第9章 软件进化
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软件的发展演变
软件的发展演变如同硬件一样,计算机软件也是在不断发展的。
下面以系统程序为例,简要说明软件的发展演变过程。
1. 目的程序早期计算机中,人们直接用机器语言编写程序,这种编写程序的方式称为手编程序。
这种用机器语言书写的程序,计算机完全可以“识别”并能执行,所以又叫做目的程序。
但是,用机器语言编写程序很繁琐,又耗费大量的人力和时间,容易出错,出错后寻找错误也相当费事,这就大大限制了计算机的使用。
2. 汇编程序为了编写程序方便翻译和提高机器的使用效率,人们用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令,然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序,这就是所谓的汇编语言。
借助于汇编程序,计算机本身自动地把符号语言表示的程序(称为汇编源程序)翻译成用机器语言表示的目的程序。
3. 源程序为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言。
算法语言是指按实际需要规定好的一套基本符号以及由这套基本符号构成程序的规则。
比较接近数学语言,直观通用,与具体机器无关,只要稍加学习就能掌握,便于推广使用计算机。
用算法语言编写的程序称为源程序，这种源程序是不能由机器直接识别和执行的,必须给计算机配备一个即懂算法语言又懂机器语言的“翻译”,才能把源程序翻译为机器语言。
通常采用下面两种方法：1.计算机配置一套用机器语言写的编译程序,它把源程序翻译成目的程序,然后机器执行目的程序,得出计算结果。
但由于目的程序一般不能独立运行,还需要一种叫做运行系统的辅助软件来帮助。
通常,把编译程序和运行系统和称为编译系统。
2.使源程序通过所谓的解释系统进行解释执行,即逐个解释并立即执行源程序的语句,它不是编出目的程序后再执行,而是直接逐一解释语句并得出计算结果。
4. 操作系统为了摆脱用户直接使用机器并独占机器这种情况,依靠计算机来管理自己和管理用户,于是人们又创造出一类程序,叫做操作系统。
第九章 技术方法论
•
由此可见，科学研究与技术研究的结果和目的不同、 价值和标准的不同，所带来的认识和思维的方向以及 方法的形式也不同。 结果和目的的不同，必然会带来认识和思维方向的不 同。科学是客观见之于主观的过程，技术是主观见之 于客观的过程 。 价值观和标准的不同，必然会导致方法范畴、方法形 式的不同。因此，从整体上，科学研究扬弃了经验方 法，崇尚理性方法，形成了实验、归纳、假说——演 绎，猜测——证实与证伪等理性的方法论体系。而技 术方法中保留了经验方法，崇尚实践方法。因此技术 方法论体系中包括了试验、试错、方案评价与选择、 设计手法、技术的人文评价、美学标准等带有明显主 观性和经验性的东西。
科学方法与技术方法的区别
科学方法
反映、陈述自然事物和客观过程，发现，使 客观见之于主观 解释因果性，揭示规律性和可能性 力求全面、正确、精确，真理性标准 实验、归纳，对假说、猜测的证实与证伪 定律、原理和学说的提出，扬弃经验，崇尚 理性知识 从特殊到普遍，从具体到抽象，从整体到分 析 一元性、通用性 与社会体制、社会政治、人文艺术关系疏远
2、从技术措施到方法学体系 、
• 从方法论的角度看，由措施到形成方法学体系是一个进化的、组织化 的过程。
•
•
科学方法与技术方法的联系与区别
• 技术方法与科学方法的联系 • 科学方法与技术方法的区别
技术方法与科学方法的联系
• 与科学研究中的特殊方法与一般方法的关系一样，技术研 究的一般方法和技术研究的特殊方法之间也有着极为密切 的联系。一方面，特殊方法为一般方法的丰富和发展提供 坚实的基础；另一方面，一般方法又寓于特殊方法之中， 对特殊方法起指导作用。例如，试验方法是从机械工程试 验、建筑工程试验等具体的试验方法中概括总结出来的， 但作为一般方法，它一经形成又对各种具体的工程试验起 指导作用。有些特殊方法也会随着应用范围的变化发生层 次上的跳跃。如，模型化方法起初只是在机械工程研究中 采用，而目前几乎推广到技术研究的一切领域，已跃迁为 通用的一般方法。
第9章 统一软件过程RUP
有9个核心工作流，分为6个核心过程工作流（Core Process Workflows）和3个核心支持工作流（Core Supporting Workflows）。9个核心工作流在项目中轮流被 使用，在每一次迭代中以不同的重点和强度重复。尽管6 个核心过程工作流可能使人想起传统瀑布模型中的几个阶 段，但应注意迭代过程中的阶段是完全不同的，这些工作 流在整个生命周期中一次又一次被访问。
9.2.6部署（Deployment）
部署工作流的目的是成功的生成版本并将软件分发给最终用 户。部署工作流描述了那些与确保软件产品对最终用户具 有可用性相关的活动，包括：软件打包、生成软件本身以 外的产品、安装软件、为用户提供帮助。在有些情况下， 还可能包括计划和进行beta测试版、移植现有的软件和数 据以及正式验收。
