分类： 项目管理
2008-12-20 23:22:15
软件工程是一门研究如何有效开发软件的学科，矛盾永远是事物发展的根本动力，软件工程这一学科的产生，是随着软件危机的产生而产生，在计算机发展的早期，软件的独立性相对不高，软件的发展跟随硬件的发展而发展，因此，当时人们如果需要计算机发挥某些功能，往往自己编写针对某一具体问题的程序，这就造成了软件的“手工作坊”式开发，到了后期，人们对计算机软件的需求越来越高，因为软件是计算机的灵魂，开始了软件独立发展，迅速发展的时代，这个时候，由于大规模地开发软件，作坊式生产的弊端就表现出来了，此被人们成为“软件危机”，它大大地制约了软件的发展：
1.对软件开发的进度和成本估计不足；
2.用户对软件不满意；
3.软件存在质量问题；
4.软件通常是不可维护的；
5.所开发的软件缺乏必要的文档资料；
6.软件产品在计算机产品的成本比重在增加；
7.软件产品供不应求。
而后，北大西洋公约组织的成员在联邦德国开会，一致认为需要借鉴工程学的方法，把系统的、规范的、可量化的一套“方法、工具、过程”用于指导软件开发的实践——软件工程学。
因此，我们可以认为，作为一名合格的软件工程师，应当具备两个方面的能力：首先，是软件工程的“战略统帅”能力，能够站在一个全局的高度，审视和把握软件开发的主要脉络，认识问题的最有效方式，是从抽象到具体，毛主席说过，“立足全局、照顾局部、把握重要关节。”将主要的架构整理出来；其次，是数据结构及算法的“战术素养”，开发软件最终都会落实到编码上，如何高效地组织代码，使用合理的、高效的数据结构和算法来编写代码，是实质上提高软件质量的基本保证，因此，要具备战略和战术两个层面上的知识，才能正确地指导软件开发。
现代软件开发主要分为两大类方法：一是结构化范型；二是面向对象范型。
结构化范型是较传统的方法学，它一大特点就是人为地分离了数据和行为，分别研究数据和行为，以建立模型，最终确定软件的设计。
从方法角度看，结构化范型依照以下步骤严格执行，并在每一阶段备有详尽的文档，每一阶段的成果是下一阶段的开始：
生命周期：
1.问题定义；
2.可行性分析；
3.需求分析；
4.总体设计；
5.详细设计；
6.编码和单元测试；
7.集成测试；
8.维护；
从过程的角度看，软件开发有快速原型模型，增量模型，瀑布模型，喷泉模型，螺旋模型，极限编程，敏捷开发，RUP方法。
软件工程一书讲的最多的，也就是如何从方法的角度来理解开发：
分析阶段（问题定义、可行性分析、需求分析阶段）：
问自己三个问题：
1.我要解决什么问题？
2.这个问题有行得通的解决办法吗?（技术可行，经济可行，操作可行）
3.为了解决问题我该做什么？
可通过shell语言建立快速原型模型验证用户需求，或者通过对现有系统的分析，导出系统流程图描述信息在系统中的流动情况，通过数据流图（四要素：原点/终点，动态数据流，静态数据存储，处理）和数据字典建立功能模型；通过实体联系图建立数据模型，为需要数据库支持的软件做好准备；通过状态图描述软件运行过程和状态，建立行为模型。
设计阶段（总体设计、详细设计）：
问自己两个问题：
1.概括地说，系统该如何实现？
2.详细地描述问题是怎么被处理的？
总体设计分成系统设计和结构设计两个方面
系统设计：
1.设想几种实现系统的方案；
2.筛选出合理方案；
3.遴选最佳方案；
结构设计：
为了使软件的整体架构可读性和可维护性好，我们采用了模块化、抽象，模块独立，逐步求精，信息隐藏和局部化等启发式规则，功能分解，并从模块独立性导出两个概念：耦合与内聚，好的设计被认为是松耦合高内聚的。
耦合表达模块间的联系程度，分为五种：
数据耦合，控制耦合，特征耦合，公共环境耦合，内容耦合；
