. 软件过程模型
Chapter03软件过程模型
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3.3 增量过程模型
能在较短的时间内向用户提交可以完成主 要功能的产品。 逐步增加产品的功能，使用户有充裕的时 间学习和适应新产品，减少一个全新的产 品给客户组织带来的冲击。
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The Incremental and Iterative Model
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Component-Based Development—the process to apply when reuse is a development objective Formal methods—the process to apply when a mathematical specification is to be developed Aspect-Oriented Software Development—use aspects to characterize cross-cutting functional and non-functional properties components. Cleanroom software engineering—emphasizes error detection before testing
RAD
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The Incremental Model
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3.4 演化过程模型
原型开发
需求不够详细，不太清楚
人机交互形式不确定 开发人员对算法，OS兼容性不确定
螺旋模型
瀑布模型＋原型迭代
协同开发模型
由一系列框架活动，软件工程动作和任务，相关状态表示。 协同过程模型定义了一系列事件，这些事件触发软件工程活 动、动作、任务的状态之间的转换。
软件过程模型优缺点
软件过程模型优缺点一、瀑布模型1、优点1）它是一种线性的开发模型，具有不可回溯性。
2）过程模型简单，执行容易。
3）将复杂的软件开发过程明确分解为几个顺序的步骤，降低开发软件的复杂性。
2、缺点1）无法适应变更，由于开发模型是线性的用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而卡增加了开发的风险。
2）早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重后果。
二、快速原型模型1、优点1）可以得到比较良好的需求定义，容易适应需求的变化。
2）开发人员和用户在“原型”上达成一致。
可以减少设计中的错误和开发中的风险，也减少了对用户培训的时间，而提高了系统的实用、正确性以及用户的满意程度。
3）缩短了开发周期，加快了工程进度，降低成本。
2、缺点1）不宜利用原型系统作为最终产品。
采用原型模型开发系统，用户和开发者必须达成一致。
2）不利于开发人员的创新。
三、增量模型1、优点1）将待开发的软件系统模块化。
可以分批次地提交软件产品，使用户可以及时了解软件项目的进展。
2）以组件为单位进行开发降低了软件开发的风险。
一个开发周期内的错误不会影响到这个软件系统。
3）开发顺序灵活。
开发人员可以对构件的实现顺序进行优先级排序，先完成需求稳定的核心组件。
当组件的优先级发生变化时。
还能及时第实现顺序进行调整。
2、缺点1）要求待开发的软件系统可以被模块化。
如果待开发的软件系统很难被模块化，那么将会给增量开发带来很多麻烦。
四、螺旋模型1、优点1）将风险分析扩展到各个阶段中，大幅度降低了软件开发的风险。
2）以小的分段来构建大型系统,使成本计算变得简单容易。
3）客户始终参与每个阶段的开发,保证了项目不偏离正确方向以及项目的可控性。
2、缺点1）模型的控制和管理较为复杂，可操作性不强，对项目管理人员的要求较高。
2）过多的迭代次数会增加开发成本，延迟提交时间。
五、喷泉模型1、优点喷泉模型不像瀑布模型那样，需要分析活动结束后才开始设计活动，设计活动结束后才开始编码活动。
2-1 软件过程模型
原型需求
系统需求
沟通 快速策划 建模 快速设计
提交系统
部署交付 及反馈
构建原型
2-1 软件过程模型
快速原型法的步骤
Step 1：双方通过沟通，明确已知的需求，并大致勾画出以后 再进一步定义的东西。 Step 2：迅速策划一个原型开发迭代并进行建模，主要集中于 那些最终用户所能够看到的方面，如人机接口布局或者输出
2-1 软件过程模型
瀑布模型
也叫做鲑鱼模型(Salmon model)：向前一阶段回溯，很难。
2-1 软件过程模型
瀑布模型