9.2.3分析与设计（Analysis and Design）
分析和设计工作流将需求转化成未来系统的设计，为 系统开发一个健壮的结构并调整设计使其与实现环 境相匹配，优化其性能。分析设计的结果是一个设 计模型和一个可选的分析模型。设计模型是源代码 的抽象，由设计类和一些描述组成。设计类被组织 成具有良好接口的设计包（Package）和设计子系统 （Subsystem），而描述则体现了类的对象如何协同 工作实现用例的功能。 设计活动以体系结构设计为 中心，体系结构由若干结构视图来表达，结构视图 是整个设计的抽象和简化，该视图中省略了一些细 节，使重要的特点体现得更加清晰。体系结构不仅 仅是良好设计模型的承载媒介，而且在系统的开发 中能提高被创建模型的质量。
RUP的迭代模型
4. 开发过程中的各个阶段和里程碑
4. 开发过程中的各个阶段和里程碑 RUP中的软件生命周期在时间上被分解为四个顺序的 阶段，分别是：初始阶段（Inception）、细化阶段 （Elaboration）、构造阶段（Construction）和交付阶 段（Transition）。每个阶段结束于一个主要的里程碑 （Major Milestones）；每个阶段本质上是两个里程碑 之间的时间跨度。在每个阶段的结尾执行一次评估以 确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评估结果令 人满意的话，可以允许项目进入下一个阶段。
9.2.6部署（Deployment）
部署工作流的目的是成功的生成版本并将软件分发给最终用 户。部署工作流描述了那些与确保软件产品对最终用户具 有可用性相关的活动，包括：软件打包、生成软件本身以 外的产品、安装软件、为用户提供帮助。在有些情况下， 还可能包括计划和进行beta测试版、移植现有的软件和数 据以及正式验收。
9.2.3分析与设计（Analysis and Design）
分析和设计工作流将需求转化成未来系统的设计，为 系统开发一个健壮的结构并调整设计使其与实现环 境相匹配，优化其性能。分析设计的结果是一个设 计模型和一个可选的分析模型。设计模型是源代码 的抽象，由设计类和一些描述组成。设计类被组织 成具有良好接口的设计包（Package）和设计子系统 （Subsystem），而描述则体现了类的对象如何协同 工作实现用例的功能。 设计活动以体系结构设计为 中心，体系结构由若干结构视图来表达，结构视图 是整个设计的抽象和简化，该视图中省略了一些细 节，使重要的特点体现得更加清晰。体系结构不仅 仅是良好设计模型的承载媒介，而且在系统的开发 中能提高被创建模型的质量。
RUP的迭代模型
4. 开发过程中的各个阶段和里程碑
4. 开发过程中的各个阶段和里程碑 RUP中的软件生命周期在时间上被分解为四个顺序的 阶段，分别是：初始阶段（Inception）、细化阶段 （Elaboration）、构造阶段（Construction）和交付阶 段（Transition）。每个阶段结束于一个主要的里程碑 （Major Milestones）；每个阶段本质上是两个里程碑 之间的时间跨度。在每个阶段的结尾执行一次评估以 确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评估结果令 人满意的话，可以允许项目进入下一个阶段。
软件进化研究综述
ｓ ｆ ａ ｅｅ ｏｕｉｎ ｏｔ ｒ ｖ ｌｔ ．Ｆｉ ｔ ｗ ｏ ｒｌ ｓ ｙ，ｄ ｓｒｂ ｈ ｅｉｉｉｎ，ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｉｔｒ ｎ ｈ ｉ ｅｅ ｒｈ ｃｎ ｅ ｔ ｆｓｆｗａｅｅｏｕｉｎ ｅｃｉｅ ｔｅｄ ｆ ｔｏ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｈｓｏｙ ａ ｄｔ ｅｍａｎｒｓａ ｃ ｏ ｔｎ ｓｏ ｏｔ ｒ ｖ ｌｔ ．Ｔｈ ｎｄ ・ ｏ ｅ ｅ
Ｋｅ ｏｄ ：ｏｔ ａｅｅｇｎｅ ｎ ； ｆ ｒｅｅｏ ｔ ｎｍｅｈｄ ｍｅａｏ ｅｔ ｒｔｃｌ ｙｗ ｒｓ ｓｆ ｒ ｎ ｉｅｒ ｓ ｔ ｖ ｌ ｉ ｔｏ ； ｔ ￣ ｅ ｏ ｏｏ ｗ ｉ ｏ ｗａ ｇ ｕｏ ｐ
０ 引 言
随着现代软件功能 越来越 强大 ， 结构也 变得 十 其
ｃ ｉ Ｇ３ｅｓｆｗａｅｅ ｏｕ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ．Ｌ ｓｌ ｔｅｐ ｐ ｒｄｓ ｓｅ ｏ ｈ ｌｇ ｓｉ ｔ ｒ ｖ ｌｔ ｓｒｂ ￥Ｉｌ ｏｔ ｒ ｖ ｌｔｏ ｔｏ ｓ ａ ｔ ｈ ａ ｅ ｉ ｕｓｓｓｍ ｅｃ ａｌｎ ｅ ｎｓ ｆｗａ ｅｅ ｏｕ ｉｎ． ｅ ｆ ｙ ｃ ｅ ｏ ｏ
种进步或许会导致 新属性 的 出现 。一般 来说 ， 这种改 变是 由适应单个实体 或整个种类 的需要 来驱 动的 ， 目 的是维护和提高它们 在一个变 化的环境 中的适应 性 ， 因而这种改变可 以使 其更加有 用和有 意义 ， 或在 某种 意义上可 以增加它们 的价值 ， 同时这 种改 变可 以去除 那些没有价值和已经不适用 的属性 。
