哈尔滨工业大学软件工程课件

哈尔滨工业大学软件工程本课程涵盖软件工程的基础知识，包括软件开发过程、需求分析、设计、编码、测试和维护等内容。学生将学习如何运用软件工程原理和方法来构建高质量的软件系统。软件工程概述软件工程是一门系统性的学科，致力于解决软件开发中的复杂问题。它将工程化的原则和方法应用于软件开发，以确保软件的质量、可靠性和可维护性。软件危机及其影响11.项目延误软件项目常常超出预算和时间，导致成本增加。22.软件质量低下软件漏洞和错误频发，导致系统崩溃，无法满足用户需求。33.维护困难代码复杂，难以理解，造成维护成本高昂，难以修改。44.缺乏可重用性代码重复率高，缺乏标准化，难以移植，降低开发效率。软件工程的目标满足用户需求软件必须符合用户需求，并能有效地解决用户问题。高可靠性软件必须具备可靠性和稳定性，确保其正常运行和数据安全。易于维护软件的设计和开发要方便维护和更新，以适应未来需求变化。高效性软件运行效率高，能够满足用户对性能和响应速度的要求。软件工程学的发展历程1现代软件工程面向对象，敏捷开发，软件过程改进2软件工程的诞生结构化编程，瀑布模型，软件工程概念3手工编程时代程序设计以手工编码为主，缺乏规范软件工程学发展经历了手工编程时代、软件工程的诞生和现代软件工程三个阶段。早期软件开发以手工编码为主，缺乏规范和方法，导致软件质量低下和开发效率低下。软件工程的概念在20世纪60年代提出，旨在解决软件危机，建立规范的软件开发方法。现代软件工程则发展出面向对象、敏捷开发和软件过程改进等新技术，提高了软件开发效率和质量。软件开发生命周期1需求分析明确用户需求，制定软件功能和性能指标2设计根据需求，制定软件架构和设计方案3编码根据设计方案编写代码，实现软件功能4测试验证软件功能，确保软件质量5部署将软件发布到生产环境，供用户使用软件开发生命周期是一个系统化的流程，它将软件开发过程划分为多个阶段，每个阶段都有明确的目标和产出。它可以帮助开发团队提高效率、降低风险，并最终交付满足用户需求的高质量软件产品。需求获取与分析用户访谈与用户直接交流，收集真实需求。问卷调查通过问卷形式收集大量用户反馈。文档分析分析现有文档，了解用户需求背景。原型设计构建系统原型，验证用户需求。需求描述方法自然语言描述使用自然语言来描述需求，简单易懂，但易产生歧义。适合于用户理解，但难以用于系统开发。结构化描述使用表格、数据流图、实体关系图等结构化方式。更精确，但理解难度较高，适合于技术人员使用。形式化描述使用数学公式、逻辑表达式等形式化的语言。精确、严谨，但理解难度更高，适合于专业人员使用。图形化描述使用UML图等图形语言来描述需求。直观易懂，易于理解，适合于用户和技术人员共同使用。软件设计概述软件设计是软件开发的关键环节，将需求转化为可实现的软件架构。软件设计的目标是创建满足功能和非功能需求的软件系统，并确保代码的可读性、可维护性和可扩展性。软件架构设计系统结构软件架构设计定义系统的整体结构，包括组件、模块和接口之间的关系。设计原则设计原则包括模块化、可扩展性、安全性、可靠性等，以确保软件的质量和可维护性。设计工具架构设计工具可以帮助开发者创建、可视化和分析软件架构，提高设计效率。设计模式可复用解决方案设计模式是软件设计中可复用的最佳实践解决方案，提供通用的模板和模式，帮助解决常见的软件设计问题。促进代码协作设计模式提供一种通用的语言和框架，使开发人员能够更有效地沟通和协作，提高代码的可读性和可维护性。提高代码质量设计模式可以提高代码的可扩展性、可维护性、可重用性和灵活性，从而提高软件系统的整体质量。常见的模式创建型模式结构型模式行为型模式软件质量保证11.质量目标软件应满足用户需求，功能完整，易于使用，并具备可靠性、效率、可维护性、可移植性等特性。22.质量保证方法包括软件测试、代码审查、文档评审、质量管理体系等方法，以确保软件质量符合预设标准。33.质量评估指标包括功能性、可靠性、性能、易用性、可维护性、可移植性等指标，用于衡量软件质量水平。44.质量控制措施包括预防、发现、纠正、改进等措施，旨在降低软件缺陷率，提升软件质量。软件测试概述软件测试是软件开发的重要组成部分，在软件工程中扮演着至关重要的角色。测试的目的在于发现软件缺陷，确保软件质量符合预期。功能测试验证功能实现确保软件功能符合设计规范，满足用户需求。测试用例设计根据需求文档和设计文档编写测试用例，覆盖所有功能点。缺陷跟踪管理记录测试过程中发现的缺陷，并跟踪缺陷修复过程。测试报告编写总结测试结果，评估软件质量，并提供改进建议。性能测试性能测试目标性能测试的目标是确保软件能够满足用户对系统性能的预期，例如响应时间、吞吐量、并发用户数等。