优点——追求效率 – 它提供了一个模板，这个模板使得分析、设计、编码、测试和 支持的方法可以在该摸板下有一个共同的指导；
– 简单、易懂、易用、快速；
– 为项目提供了按阶段划分的检查点，项目管理比较容易；每个
2-1 软件过程模型
增量模型
举例1：开发一个类似于Word的文字处理软件 – 增量1：提供基本的文件管理、编辑和文档生成功能； – 增量2：提供高级的文档编辑功能； – 增量3：实现拼写和语法检查功能；
– 增量4：完成高级的页面排版功能；
举例2：开发一个教务管理系统 – 增量1：提供基本的学籍管理和成绩管理功能； – 增量2：提供选课功能； – 增量3：提供查询教室使用情况的功能；
– 增量4：提供课表生成、上课名单生成、成绩录入等功能。
2-1 软件过程模型
增量模型
优点：
– 在时间要求较高的情况下交付产品：在各个阶段并不交付一 个可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的一个子集的 可运行产品，对客户起到“镇静剂”的作用； – 人员分配灵活：如果找不到足够的开发人员，可采用增量模 型：早期的增量由少量人员实现，如果客户反响较好，则在 下一个增量中投入更多的人力； – 逐步增加产品功能可以使用户有较充裕的时间来学习和适应 新产品，避免全新软件可能带来的冲击；
软件工程-软件过程模型
4 演化模型-螺旋模型
Evolutionary Model
螺旋模型的基本思想
每一个螺旋周期（Spiral model sectors）包 含四个部分： （1）确定目标，选择方案，设定约束条件， 选定完成本周期所定目标的策略。 （2）分析该策略可能存在的风险。 （3）在排除风险后，实现本螺旋周期的目标。 （4）评价前一步的结果，并且计划下一轮的 工作。
第二章 软件过程模型
软件生存周期 软件开发模型 瀑布模型 进化式模型 演化模型 形式化开发
第一节 软件生存周期
软件生存周期的概念： 一个软件从计划起，到废弃不用止。
软件生存周期包括：计划、开发、运行。
第二节 软件开发模型概念
软件开发模型的概念：
为整个软件生存期建立的模型。
交付客户
构件n
规格说明
设计
实现和集成
交付客户
增量模型的基本思想
每个增量提供系统功能的一个子集，一个增 量完成并交付，部分系统功能可以提前交付 使用。 对增量中服务的分配取决于服务优先次序。 最高优先权的服务首先被交付。 第一个增量往往是核心的产品。 开发者能通过对系统的经验帮助理解后面的 增量需求和目前增量后续版本的需求变更。
思考题
为以下各系统提出合适的软件过程模型，阐 述理由： （1） 汽车防锁死刹车控制系统 （2）一个支持软件维护的虚拟现实系统 （3）大学记账系统，准备替换一个已存在的 系统 （4）一个位于火车站的交互式火车车次查询 系统
建立原型系统的方法
原型系统仅包括未来系统的主要功能，以及 系统重要的接口。 开发原型系统尽可能使用能缩短开发周期的 语言和工具。
3 演化模型-增量模型
Evolutionary Model
软件过程模型(瀑布,原型,增量,螺旋)的原理及优缺点
典型的开发模型有：瀑布模型(waterfall model)、渐增模型/演化/迭代(incremental model)、原型模型(prototype model)、螺旋模型(spiral model)、喷泉模型(fountain model)、智能模型(intelligent model)、混合模型(hybrid model)1、边做边改模型（Build-and-Fix Model）遗憾的是，许多产品都是使用“边做边改”模型来开发的。
在这种模型中，既没有规格说明，也没有经过设计，软件随着客户的需要一次又一次地不断被修改。
在这个模型中，开发人员拿到项目立即根据需求编写程序，调试通过后生成软件的第一个版本。
在提供给用户使用后，如果程序出现错误，或者用户提出新的要求，开发人员重新修改代码，直到用户满意为止。
这是一种类似作坊的开发方式，对编写几百行的小程序来说还不错，但这种方法对任何规模的开发来说都是不能令人满意的，其主要问题在于：1）缺少规划和设计环节，软件的结构随着不断的修改越来越糟，导致无法继续修改；2）忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险；3）没有考虑测试和程序的可维护性，也没有任何文档，软件的维护十分困难。
2、瀑布模型（Waterfall Model）1970年温斯顿•罗伊斯提出了著名的“瀑布模型”，直到80年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。
瀑布模型将软件生命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。
在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性方式进行，当前活动接受上一项活动的工作结果，实施完成所需的工作内容。