方面不断变化的驱动 （ 客户要求 的改变 及外部环 境 如 的改变等 ）使得没有一 个稍具规模 的软件能够实现一 ，
列的实体 ， 自然 界 物种 、 如 社会 、 念、 论 、 概 理 思想 等。
如果它们的某些属性随 时间进行着 不断前 进的 改变 ，
软件发展的演变过程
软件发展的演变过程软件发展的演变过程可以追溯到计算机发明的早期。
从最早的人工编程到自动化编程，软件发展经历了多个重要的阶段。
1. 机器代码和低级语言：在计算机出现之初，人们需要直接使用机器代码来编程。
机器代码是计算机能够理解的二进制指令，编写程序需要手动输入指令的二进制形式。
这种编程方式效率低下且容易出错，因此很快就出现了低级语言如汇编语言。
低级语言可以使用助记符和符号来代替机器指令中的二进制码，提高了编程的可读性和易用性。
2. 高级语言和编译器：为了简化编程，提高效率，高级编程语言开始出现。
高级编程语言使用人类能理解的语法和结构，可以用简洁的方式表达复杂的逻辑。
最早的高级编程语言包括FORTRAN和COBOL等。
为了将高级语言转化为机器代码，发明了编译器。
编译器可以将高级语言程序转化为机器代码，使计算机能够直接执行。
3. 集成开发环境（IDE）：随着编程语言的发展和复杂度的提升，程序员需要更加便捷的工具来编写和调试代码。
为了提高效率，集成开发环境（IDE）开始出现。
IDE集成了代码编辑、调试、编译、版本控制等多个功能，为程序员提供了一个统一的开发环境。
著名的IDE有微软的Visual Studio和Eclipse等。
4. 面向对象编程和模块化：为了更好地组织和管理代码，面向对象编程（OOP）开始流行起来。
OOP将数据和操作数据的方法封装成对象，对象之间可以进行交互和继承，增加了代码的重用性和可维护性。
另外，模块化编程也成为一种趋势。
模块化将大型程序拆分成多个独立的模块，每个模块负责特定的功能，降低了复杂度，提高了可维护性。
5. 开源和社区参与：开源软件的兴起为软件发展带来了革命性的影响。
开源软件是指源代码对公众免费开放，可以自由使用、修改和分发。
开源软件的出现促进了知识共享和创新，为软件开发者提供了更多学习和合作的机会。
开源软件的代表有Linux操作系统、Apache服务器等。
同时，也兴起了众多开源社区，大量的开发者共同参与开源项目的开发和维护，形成了强大的创造和支持网络。
人工智能导论第9章 智能体与多智能体系统-PPT课件
8
9.1 智能体的概念与结构
9.1.4 反应式Agent
反应式Agent是一种具备对当时处境的实时反应能
力的Agent。
Agent
环境
传感器
9
9.1 智能体的概念与结构
9.1.5 慎思式Agent
慎思式Agent是一种基于知识的系统，包括环境描
述和丰富的智能行为的逻辑推理能力。
统可以协作求解单一专家系统难以解决的问题。
15
9.2 多智能体系统的概念与结构
13
第9章 智能体与多智能体系统
9.1 智能体的概念与结构
9.2多智能体系统的概念与结构
9.3 多智能体系统的通信
9.4 多智能体系统的协调
9.5 多智能体系统的协作
9.6 多智能体系统的协商
14
9.2 多智能体系统的概念与结构
9.2.1 多智能体系统的特点
MAS中每个智能体具有独立性和自主性。
紧急和 简单情 况
通信
动作
决策生成
建模
一般 情况
请求/应答信息
执行器
反射
感知器
环境
其他Agent
11
9.1 智能体的概念与结构
9.1.7 Agent的应用
（1）电信。利用Agent的特性解决复杂系统和网络管理方面的 任务，包括负载均衡、故障预测、问题分析和信息综合等。
（2）兴趣匹配。Agent更多应用于商业网站向用户提供建议。
（3）用户助理。用Agent协助用户更好地完成特定的任务。 （4）组织结构。由多个Agent构造一个类似于人类组织的系统， 不同的Agent代表着系统内的不同角色，通过这些Agent之间的 通信和协作来完成具体的任务。目前主要应用于电子商务。
9.1 智能体的概念与结构
9.1.4 反应式Agent
反应式Agent是一种具备对当时处境的实时反应能
力的Agent。
Agent
环境
传感器
9
9.1 智能体的概念与结构
9.1.5 慎思式Agent
慎思式Agent是一种基于知识的系统，包括环境描
述和丰富的智能行为的逻辑推理能力。
统可以协作求解单一专家系统难以解决的问题。
15
9.2 多智能体系统的概念与结构
13
第9章 智能体与多智能体系统
9.1 智能体的概念与结构
9.2多智能体系统的概念与结构
9.3 多智能体系统的通信
9.4 多智能体系统的协调
9.5 多智能体系统的协作
9.6 多智能体系统的协商
14
9.2 多智能体系统的概念与结构
9.2.1 多智能体系统的特点
MAS中每个智能体具有独立性和自主性。
紧急和 简单情 况
通信
动作
决策生成
建模
一般 情况
请求/应答信息
执行器
反射
感知器
环境
其他Agent
11
9.1 智能体的概念与结构
9.1.7 Agent的应用
