软件工程_期末复习笔记

软件工程期末复习笔记

一．基本概念

1.什么是软件工程？

答：见作业

2.什么是参与者，角色？

答：所有参与到软件项目中的人员称为参与者。把项目或系统的一组职责称为角色。一个角色与一组任务联系在一起，且被派给一个参与者。一个参与者能充当多个角色。

3.系统和模型。系统指内部关联部分的集合。模型指系统的任何抽象。

4.软件工程开发活动：开发活动通过构造和验证应用域模型或系统模型处理复杂性问题，开发活动包括：需求获取、分析、系统设计、对象设计、实现、测试。

二.基本概念（2）

1.系统开发的主要内容集中在系统的3个不同模型上：

功能模型，在MUL中，使用用例图表示功能模型，以从用户观点描述系统功能。

对象模型，在MUL中，使用类图表示对象模型，使用对象、属性、关联和操作来描述系统的结构。

动态模型，在UML中，使用交互图、状态图和活动图表示动态模型，以描述系统的内部行为。

2.用例模型（功能模型）

2.1用例模型=用例文档+用例图

2.2用例间的关系：用例之间的关系关联（association ）、包含(include)、扩展(extend)和泛化(generalization)这几种关系。

关系关联（association ）：通信1.表示参与者用例之间进行通信。

2.不同的参与者可以访问相同的用例。

包含(include)：把它所包含的用例行为作为自身行为的一部分。

扩展(extend)：扩展用例被定义为基础用例的增量扩展。

基础用例提供扩展点以添加新的行为。

扩展用例提供插入片段以插入到基础用例的扩展点上泛化(generalization)：继承

2.3 用例文档包括的内容：1.用例名。2.范围。

3.级别。

4.主要参与者。

5.涉众及其关注点。

6.前臵条件

7.后臵条件

8.主事件流

9.备用事件流。

3.类图（对象模型）

3.1类是面向对象系统组织结构的核心。对一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象的抽象。包括名称部分（Name）、属性部分（Attribute）和操作部分（Operation）。

3.2类之间的关系 1.依赖关系2.泛化关系3.关联关系

4.实现关系

1.依赖关系表示两个或多个模型元素之间语义上的关系。例如：客户以某种形式依赖于提供者。关联、实现和泛化都是依赖关系。

2.泛化关系描述了一种“is a kind of”的关系。

3.关联关系包括：

名称（Name）

角色（Role）

多重性（Multiplicity）一对一，一对多，多对多。

聚合关系（Aggregation）（一个类由多个类组成，has a关系）

组合关系（Composition）聚合关系中的一种特殊情况，是更强形式的聚合，又称强聚合。成员对象的生命周期取决于聚合的生命周期。聚合不仅控制着成员对象的行为，而且控制着成员对象的创建和解构

导航性（Navigation）

4.实现关系

4.时序图（同一个用例中的变迁）

表示单一用例间的一组对象之间的交互

强调消息时间顺序的交互图。时序图描述了对象之间传送消息的时间顺序，用来表示用例中的行为顺序。

5.状态图

状态图表示了单一对象（或者是一组连接非常紧密的对象）的行为。，是一个对象的状态的变迁。

三．项目组织和沟通

1.一个项目的沟通涉及计划内沟通和计划外沟通，其中计划内沟通包括：1问题检查。

2现状通报会议。3通报情况会议。4客户和项目检查。5发布。计划外沟通包括：1澄清需求（需求澄清是指澄清有关任何使得系统看上去存在二义性的内容）2变化需求。（需求变化指参与者报告问题或者是提出解决方案。）3问题解决。（提出问题，找到问题解决方案评审并上报后，选择一个解决方案，并进行必要的沟通和实现。）