当前活动的工作结果需要进行验证，如果验证通过，则该结果作为下一项活动的输入，继续进行下一项活动，否则返回修改。
瀑布模型强调文档的作用，并要求每个阶段都要仔细验证。
软件工程基础之02软件过程模型
软件工程基础之02软件过程模型软件工程基础之02 软件过程模型1\引言软件过程模型是软件开发过程中的一个重要概念，用于指导软件项目的组织和管理。
本文将介绍软件过程模型的基本概念、分类、优缺点以及常见的几种软件过程模型。
2\软件过程模型的基本概念2\1 软件过程软件过程是指在软件开发过程中，按照一定的方法论和流程执行的一系列活动。
它包括需求分析、设计、编码、测试、部署等一系列环节，以及相关的管理活动。
2\2 软件过程模型软件过程模型是对软件开发过程的一个抽象描述，它定义了软件开发过程中各个阶段的顺序、交互和活动。
软件过程模型可以帮助团队更好地理解、管理和改进软件开发过程。
3\软件过程模型的分类3\1 瀑布模型瀑布模型是最传统也是最经典的软件过程模型，它将软件开发过程划分为需求分析、设计、编码、测试和部署等几个阶段，每个阶段都有明确的输入和输出。
3\2 原型模型原型模型适用于需求不明确或变化频繁的项目。
它通过快速构建一个初步版本的软件原型，与用户进行反复的交互和验证，以快速收集需求并逐步完善软件。
3\3 增量模型增量模型将软件开发过程划分为多个迭代的增量，每个增量都是对之前版本的扩展和改进。
相比于瀑布模型，增量模型能够更早地交付可用的软件，并且逐步完善。
3\4 螺旋模型螺旋模型是一种风险驱动的软件开发过程模型，它强调风险的评估和管理。
螺旋模型将软件开发过程划分为多个循环，每个循环都包括风险评估、规划、开发和评估等活动。
4\软件过程模型的优缺点4\1 瀑布模型的优缺点瀑布模型的优点是结构清晰、易于理解和控制，适用于需求稳定的项目。
缺点是缺乏灵活性，需求变更困难，容易导致项目延期。
4\2 原型模型的优缺点原型模型的优点是快速、灵活，能够及早与用户进行交互并获取反馈。
缺点是可能会导致需求变更频繁，进而增加开发成本。
4\3 增量模型的优缺点增量模型的优点是能够快速交付可用的软件，并逐步完善。
缺点是每个增量的设计和开发都需要经过完整的软件开发流程，增加了开发成本。
软件过程模型案例
软件过程模型案例软件过程模型是指在软件开发过程中，将软件开发过程分为若干阶段和活动，并规定每一阶段和活动的输入、输出、各种文档的编制方法和文档的审核和审定的内容、具体要求、合格标准以及项目组织管理的方法和质量控制的方法等的一种软件开发操作规范。
下面将以一个实际案例来介绍一个典型的软件过程模型。
假设公司决定开发一个新的在线电影票购买系统来满足用户的购票需求，下面将以这个案例为例来介绍软件过程模型。
1.需求收集和分析阶段：在这个阶段，软件团队与项目的利益相关者进行会议，了解他们的需求和期望。
通过讨论和调查，软件团队收集到以下需求：-用户可以浏览不同影院的上映电影信息。
-用户可以查看每部电影的放映时间和价格。
-用户可以选择座位并购买电影票。
-系统需要提供在线支付功能。
-系统需要发送电子票给用户。
2.需求规格说明书编制阶段：根据收集到的需求，软件团队开始编制需求规格说明书，该文档详细描述了软件系统的功能、性能要求以及用户界面和交互设计等。
在这个阶段，软件团队还与利益相关者进行讨论，以确保需求的完整性和准确性。
3.设计阶段：在设计阶段，软件团队根据需求规格说明书开始设计系统的架构和模块。
他们使用UML（统一建模语言）创建类图、序列图和状态图等。
同时，团队还着手开发数据库设计和用户界面设计。
4.编码和单元测试阶段：在这个阶段，程序员开始根据设计文档编写源代码，并进行单元测试来验证每个模块的正确性。
他们还使用版本控制工具来管理源代码的版本。
5.综合测试和验收测试阶段：在这个阶段，软件团队进行综合测试和验收测试来验证整个系统的功能和性能。
他们通过模拟实际用户使用系统的场景来测试系统的稳定性和可靠性。
6.部署和维护阶段：在软件系统通过验收测试后，团队将其部署到生产环境中，并提供相关的文档和培训来帮助用户使用系统。
同时，团队会定期监测系统的性能并进行必要的维护和修复。
需要注意的是，上述过程是迭代和增量式的。
即使在开发和测试过程中，可能会发现一些需求的变化或改进的机会，开发团队应该做出相应的调整。
16 软件过程模型CMMI
• CMMI 模型对工程活动进行了一定的强化。
– 在CMM中，只有3级中的软件产品工程和同行评审两个关键过程 域是与工程过程密切相关的， – 在CMMI中，则将需求开发，验证，确认，技术解决方案，产品集 成这些工程过程活动都作为单独的关键过程域进行了要求，从而 在实践上提出了对工程的更高要求和更具体的指导。
2.4 CMMI的 模型表述
• 一个组织可以从以下两种过程改进的方法 中选择其一:
– 组织成熟度 – 过程域能力
• CMMI 对不同过程改进方法采用不同表示 法
– 组织成熟度 – 分级(阶梯式)表示法 – 过程域能力 – 连续表示法
2.4分级表示法
规定了一系列已经证明的改进措施,每一级 都是其上一级的基础,服务于上一级.
