软件系统开发的工程化思想

软件系统开发(kāifā)的工程化思想江苏大学(dàxué)工商管理学院陈永泰共二十七页主要(zhǔyào)内容软件危机(wēijī)软件工程瀑布模型原型法面向对象方法学共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(一)软件(ruǎnjiàn)危机Intheearlydays:

“Software”=“Placeasequenceofinstructionstogethertogetthecomputertodosomethinguseful”.User

ComputerLate1950’s:ComputerbecamecheaperandmorecommonHighlevellanguageswereinventedEarly1960s:

Veryfewlargesoftwareprojectsweredonebysomeexperts.ProgrammerUser

Computer

easier共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(二)

Middletolate1960s:Trulylargesoftwaresystemswereattempted.例:美国IBM公司在1963年至1966年开发的IBM360机的操作系统。这一项目花了5000人一年的工作量，最多时有1000人投入开发工作，写出了近100万行源程序。......据统计，这个操作系统每次发行的新版本都是从前一版本中找出1000个程序错误而修正的结果。......这个项目的负责人F.D.Brooks事后总结了他在组织开发过程中的沉痛教训时说：“......正像一只逃亡的野兽落到泥潭中做垂死的挣扎，越是挣扎，陷得越深，最后无法逃脱灭顶的灾难。......程序设计工作正像这样一个泥潭，......一批批程序员被迫在泥潭中拼命挣扎，......谁也没有料到问题竟会陷入这样的困境(kùnjìng)......”。IBM360操作系统的历史教训成为软件开发项目的典型事例为人们所记取。SoftwareCrisis!共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(二)问题(wèntí)出在哪里？

项目没有被很好地理解

计划不周，最终导致进度拖延没有充分的文档资料软件可靠性缺少度量的标准，质量无法保证软件难以维护、不易升级共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(三)解决问题的想法

Bettermanagement

Differentteamorganizations

Betterlanguages&tools

Uniformcodingconventions

必须意识到：“软件(ruǎnjiàn)”编程，它有自己的生命周期。大型软件系统的开发与其它工程项目如建造桥梁、制造飞机、轮船等的开发是同理的。“软件工程”(SoftwareEngineering)NATOConference,Garmisch,Germany,1968.共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(四)结构化开发(kāifā)--瀑布模型维护开发定义DefinitionFeasibilityStudyRequirementsAnalysisProgramDesignCoding&ModuleTestingIntegration&SystemTestingDelivery&MaintenanceSystemDesign共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(五)瀑布模型的特点顺序性、依赖性推迟程序的物理(wùlǐ)实现质量保证的观点——阶段文档与评审的要求，利于尽早发现错误共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(六)快速(kuàisù)原型法适用于用户驱动的系统（即需求模糊或随时间变化的系统）PrototypeFeedbackModification共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(七)抛弃(pāoqì)原型法(throw-awayprototype)Brooks(1975):“Doittwice.”Version1:atrialtoverifyrequirements,andtogetenoughfeedback.Version2:producedfollowingawaterfallmodel.共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(八)演化原型法(evolutionaryprototype)螺旋模型(thespiralmodel):Boehm(1988)渐增模型(theincrementalmodel):Gilb(1988)Thewaterfallmodelisstillfollowed,butforeachseparateincrement.注：演化原型法与传统方法最大的不同(bùtónɡ)，在于它是一种高度迭代的动态方法，系统的初始版本很早就交付用户试用。共二十七页ReviewCommitmentPartitionRiskanaly-sisPrototype1Simulations,models,benchmarksRequirementsplan,life-cycleplanConceptofoperationPrototype2RiskanalysisSoftwarerequirementsRequirementsvalidationDevelop-mentplanRiskanalysisPrototype3SoftwareproductdesignDesignvalidationandverificationIntegrationandtestplanRiskanalysisOperationalprototypeDetaileddesignUnittestCodeIntegrationandtestAcceptancetestImplementationPlannextphasesDevelop,verifynext-levelproductDetermineobjectives,alternatives,constrainsEvaluatealternatives,identify,resolverisksCumulativecostProgressthroughstepsThespiralmodel共二十七页杭州北京Post-officeMessageSendbymethodObjectAttributes:location;employee;……Methods:send;sell;……我想把邮局(yóujú)搬到我家门口，多加几个邮递员，24小时都开门……对不起，本邮局不提供(tígōng)此类服务唉，那就先送束花吧——