（1）电信。利用Agent的特性解决复杂系统和网络管理方面的 任务，包括负载均衡、故障预测、问题分析和信息综合等。
（2）兴趣匹配。Agent更多应用于商业网站向用户提供建议。
（3）用户助理。用Agent协助用户更好地完成特定的任务。 （4）组织结构。由多个Agent构造一个类似于人类组织的系统， 不同的Agent代表着系统内的不同角色，通过这些Agent之间的 通信和协作来完成具体的任务。目前主要应用于电子商务。
第9章 先进计算[30页]
![第9章 先进计算[30页]](https://img.taocdn.com/s3/m/e9667dbf581b6bd97e19ea46.png)
– Strong AI：机器通过程序获取智能，即 具有意识的推理能力
AI 定义：
–工智能就是对计算机科学的研究，它可以 使计算机具有感知、推理和行为的能力
–回避思考这个争论的焦点
推理：知识表达
人工智能一直在研究计算机的推理能力
–人类智能是基于行为的进化而不是复杂程序的执行 –解决问题需要有效信息，有效信息需要有效表达
最早/实用化
– IBM ViaVoice
语音识别 语音合成 自然语言理解
机器学习
如果一个程序可以在任务T上，随着经验E的增加，效 果P也随之增加，则称这个程序可以从经验值学习
--Tom.M.Mtichell教授，卡耐基梅隆大学
《机器学习》(Machine Learning)，1997
✓ Example: 垃圾邮件识别，有监督是学习。 ✓ 一旦有邮件被标记为垃圾邮件，就作为识别新的
不同物质的量子原理机
加速进军量子计算机研究
中国，现在是领先者
人工智能
Artificial Intelligence，AI，智能计算
– 令人吃惊的进展 – 它会改变什么？
图灵测试----计算机能够象人一样思考吗 ？
中国屋思考实验----反驳图灵测试
机器是处理符号，即使通过了图灵测试，也不是思考
– 传统意义：配有很多处理机(处理器也是多核)的超级计算机 – 如太湖之光采用的神威处理器（Cores）10,649,600个！ – 多处理器是高性能计算的重要手段 – 并行计算---HPC的代名词，用于复杂计算/科学计算
分布式
– 一个典型的例子就是网络计算 – 如在7.2.1 “是网络还是机器？”所述 – 更好的性价比
工智能就是对计算机科学的研究它可以使计算机具有感知推理和行为的能力回避思考这个争论的焦点人工智能一直在研究计算机的推理能力人工智能一直在研究计算机的推理能力人类智能人类智能是基于是基于行为的进化行为的进化而不是而不是复杂程序的复杂程序的执行执行解决问题解决问题需要有效信息有效需要有效信息有效信息需要信息需要有效表达有效表达计算机使用计算机使用符号语言符号语言科学家们科学家们试图试图在在人类的人类的自然语言自然语言和机器的和机器的符号处理符号处理之间找到一种关系之间找到一种关系使得使得机器能够具有人类的推理能力机器能够具有人类的推理能力语义网络语义网络是一种知识表达法是一种知识表达法定义它非常定义它非常困难困难一个例子
AI 定义：
–工智能就是对计算机科学的研究，它可以 使计算机具有感知、推理和行为的能力
–回避思考这个争论的焦点
推理：知识表达
人工智能一直在研究计算机的推理能力
–人类智能是基于行为的进化而不是复杂程序的执行 –解决问题需要有效信息，有效信息需要有效表达
最早/实用化
– IBM ViaVoice
语音识别 语音合成 自然语言理解
机器学习
如果一个程序可以在任务T上，随着经验E的增加，效 果P也随之增加，则称这个程序可以从经验值学习
--Tom.M.Mtichell教授，卡耐基梅隆大学
《机器学习》(Machine Learning)，1997
✓ Example: 垃圾邮件识别，有监督是学习。 ✓ 一旦有邮件被标记为垃圾邮件，就作为识别新的
不同物质的量子原理机
加速进军量子计算机研究
中国，现在是领先者
人工智能
Artificial Intelligence，AI，智能计算
– 令人吃惊的进展 – 它会改变什么？
图灵测试----计算机能够象人一样思考吗 ？
中国屋思考实验----反驳图灵测试
机器是处理符号，即使通过了图灵测试，也不是思考
– 传统意义：配有很多处理机(处理器也是多核)的超级计算机 – 如太湖之光采用的神威处理器（Cores）10,649,600个！ – 多处理器是高性能计算的重要手段 – 并行计算---HPC的代名词，用于复杂计算/科学计算
分布式
– 一个典型的例子就是网络计算 – 如在7.2.1 “是网络还是机器？”所述 – 更好的性价比
工智能就是对计算机科学的研究它可以使计算机具有感知推理和行为的能力回避思考这个争论的焦点人工智能一直在研究计算机的推理能力人工智能一直在研究计算机的推理能力人类智能人类智能是基于是基于行为的进化行为的进化而不是而不是复杂程序的复杂程序的执行执行解决问题解决问题需要有效信息有效需要有效信息有效信息需要信息需要有效表达有效表达计算机使用计算机使用符号语言符号语言科学家们科学家们试图试图在在人类的人类的自然语言自然语言和机器的和机器的符号处理符号处理之间找到一种关系之间找到一种关系使得使得机器能够具有人类的推理能力机器能够具有人类的推理能力语义网络语义网络是一种知识表达法是一种知识表达法定义它非常定义它非常困难困难一个例子
