配认识过程三阶段论中对程 序進行必要的测试所谓验收测试则是按照规格说明书的规定（通常在需求分析 阶段确定），由用户（或在用户积极参加下）对目标系统进荇验收 必要时还可以再通过现场测试或平行运行等方法对目标系统进一步测试检验。 为了使用户能够积极参加验收测试并且在系统投叺生产性运行以后能够正确 有效地使用这个系统，通常需要以正式的或非正式的方式对用户进行培训 通过对软件测试结果的分析可以预測软件的可靠性；反之，根据对软件可靠 性的要求也可以决定测试和调试认识过程三阶段论什么时候可以结束 应该用正式的文档资料把測试计划、详细测试方案以及实际测试结果保存下 来，做为软件配置的一个组成成分 8软件维护 维护阶段的关键任务是，通过各种必要的維护活动使系统持久地满足用户的 需要 通常有四类维护活动：改正性维护，也就是诊断和改正在使用认识过程三阶段论中发现的 软件错誤；适应性维护即修改软件以适应环境的变化；完善性维护， 即根据用户的要求改进或扩充软件使它更完善；预防性维护即修改软件為将来 的维护活动预先做准备。 虽然没有把维护阶段进一步划分成更小的阶段但是实际上每一项维护活动 都应该经过提出维护要求（或報告问题），分析维护要求提出维护要求，提出 维护方案审批维护方案，确定维护计划修改软件设计，修改程序测试程序， 复查驗收等一系列步骤因此实质上是经历了一次压缩和简化了的软件定义和开 发的全认识过程三阶段论。 都应该经过提出维护要求（或报告問题）分析维护要求，提出维护要求提出 维护方案，审批维护方案确定维护计划，修改软件设计修改程序，测试程序 复查验收等一系列步骤，因此实质上是经历了一次压缩和简化了的软件定义和开 发的全认识过程三阶段论