我们尽量采取数据耦合，处于安全性考虑，不要使用特征耦合，限制公共环境耦合的复杂度，避免使用内容耦合；
内聚表达模块内部的紧密程度，分为七种（由松到紧）：
偶然内聚，逻辑内聚，时间内聚，过程内聚，通信内聚，顺序内聚，功能内聚
功能内聚是再好不过，最好不要有偶然内聚和逻辑内聚；
要么通过HIPO图，结构图设计软件结构并审核；要么利用上一阶段的数据流图，采用面向数据流的设计方法，找出数据流图或事务型或变换型特征，从而划分边界（对于具有变换特征的数据流图：输入，处理和输出三个边界；对于具有事务型明显特征的数据流图：输入，事务中心，输出），并将其映射成为软件结构
详细设计：
通过系统流程图或NS盒图具体地描述准备采取何种方法（算法）来解决问题，为了使详细设计产生的成果易于理解，我们采用了结构化的设计方法——程序中只使用“循环、选择、顺序”三种结构，并单入单出，在此基础上，允许使用CASE和UNTIL语句的成为扩展结构化程序设计，如果还允许BREAK语句，则称为修正结构化程序设计。
实现阶段（编码和单元测试，集成测试）
编码时要注意一个问题——“可读性第一，效率第二”，把握一个原则——“简单即高效”（Simplicity is best）
测试是一种破坏性检验，测试的目标是找出错误，因此好的测试是发现了软件错误的测试
测试分为单元测试和集成测试（子系统测试，系统测试，回归测试，验收测试）
单元测试每次只针对一个单独的模块；
子系统测试要对进行过单元测试的模块进行组装测试，有两种策略：自底向上或者自顶向下，采用自底向上的测试策略是从底层模块开始向上测试，因此需要编写相应的驱动模块来代理上层调度模块，然后逐步以调用模块替换驱动模块逐级向上；采用自顶向下的测试策略则是从上层开始，先用桩模块代替底层模块，在上层模块测试无误后，用真实模块代替桩模块，然后逐级向下。实际测试过程中可能会综合运用两种方法，并采取增量和回归的方式进行测试（每加入一个模块就从头测起）
系统测试是指将整个系统组装好后进行测试。
验收测试是请用户测试，让用户在一个受控环境下的测试成为alpha测试，在真实环境中测试成为beta测试。最后发布release正式版
测试方法主要分为白盒测试和黑盒测试，其中白盒测试用于早期，黑盒测试用于后期。
白盒测试深入到模块内部，深入了解模块实现细节并制定测试方案，方法分两大类：逻辑覆盖和控制结构测试
逻辑覆盖有五种：语句覆盖，判定覆盖，条件覆盖，语句/判定覆盖，条件组合覆盖；语句覆盖是指每条语句至少执行一次，判定覆盖是指判定的两个分支都要执行一次，条件覆盖是指各种条件都满足一次，各自侧重点不同。
控制结构测试是针对循环和选择结构进行的测试，不过在实际测试中，我们一般画出程序流程图，并通过计算边和节点的个数/判定个数来计算环形复杂度（边-节点+2或者判定+1）
黑盒测试不需要知道模块实现细节，只测试输入与输出等接口特性，
首先采用划分等价类的方法进行测试，比如某密码系统要求输入密码长度大于等于4小于等于20，那么在此范围内的数构成一个有效等价类，小于4的构成一个无效等价类，大于20的划分为一个无效等价类，并从三个类中各取一个数代表进行测试即可。
然后采用边界条件测试，取边界值进行测试
测试要有详尽的测试报告，有输入和预期的输出。
最后，根据测试报告进行调试。
以上是结构化范型，下面简要介绍面向对象范型
采用面向对象的设计是以对象为中心——“万物皆对象”，将数据和操作紧密结合起来，最大限度模拟现实情况，使问题空间和解空间保持一致，需要建立三个模型以描述要实现的系统——对象模型、功能模型和数据模型，对象模型采用统一建模语言描述，提取方法是通过问题描述中的名词来建立对象模型。
OO=objects+classes+inheritance+communicate with messages