软件工程(第二版)PPT
可从以下方面进行软件高层分析： 软件系统的业务领域、业务边界与业务流程。 软件系统对硬件设施、网络环境、数据环境的
依赖。 软件系统的安全层级、措施与防范机制。 软件系统与其它相关系统之间的协作关系。 软件系统与用户组织及其工作任务的协调性与
适应性。
3. 项目可行性分析
以少量的时间及人力成本，对项目是否可着手 实施作出有依据的判断，以避免因项目实施条 件不具备而造成的大量的人力、物力与时间的 浪费。可从技术、经济、应用等几个方面进行 可行性分析，分析结论则需要撰写成可行性分 析报告，并提交有关部门确认。
10. 建立需求模型
需求建模是用户需求问题图解，一些常用模型 有：业务树图、用例图、活动图。其中，业务 树是结构化需求建模，用例图是系统业务举例， 活动图则反映系统工作流程。
11. 进行需求验证
需求验证是指对需求分析成果的检查与确认。 主要的需求验证内容有：有效性验证、一致性 验证、完整性验证、现实性验证、可检验性验 证。
概要设计以需求规格定义为依据，首先要确定 的是系统构架，然后以系统构架为基础，确定 系统全局数据结构、程序结构，考虑系统安全 防范、故障处理措施。
2. 系统构架
系统构架是软件系统的基础框架，需要考虑问 题有：系统支持环境、系统体系结构。
系统支持环境是构建软件大厦的地基，涉及硬 件环境、软件环境、网络环境。
增量模式在整体上具有瀑布模式的里程碑特点， 可适应大型项目。但系统的局部构建上，则体 现为基于增量构件的原型进化，可适应用户的 需求变更。
5. 螺旋模式
螺旋模式是一种可较好规避开发风险的过程模 式。螺旋模式的特点是项目基于任务域螺旋式 递进，每一个任务域都需要进行风险评估，并 需要根据评估结论制定有效的风险规避措施。
依赖。 软件系统的安全层级、措施与防范机制。 软件系统与其它相关系统之间的协作关系。 软件系统与用户组织及其工作任务的协调性与
适应性。
3. 项目可行性分析
以少量的时间及人力成本，对项目是否可着手 实施作出有依据的判断，以避免因项目实施条 件不具备而造成的大量的人力、物力与时间的 浪费。可从技术、经济、应用等几个方面进行 可行性分析，分析结论则需要撰写成可行性分 析报告，并提交有关部门确认。
10. 建立需求模型
需求建模是用户需求问题图解，一些常用模型 有：业务树图、用例图、活动图。其中，业务 树是结构化需求建模，用例图是系统业务举例， 活动图则反映系统工作流程。
11. 进行需求验证
需求验证是指对需求分析成果的检查与确认。 主要的需求验证内容有：有效性验证、一致性 验证、完整性验证、现实性验证、可检验性验 证。
概要设计以需求规格定义为依据，首先要确定 的是系统构架，然后以系统构架为基础，确定 系统全局数据结构、程序结构，考虑系统安全 防范、故障处理措施。
2. 系统构架
系统构架是软件系统的基础框架，需要考虑问 题有：系统支持环境、系统体系结构。
系统支持环境是构建软件大厦的地基，涉及硬 件环境、软件环境、网络环境。
增量模式在整体上具有瀑布模式的里程碑特点， 可适应大型项目。但系统的局部构建上，则体 现为基于增量构件的原型进化，可适应用户的 需求变更。
5. 螺旋模式
螺旋模式是一种可较好规避开发风险的过程模 式。螺旋模式的特点是项目基于任务域螺旋式 递进，每一个任务域都需要进行风险评估，并 需要根据评估结论制定有效的风险规避措施。
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30
系统质量评估量化
请求系统变更的数目
系统变更容易造成系统结构的损坏,为进一步变更
增加了难度
用户界面数目 这对于基于表格的系统来说是一个重要的因素
系统使用的数据量
使用的数据量(文件的数目、数据库的规模等)越大，
就越有可能会夏降低系统质量的数据不一致性
31
测试，而且不会有像敏捷开发过程中所期待的系统代 码重构和简化。这样，在采用敏捷开发过程之前,可能 要求使用一些再工程方法来提升其代码质量。
7
考虑：过程驱动方法团队对“敏捷方法 团队”的软件进化时遇到的问题。
开发团队运用了敏捷方法,但是进化团队却不熟悉敏捷
方法而选择了一个计划驱动的方法。进化团队可能期 望详细的文档来支持进化工作的进行，而这恰恰是敏 捷方法所没有提供的。可能没有关于系统的一个明确 的描述以供变更时使用。
23
9.3.3 通过重构进行预防性维护
重构是提升程序以减缓其由于更改而退 化的过程。它意味着通过更改程序来改进 程序结构性，降低程序复杂性，让程序变 得更加易于理解。
24
软件重构和软件再工程区别
尽管再工程和重构都是要将软件变得更加容易 理解和修改,但它们并不是同一回事。
再工程发生在系统已经维护了一段时间并且维护费
第9章 软件进化
本章引导
本章旨在解释为什么软件进化是软件工程中一个重要组成部
分,讲解软件进化过程。本章主要内容: 了解变更是不可避免的。如果要使软件系统继续有用,那么软 件开发和软件进化将集成在螺旋模型中。 了解软件进化过程以及作用于这些过程上的因素。 学习不同类型的软件维护和影响维护费用的因素。 了解如何对遗留系统进行评估，从而决定是应该抛弃、维护、 再工程还维护 （17%）