通过性能测试，可以发现软件性能瓶颈，优化系统架构，提高系统性能，并评估系统的可扩展性。性能测试方法常用的性能测试方法包括负载测试、压力测试、稳定性测试等。负载测试是通过模拟一定数量的用户访问系统，测试系统在不同负载下的性能表现。压力测试是在高负载情况下进行测试，评估系统在极端条件下的性能表现。性能测试工具常用的性能测试工具包括LoadRunner、JMeter、Gatling等。这些工具可以帮助测试人员模拟用户行为，收集性能数据，并分析测试结果。安全测试漏洞扫描使用专门的工具扫描系统，以识别潜在的漏洞和安全问题，并提供修复建议。代码审计对应用程序代码进行深入分析，以识别潜在的安全漏洞，如SQL注入、跨站脚本攻击等。渗透测试模拟黑客攻击，测试系统的防御能力，评估系统安全漏洞的真实风险。安全测试团队由经验丰富的安全专家组成，负责制定安全测试策略，执行测试，并撰写测试报告。自动化测试1提高效率自动化测试能够减少手动测试所需的时间和精力，提高测试效率。2提高覆盖率自动化测试可以覆盖更多测试用例，例如重复性测试和边界情况测试，从而提高测试覆盖率。3提高可靠性自动化测试可以减少人为错误，确保测试结果的可靠性和一致性。4提高软件质量自动化测试可以帮助尽早发现软件缺陷，提高软件质量。项目管理概述项目管理是规划、组织和控制项目活动，以实现项目目标的过程。项目管理的目标是确保项目按时、按预算和按质量完成。项目计划制定时间表明确项目时间节点和里程碑。分配资源确定项目所需人力、资金和资源。定义任务将项目分解为可管理的任务，并分配给相应人员。风险评估识别潜在风险，制定应对措施，并进行风险控制。项目进度管理任务分解将项目任务分解成更小的子任务，以便于管理和跟踪。制定每个子任务的完成时间，确保项目按计划推进。进度跟踪定期跟踪项目进度，确保项目按计划进行。使用图表或工具来可视化进度，方便团队成员了解项目进展。风险管理识别项目中可能出现的风险，并制定相应的应对措施。定期评估风险，并及时调整项目计划，确保项目顺利完成。项目成本管理成本估算准确估计项目成本，包括人力成本、硬件成本、软件成本等。成本控制制定成本预算，监控项目支出，及时调整预算，避免成本超支。成本分析定期分析项目成本，找出成本超支的原因，制定改进措施。项目质量管理质量控制确保软件产品满足预期的质量标准。质量保证采取措施预防质量问题，提升软件质量。质量评估评估软件产品质量，识别潜在问题。项目团队管理团队组建根据项目需求选择合适的人员，确定团队成员的角色和职责，确保团队成员的技能和经验能够满足项目要求。团队成员之间需要互相协作，并定期进行沟通，以确保项目进度顺利进行。团队沟通有效的沟通是项目成功的关键，确保团队成员之间能够及时、有效地沟通。使用适当的沟通工具和方法，例如会议、邮件、即时通讯等，促进团队成员之间的交流。软件过程改进软件过程改进是持续改进软件开发过程、提高软件质量和生产效率的关键。过程改进的目标是通过识别、分析和解决问题，优化软件开发流程，使其更有效率、更可靠。软件过程模型瀑布模型线性顺序模型，阶段之间严格区分。适用于需求明确、变更较少的项目。螺旋模型迭代式模型，风险驱动，适合大型复杂项目。强调风险分析和迭代开发。敏捷模型迭代增量模型，强调快速迭代、灵活响应需求变更。适合快速变化的项目。增量模型将软件分解为多个增量，逐步开发和交付。适用于需求相对清晰、可以逐步实现的项目。CMM/CMMI简介CMMI模型CMMI提供了一个用于改进软件过程的框架，用于帮助组织实现软件质量、效率和可预测性。CMMI等级CMMI拥有五个等级：初始级、已管理级、已定义级、量化管理级和优化级，每个等级对应于软件工程过程的成熟度水平。过程改进CMMI强调持续过程改进，帮助组织识别、分析和改进软件开发过程，提高效率和质量。敏捷软件开发敏捷软件开发是一种以迭代和增量的方式进行软件开发的方法，它强调快速交付价值，并持续改进产品。敏捷方法鼓励团队成员之间的紧密合作，并注重客户反馈，以确保最终交付的产品符合客户需求。敏捷实践方法ScrumScrum是一个增量式和迭代式的开发过程框架，适用于复杂产品。每日站会冲刺产品待办列表看板看板是可视化工作流程，用于跟踪任务的进度，提高团队协作效率。待办进行中已完成结对编程两个程序员并肩工作，共同完成代码编写，提高代码质量和知识共享。测试驱动开发先编写测试用例，然后编写代码实现测试用例，确保代码质量和功能。未来软件工程的发展趋势11.人工智能的深度融合人工智能技术将被更广泛地应用于软件开发的各个环节，例如代码生成、测试和维护。22.云原生技术的普及云原生技术将成为主流，软件开发将更加强调可扩展性、弹性和分布式架构。33.低代码开发的兴起低代码开