四．需求获取

1.需求工程的目标是定义所构造系统的需求。需求工程包括两个主要活动：第一，需求获取，导出用户可理解的系统规格说明；第二，分析，其结论是给出开发者无二义理解的模型

2.需求获取

需求获取包括以下活动：

●标识参与者标识出未来系统将支持的不同用户类型。（自然人，软/硬件实体）

●标识场景对未来系统的典型功能用一组带有细节的场景来描述。（使用某一功能的

具体过程）

●标识用例从场景中抽象出用例。

●求精用例细化每一个用例和描述面临错误和异常条件时系统行为。

●标识用例之间关系标识出用例之间的依赖关系。

●标识初始分析对象建立用例的术语表

●标识非功能性需求如：性能上约束、文档、资源、安全性、质量等。

3.绿地工程没有现存系统存在，开发过程从草稿开始，需求从用户和客户出提取。

再工程对一个现存系统的再设计和再实现。

界面工程对一个现存系统的用户界面的再设计。

五．分析（建模）

1.分析关注系统模型的产生，这一模型称为分析模型，该模型必须正确、完全、一致和可确认。分析模型由三个独立模型构成：

●通过用例和场景表示的功能模型。

●通过类和对象图表示的分析对象模型。

●通过状态图和顺序图表示的动态模型。

2.实体对象表示系统将跟踪的持久性信息。边界对象表示参与者与系统之间的交互。控制对象负责用例实现。

3.分析活动

3.1标识实体对象

3.2 标识边界对象

3.3 标识控制对象

3.4 使用顺序图将用例映射成对象

3.5 使用CRC卡建模的对象之间的交互

3.6 标识关联（类与类之间的关系）

3.7 标识聚集(表示整体—部分的关系，用钻石符号，实心钻石符号表示组合聚集，部

分的存在依赖于整体，空心钻石表示共享聚集，部分和整体可以独立的存在)

3.8 标识属性

3.9 建模单一对象状态相关的行为（方法）

3.10 建模对象之间的继承关系（用空心箭头指向父类）

六．系统设计：分解系统

1.系统设计是将系统分析模型变换到系统设计模型。系统设计后，得到的是一个包括子系统分解和每个策略的清晰描述模型。

2.系统设计包括活动：

●标识系统目标。开发者标识并区分应进行优化的各种系统属性的优先次序。（可靠

性。容错性。安全性。可修改性）

●设计初始子系统分解。根据用例和分析模型，开发者将系统分解成一些小的部分。

●分解求精子系统以对应设计目标。初始的分解大多不能满足所有的设计目标。开

发者必须不断分解求精，直到所有的设计目标都被满足为止。

3.耦合用于度量子系统之间的依赖程度。内聚用于度量子系统中类之间的依赖程度。（耦合度越小越好，内聚越大越好）。分层将系统看成是由多个子系统按一定层次组织起来的，每一层通过使用低层子系统服务，为上一层的子系统提供服务（层是有序的）。划分是将多个子系统组合成多个对等的实体，这些对等实体相互提供服务。

4.体系结构

七．系统设计（选择设计目标）

1 将子系统映射到处理器和构件，选择硬件配臵与平台

2 标识并存储持久性数据

2.1标识持久性数据，我们可以通过检查所有在系统关闭之后必须保存的类，来标识持久性对象。长期储存的

2.2选择存储管理策略，有三种选择来进行存储管理：

●平面文件。这种文件是由操作系统提供的存储对象。

●关系数据库。数据按照预先定义好的模式类型存储在表中。表中的每一列代表

一个属性。每一行代表一个属性元组值的数据项。个别对象的属性，则用不

同表中的元组来展示。

●面向对象数据库。以对象和关联的方式来存储数据。出了提供一个上层抽象外，

面向对象数据库为开发者提供了继承和抽象类型。

3 提供访问控制，访问权限

4 设计全局控制流

有3种可能的控制流机制：

●过程驱动的控制。例如，一个操作需要从一个参数那里获得数据，该操作不得

不等待这些数据的输入。

●事件驱动的控制。一个主循环等待一个外部事件。

●线程。线程是过程驱动控制的并发单元。

5 标识边界条件

5.1边界条件标识决定系统如何启动，如何初始化和如何关闭，同时还需要定义在数据发生故障和网路断开等情况下，如何处理失败。我们把负责处理这些条件的用例称为边界用例。

边界用例有哪些：

●配臵。对每一个持久性对象，我们应该检查持久性对象在哪个用例中被创

建、撤销（存档）。

●启动与关闭。对每一个构件，我们增加3个用例来启动、关闭和配臵构件。

●异常处理。对于每一个类型的构件失败，系统如何进行反应，由开发者决

定。通过使用异常用例，对这些决定进行文档化，这些异常用例是通过对

在需求过程中标识的一般用例进行扩展而得到。

5.2一般来说，一个异常是在系统执行过程中发生的一个事件或者错误。导致异常的不同原因主要有三个：

●硬件失败。硬件老化和失败。

●操作环境改变。如果超出了发射器范围，无线移动系统就会失去连接。

●软件失败。

异常处理是系统对异常所做出的反应机制。

八．对象设计：复用模式解决办法

1.对象设计包括：

●重用（Reuse），标识商业外购构件和设计模式以利用已有的解决方法。（复用别人

的额，和把自己的做好的东西为他人复用而做准备）（第八章）

●服务规格说明（Server Specification），在这个过程中，精确地描述每一个类接

口。（第九章）

●对象模型重构（Object Model Restructuring），改进对象设计模型，提高该模型

的可读性和扩展性。

●对象模型优化（Object Model Optimization），改进对象设计模型来标识性能标

准，例如系统的响应时间和存储空间利用率等。

2.说明继承，即接口继承，只继承签名，没有继承任何实现代码。

3.实现继承，子类继承基类所有成员函数和字段。

4.授权，一种可供选择的实现继承的办法，授权不干涉现存构件且会产生更健壮的代码。

5.Liskov替换准则，Liskov替换准则能够为接口的规格说明提供一个形式化的描述。它的本质是，如果客户代码使用了由某个父类提供的方法，那么开发者就能够新增子类而不用对代码做任何改变（子类型必须能替换它们的基类型。