Post_office.Send(request,payment)软件系统开发的工程化思想(九)

---面向对象方法学(OOM)共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十)面向对象方法的几个(jǐɡè)概念对象Object=数据Attribute+操作Method注意：Object内部的attributes不允许外部用户直接改动，只有当它提供了相应的服务method时，用户才能通过发送message来提请它执行。共二十七页软件系统开发的工程化思想(sīxiǎng)(十一)OOM的特点尽可能模拟人类习惯的思维方式，即问题域与求解域在结构上尽可能一致。与传统方法相反，OOM以数据或信息为主线，把数据和处理结合构成统一体——对象。这时程序不再是一系列工作在数据上的函数集合，而是相互协作又彼此(bǐcǐ)独立的对象的集合。共二十七页软件系统开发的工程化思想(sīxiǎng)(十二)OOM的四要素：对象(object)：世界由对象组成。类(class)：对象可划分为类；单个对象可视为某一类(yīlèi)的实例(instance)。继承(inheritance):类可分层，下层子类与上层父类有相同特征，称为继承。消息(message):对象间只能通过发送消息进行联系，外界不能处理对象的内部数据，只能通过消息请求它进行处理（如果它提供相应消息的话）。共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十三)例:classPost_office{private:loc_typelocation;emp_typeemployee;……public:voidsend(req_typerequest,money_typepayment);voidsell(intgoods,money_typepayment);……};

main(){Post_officeMy_PO;req_typeMy_request;money_typeMy_payment;……My_PO.Send(My_request,My_payment);……}共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十四)OOM的主体思想以object为核心，强调对现实概念的模拟而不强调算法。“面向对象方法学的基本原则，是按照人们习惯的思维方式(fāngshì)建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统”。

Class：由特殊到一般的归纳(induction)

Inheritance：由一般到特殊的演绎(deduction)共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十五)OOM的主体思想以object模拟实体，需求变化不会引起结构的整体变化，因为实体相对稳定，故系统也相应稳定一个class所有的instances都可重用它的代码；由inheritance派生出的新的class可重用其父类的代码，并且可以修改、扩充而不影响(yǐngxiǎng)其父类的使用。稳定性好：软件功能需求的变化不牵动全局，只需局部修改；Class独立性强：只要修改不涉及class的对外接口，则内部修改完全不影响外部调用；Inheritance和多态性(polymorphism)使其很容易被修改和扩充；容易理解、容易测试、调试。共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十六)OOM的基本概念Object:=ID+Method+Attribute+Message

以数据为中心，不设与数据无关的操作；

Object主动处理而不被动地等待被处理，外部只能通过message请求操作；

具有(jùyǒu)黑盒性：外部操作时，无须知道该object内部的数据结构及算法；

具有并行性：不同object各自独立地处理自身数据，彼此间仅通过传递message完成通信；

模块独立性好：内聚强、耦合松共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十七)OOM的基本概念Class：具有相同数据和相同操作的一组对象；Instance：某个class描述的具体对象；Message:=object_ID.method_ID(parameter(s))；Method:object能做的操作，亦称为service、responsibility,在

class中须定义相应的代码；Attribute：object

的固有数据；Inheritance：子类自动(zìdòng)共享父类的attributes和methods，而不必重复定义。共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十八)Class中国人中国人Attributes中国人Methods张山(instance)

Class中国人张山的AttributesClass杭州人

(子类)杭州人Attributes杭州人Methods

Class中国人李士(instance)中国人李士的Attributes杭州人李士的Attributes

Class杭州人例共二十七页软件系统开发(kāifā)的工程化思想(十九)若杭州人的methods中有与中国人的同名，则李士执行该method时以杭州人为准，不执行中国人中定义的同名method。传递性(transitivity)：AB、BCAC

一个class继承了上层全部classes的一切性质(xìngzhì)。一个子类只有一个父类称为单继承(singleinheritance),一个子类可有多个父类称为多重继承（multipleinheritance).修改与扩充可以很容易地通过派生子类来完成。

讲官话，这叫做“低层性质override高层性质”讲土话，这叫做“县官不如现管”共二十七页FemaleChineseScholarI注意：multipleinherit