适应性维护 （18%）
完善性维护(65%)
12
软件维护的成本
尽管软件技术在进步，修改软件经验在积累，
可是自从 世纪80年代以来，在进化方面投入 的百分比很少有改变。
软件维护的成本在不同的应用领域中占比不同
业务应用系统：维护费用与开发成本大体相同 嵌入式实时系统：维护费用是开发成本的四倍以上。
数据聚集 假设的一般性 。。。。。
26
9.4 遗留系统管理
遗留系统（legacy system）是“一个已经运行了很长
时间的，对我们的机构来说是很重要的，但是又不能 适应当前问题的的软件系统”。由于遗留系统所完成 的是关键业务，所以不能简单丢弃。
27
遗留系统的决策
1. 2. 3.
请阅读Lehman定律（P153）
10
9.3 软件维护与变更
软件被投入运行使用后人们对软件产品所进行的
修改，就是软件维护。
维护的类型：
改正性维护：修改软件中的缺陷或不足 适应性维护：修改软件使其适应不同的操 作环境，包括硬件变化、操作系统变化或
者其他支持软件变化等 完善性维护：增加或修改系统的功能，使 其适应业务的变化
用不断上升的情况下。通过使用自动化工具来处理 并再工程一个遗留的系统，产生一个更具可维护性 的新系统。
重构是一个连续不断的改进过程，它贯穿于开发和
进化的整个过程。重构是要避免导致成本上升和维 护困难的结构以及代码的退化问题。
25
重构需要被改进的情况（Fowler）
冗余代码 长方法
选择语句
16
预测系统变更
预测变更请求数目应了解系统和外部环境之间的
关系
许多系统与外部环境之间存在着复杂的关系，对环境所
做的改变不可避免地导致系统变更的发生
变更预测的影响因素
系统接口的数目和复杂性 本质上易变的系统需求的数目 系统所处的业务过程
17
预测可维护性和维护成本
需要了解在系统不同组件和这些组件的固有复杂
28
软件质量与商业价值
29
业务价值评估
评估业务价值应考虑的视点
系统最终用户 客户 生产线管理者 IT 管理者 资深管理者
方法
访问来自不同视点的代表，收集其看法形成业务
价值的总体概况，全面评估业务价值，并从下面 四个方面进行评估：系统的使用；支持的业务流 程；系统的可靠性；系统的输出。
因为高可靠性和高性能需求使得模块间紧密连接， 修改起来非常困难。
13
开发和维护的成本
系统1（相比系统2） 在开发中多投入25000美元，整
个生命周期节省了100000美元，表明在开发成本上增 加一个百分数，在总的生命周期成本中会下降相应的 百分数。
14
影响维护成本的因素
1 团队稳定性
系统移交后开发团队会解散，人员分配到其他项目中，负 责维护的人员通常不是原开发人员，需要花时间理解系统。
计、实现、测试组成的螺旋过程。
4
9.1进化过程
变更实现的过程看成是一个开发过程的 迭代过程，在此迭代过程中完成对系统修 改版本的设计、实现和测试。
5
软件进化过程 Arthur(1988)
6
考虑：敏捷方法团队对“过程驱动方法 团队”的软件进化时遇到的问题。
这种情况下，进化团队可能不得不从头开发自动化的
2
软件变更是不可避免的
–软件在使用过程中，新的需求不断出现 –商业环境在不断地变化 –软件中的缺陷需要进行修复 –计算机硬件和软件环境的升级需要更新现有的系统 –软件的性能和可靠性需要进一步改进 。。。。。。
3
开发和进化的螺旋模型
软件过程是一个贯穿系统生命周期的由需求、设
性之间的关系类型和关系数目，系统或组件越复 杂，其维护费用就越高。
复杂性依赖于
控制结构的复杂性 数据结构的复杂性 对象、方法和模块大小
18
9.3.2 软件再工程
软件再工程是指软件重新构造或编写现有系统 的一部分或全部，但不改变其功能。
在大型系统中某些部分需要频繁维护时，可应用软
20
正向工程与再工程
21
再工程活动
22
再工程活动
1. 源代码转换
代码从原有的程序设计语言转换到一种新语言
2. 逆向工程
分析程序并抽取信息记录其结构和功能
3. 程序结构改善
分析和修改程序的控制结构，使其更易读和好理解
4. 程序模块化
重新组织程序的结构
5. 数据再工程
改变程序处理的数据以反映程序的变更，这可能意味 着重新定义数据库模式和将已存在的数据库向新 的结构转变。
2 合同责任
维护合同一般独立于开发合同，这样开发人员有可能缺少 为方便维护而写软件的动力。
3 人员技术水平
维护人员有可能缺乏经验，而且不熟悉应用领域。
4 程序年龄与结构
程序结构随年龄的增加而受到破坏，不易理解和变更。
15
9.3.1 软件维护预测
管理者憎恨意外的发生,尤其是那些造成了意想不到 的高成本的意外。因此，有必要预测系统会有什么样 的变更、系统的哪些部分可能是最难维护的等。
彻底抛弃这个系统
对业务过程处理无有效价值
继续维护这个系统
系统统有存在的必要，系统运行相当平稳，而且用户没有提 出太多对系统变更的要求时
对系统再工程以改善其可维护性
当系统质量由于经常性的变更已经下降，而且仍然需要做经 常性的变更时，应该选择这个方案
4.