）

6.设计模式（是开发者通过长时间地求精，从而得到的解决重复出现问题的模板化解决方案）

6.1一个设计模型包括4个要素：

Name（名字），用来将一个设计模式与其他设计模式区别开。

Problem description（问题描述），用来描述该设计模式适用于何种情况。

Solution（解决方案），描述了解决该问题需要的、结合在一起的类和接口的集合。

Consequences（结果），描述了将要解决设计目标的协议和可供选择的办法。

6.2设计模式中出现的不同类：

●客户类（Client Class），用来访问模式。

●模式接口（Pattern Interface），模式接口是模式中对客户可见的部分。

●实现类（Implementor Class），该类实现了模式中较低层次的类。

扩展类（Extender Class），扩展类是指为了实现一个不同操作，或者是实现模式的一个扩展活动而将一个实现类特殊化。

7.常见的设计模式

8.桥梁模式原理（详见作业）

9.

九．对象设计：说明接口（接口：操作）

1 类实现者、类扩展者和类使用者

●类实现者（class implementor）负责实现待实现的类。

●类使用者（class user）在其它类的实现过程中，调用由待实现类所提供的操作，

这个类成为客户类。

●类扩展者（class extender）开发待实现类的特定扩展。

2 类型、签名和可见性

类型：说明了属性的取值范围，以及该属性能够进行的操作。

签名：给定一个操作，由参数类型和返回值类型构成的元组，称为操作的签名。

可见性：一个操作或属性的可见性，是指说明该属性或操作是否能被其它类使用的一种机制。UML定义了可见性的3种级别：

●私有属性或操作：私有属性仅能被定义它的类访问。私有操作仅能被定义它的类调用。

●保护属性或操作：保护属性或操作能够被定义它的类或者是子类访问。

●公有属性或操作：公有属性或者操作能够被所有的类访问。在UML中，可见性是通过在

属性或操作的名字前面加一个前缀来表示：—表示私有，#表示保护，+表示共有。

3 契约：不变式、前臵条件和后臵条件

契约就是在一个类上定义的，确保有关该类的类实现者、类使用者、类扩展者都要遵循的假设条件。契约包括3种类型的约束：

●不变式：不变式是一个对该类的所有实例而言都为真的谓词。不变式是和类或接口有关

的约束。

●前臵条件：前臵条件是在调用一个操作之前，必须为真的谓词。前臵条件用来说明类使

用者在调用一个操作之前必须满足的约束。

●后臵条件：后臵条件是在调用一个操作之后必须为真的谓词。后臵条件用来说明类实现

者和类扩展者在调用一个操作之后必须满足的约束。

4.接口规格说明包括的活动

1 标识遗漏的属性和操作

在这一步中，检查子系统提供服务的描述，并且标识遗漏的属性及操作。

2说明类型、签名和可见性

本节讨论属性类型、操作签名以及属性和操作的可见性。说明类型可以从两个方面对对象设计模型进行求精。

3 说明前臵条件和后臵条件

为每个类的所用公有操作定义契约。契约就是存在于类使用者和类实现者之间的一个协议。一个操作的前臵条件，描述了类使用者必须遵守的那部分契约；后臵条件描述了类实现者在类使用者满足其所遵守的那部分契约后，类实现者应该保证契约得到满足。

4.说明不变式

不变式提供一个对类的基本属性的综述。不变式组成了一个能够扩展和重写特定操作的持久性契约。

5 继承契约

一个类可以被它的任何派生类所替换。

契约可以通过下列方式来实现继承：

●前臵条件（Precondition）：子类的方法可以弱化加在它所重写方法上的前臵条件。

换句话说，一个重写方法能比它的超类解决更多的问题。

●后臵条件（Postcondition）：方法必须确保子类有和超类一样的后臵条件，或者

有更加严格的后臵条件。

●不变式（Invariant）：一个子类必须遵守其超类的所有不变式。但是，一个子类

可以增强它所继承的不变式。

十．将模型映射到代码

1.正向工程产生与对象模型对应的源代码模板。正向工程应用于对象元素集合，并产生其对应的源代码语句集合。正向工程的目的是保持对象设计模型与代码间的高度一致，并减少实现期间引入的错误数，从而减少实现部分的工作量。

逆向工程产生与源代码对应的模型。逆向工程应用于源代码元素集合，并产生模型元素集合。这类转换用于为现存系统重构模型，由于已经丢失该系统的模型，或从未构件，或其模型与源代码不一致。

2.映射活动包括1 优化对象设计模型2 将关联映射到集合3 将契约映射到异常4 将对象