以一个新的系统代替整个或部分系统
开发新系统的开发成本非常合理时
8
9.2 程序进化的动态特性
程序进化的动态特性就是对系统变更的研
究。
20实际90年代，Lehman和其他人开始研究
进化过程中反馈的重要性。
9
Lehman定律
第1条定律:系统维护是一个不可避免的过程。当系统
的环境发生改变，新的需求就会出现，系统就必须修 改。 第2条定律:随着系统的改变，其结构在退化。加强预 防性维护工作。 。。。。。 第5条定律：向系统中添加新功能不可避免。但会把新 的缺陷引人到系统中。在每个版本中增加的功能愈多, 缺陷将会愈多。
件再工程 软件再工程的目的是努力使系统更加易于维护，系 统需要被再构造和再文档化
19
软件再工程优势及缺点
减少风险：重新开发一个在用的系统具有
很高的风险，可能会有开发问题、人员问 题和规格说明问题 降低成本：再工程的成本比重新开发软件 的成本要小得多 软件再工程的缺点是系统经过再工程能改善 的范围受到一定的限制。
系统质量评估量化
请求系统变更的数目
系统变更容易造成系统结构的损坏,为进一步变更
增加了难度
用户界面数目 这对于基于表格的系统来说是一个重要的因素
系统使用的数据量
使用的数据量(文件的数目、数据库的规模等)越大，
就越有可能会夏降低系统质量的数据不一致性
31
测试，而且不会有像敏捷开发过程中所期待的系统代 码重构和简化。这样，在采用敏捷开发过程之前,可能 要求使用一些再工程方法来提升其代码质量。
7
考虑：过程驱动方法团队对“敏捷方法 团队”的软件进化时遇到的问题。
开发团队运用了敏捷方法,但是进化团队却不熟悉敏捷
方法而选择了一个计划驱动的方法。进化团队可能期 望详细的文档来支持进化工作的进行，而这恰恰是敏 捷方法所没有提供的。可能没有关于系统的一个明确 的描述以供变更时使用。
23
9.3.3 通过重构进行预防性维护
重构是提升程序以减缓其由于更改而退 化的过程。它意味着通过更改程序来改进 程序结构性，降低程序复杂性，让程序变 得更加易于理解。
24
软件重构和软件再工程区别
尽管再工程和重构都是要将软件变得更加容易 理解和修改,但它们并不是同一回事。
再工程发生在系统已经维护了一段时间并且维护费
第9章 软件进化
本章引导
本章旨在解释为什么软件进化是软件工程中一个重要组成部
分,讲解软件进化过程。本章主要内容: 了解变更是不可避免的。如果要使软件系统继续有用,那么软 件开发和软件进化将集成在螺旋模型中。 了解软件进化过程以及作用于这些过程上的因素。 学习不同类型的软件维护和影响维护费用的因素。 了解如何对遗留系统进行评估，从而决定是应该抛弃、维护、 再工程还维护 （17%）
适应性维护 （18%）
完善性维护(65%)
12
软件维护的成本
尽管软件技术在进步，修改软件经验在积累，
可是自从 世纪80年代以来，在进化方面投入 的百分比很少有改变。
软件维护的成本在不同的应用领域中占比不同
业务应用系统：维护费用与开发成本大体相同 嵌入式实时系统：维护费用是开发成本的四倍以上。
数据聚集 假设的一般性 。。。。。
26
9.4 遗留系统管理
遗留系统（legacy system）是“一个已经运行了很长
时间的，对我们的机构来说是很重要的，但是又不能 适应当前问题的的软件系统”。由于遗留系统所完成 的是关键业务，所以不能简单丢弃。
27
遗留系统的决策
1. 2. 3.
请阅读Lehman定律（P153）
10
9.3 软件维护与变更
软件被投入运行使用后人们对软件产品所进行的
修改，就是软件维护。
维护的类型：
改正性维护：修改软件中的缺陷或不足 适应性维护：修改软件使其适应不同的操 作环境，包括硬件变化、操作系统变化或
者其他支持软件变化等 完善性维护：增加或修改系统的功能，使 其适应业务的变化
用不断上升的情况下。通过使用自动化工具来处理 并再工程一个遗留的系统，产生一个更具可维护性 的新系统。
重构是一个连续不断的改进过程，它贯穿于开发和
进化的整个过程。重构是要避免导致成本上升和维 护困难的结构以及代码的退化问题。
25
重构需要被改进的情况（Fowler）
冗余代码 长方法
选择语句
16
预测系统变更
预测变更请求数目应了解系统和外部环境之间的
关系
许多系统与外部环境之间存在着复杂的关系，对环境所
做的改变不可避免地导致系统变更的发生
变更预测的影响因素
系统接口的数目和复杂性 本质上易变的系统需求的数目 系统所处的业务过程
17
预测可维护性和维护成本
需要了解在系统不同组件和这些组件的固有复杂
28
软件质量与商业价值
29
业务价值评估
评估业务价值应考虑的视点
系统最终用户 客户 生产线管理者 IT 管理者 资深管理者
方法
访问来自不同视点的代表，收集其看法形成业务
价值的总体概况，全面评估业务价值，并从下面 四个方面进行评估：系统的使用；支持的业务流 程；系统的可靠性；系统的输出。
因为高可靠性和高性能需求使得模块间紧密连接， 修改起来非常困难。
13
开发和维护的成本
系统1（相比系统2） 在开发中多投入25000美元，整
个生命周期节省了100000美元，表明在开发成本上增 加一个百分数，在总的生命周期成本中会下降相应的 百分数。
14
影响维护成本的因素
1 团队稳定性
系统移交后开发团队会解散，人员分配到其他项目中，负 责维护的人员通常不是原开发人员，需要花时间理解系统。
计、实现、测试组成的螺旋过程。
4
9.1进化过程
变更实现的过程看成是一个开发过程的 迭代过程，在此迭代过程中完成对系统修 改版本的设计、实现和测试。
5
软件进化过程 Arthur(1988)
6
考虑：敏捷方法团队对“过程驱动方法 团队”的软件进化时遇到的问题。
这种情况下，进化团队可能不得不从头开发自动化的
2
软件变更是不可避免的
–软件在使用过程中，新的需求不断出现 –商业环境在不断地变化 –软件中的缺陷需要进行修复 –计算机硬件和软件环境的升级需要更新现有的系统 –软件的性能和可靠性需要进一步改进 。。。。。。
3
开发和进化的螺旋模型
软件过程是一个贯穿系统生命周期的由需求、设
性之间的关系类型和关系数目，系统或组件越复 杂，其维护费用就越高。
复杂性依赖于
控制结构的复杂性 数据结构的复杂性 对象、方法和模块大小
18
9.3.2 软件再工程
软件再工程是指软件重新构造或编写现有系统 的一部分或全部，但不改变其功能。
在大型系统中某些部分需要频繁维护时，可应用软
20
正向工程与再工程
21
再工程活动
22
再工程活动
1. 源代码转换
代码从原有的程序设计语言转换到一种新语言
2. 逆向工程
分析程序并抽取信息记录其结构和功能
3. 程序结构改善
分析和修改程序的控制结构，使其更易读和好理解
4. 程序模块化
重新组织程序的结构
5. 数据再工程
改变程序处理的数据以反映程序的变更，这可能意味 着重新定义数据库模式和将已存在的数据库向新 的结构转变。
2 合同责任
维护合同一般独立于开发合同，这样开发人员有可能缺少 为方便维护而写软件的动力。
3 人员技术水平
维护人员有可能缺乏经验，而且不熟悉应用领域。
4 程序年龄与结构
程序结构随年龄的增加而受到破坏，不易理解和变更。
15
9.3.1 软件维护预测
管理者憎恨意外的发生,尤其是那些造成了意想不到 的高成本的意外。因此，有必要预测系统会有什么样 的变更、系统的哪些部分可能是最难维护的等。
彻底抛弃这个系统
对业务过程处理无有效价值
继续维护这个系统
系统统有存在的必要，系统运行相当平稳，而且用户没有提 出太多对系统变更的要求时
对系统再工程以改善其可维护性
当系统质量由于经常性的变更已经下降，而且仍然需要做经 常性的变更时，应该选择这个方案
4.
以一个新的系统代替整个或部分系统
开发新系统的开发成本非常合理时
8
9.2 程序进化的动态特性
程序进化的动态特性就是对系统变更的研
究。
20实际90年代，Lehman和其他人开始研究
进化过程中反馈的重要性。
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Lehman定律
第1条定律:系统维护是一个不可避免的过程。当系统
的环境发生改变，新的需求就会出现，系统就必须修 改。 第2条定律:随着系统的改变，其结构在退化。加强预 防性维护工作。 。。。。。 第5条定律：向系统中添加新功能不可避免。但会把新 的缺陷引人到系统中。在每个版本中增加的功能愈多, 缺陷将会愈多。
件再工程 软件再工程的目的是努力使系统更加易于维护，系 统需要被再构造和再文档化
19
软件再工程优势及缺点
减少风险：重新开发一个在用的系统具有
很高的风险，可能会有开发问题、人员问 题和规格说明问题 降低成本：再工程的成本比重新开发软件 的成本要小得多 软件再工程的缺点是系统经过再工程能改善 的范围受到一定的限制。