量化管理
3 已定义
过程标准化
项目管理 2 已管理
风险 返工
1 初始级
4.3 CMMI 的新特性
• CMMI 模型中比CMM 进一步强化了对需求的重视。
– 在CMM 中，关于需求只有需求管理这一个关键过程域，也就是说， 强调对有质量的需求进行管理，而如何获取需求则没有提出明确 的要求。 – 在CMMI的阶段模要求和方法。
• CMMI中还强调了风险管理。
– 在CMM 中把风险的管理分散在项目计划和项目跟踪与监控中进行 要求， – CMMI3级里单独提出了一个独立的关键过程域叫做风险管理。
4.4 CMMI 的新特性
• 保留了CMM阶段式模式的基础 • 增加了连续式模型，
– 可以帮助组织其客户更加客观和全面的了解它的过程 成熟度。 – 可以给组织在进行过程改进的时候带来更大的自主性， – 不用再象CMM 中 一样，受到等级的严格限制。 – 这种改进的好处是灵活性和客观性强，弱点在于若缺 乏指导，一个组织可能缺乏对关键过程域之间依赖关 系的正确理解而片面的实施过程，造成一些过程成为 空中楼阁，缺少其他过程的支撑。 – 两种表现方式（连续的和阶段的）从他们所涵盖的过 程区域上来说并没有不同，不同的是过程区域的组织 方式以及对成熟度（能力）级别的判断方式。
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价值
总结了多年商业化验证的六条最有效的软件开发经验， 这些经验被称为“最佳实践”。
1.4.6 RUP
迭代式开发
允许需求有变化 通过验证减少风险 每阶段有可执行版本
管理需求
利用用例捕获功能 用例驱动设计与实现
基于构件的体系结构
现有的或新开发的构 件定义体系结构的系统 化方法
1.4.5喷泉模型
喷泉模型是典型的面向对象的软件过 程模型之一
“喷泉”代指面向对象开发过程迭代 和无缝的特性
工作重点放在生命周期的分析阶段，在定义 面向问题的对象后，不断充实和扩充这些对 象。分析阶段的对象模型也适用于设计和实 现阶段。
1.4.5喷泉模型
不同阶段的圆圈相互重叠：活动之间的交 迭； 概念和表示方法的一致性：开发活动之间 的无缝过渡； 向下的箭头：阶段内的求精。
软件过程模型
软件过程模型是软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。 软件过程模型的选择基于项目和应用的性质、采用的方法工 具以及需要的控制和交付的产品。
1. 4 软件过程模型
常见
瀑布
模型
模型
螺旋 模型
喷泉 模型
快速原 型模型
增量 模型
RUP
敏捷过 程与极
限编程
1.4.1瀑布模型
阶段间具有顺序性和依赖性
1.4.4螺旋模型
完整的螺旋模型
点画线的长度： 累积开发费用
螺旋线的角度： 开发进度
螺旋线每个周期： 一个开发阶段
1.4.4螺旋模型
优 有利于软件重用 点 和质量监控
减少了过多测试 和不足的风险
特 风险驱动，需要 点 丰富知识及经验
适用于内部开发 的大规模项目
维护和开发直接 没有本质区别
工作量及成本随 迭代次数增加
推迟实现
质量保证；
每个阶段都必须完成规定的文档 每个阶段结束前都需要对所完成的文档进行评 审，以便尽早发现问题，改正错误
1.4.1瀑布模型
适合于用户需求明确、完整、 无重大变的软件项目开发
优点：
可强迫开发人员采用规范的方法； 严格地规定了每个段必须提交的文档； 要求每个阶段交出的所有产品都必须经过质量 保证小组的仔细验证。
探索型
实验型
演化型
这些原型关注于目标系统的某些特性，而不是全部特性，开 发这些原型时通常不考虑与探索或实验目的无关的功能、质 量、结构等因素，这种原型通常被废丢，然后根据探索或实 验的结果用良好的结构和设计思想重新设计目标系统。
废弃策略
实现了目标系统中已明确定义的 特性的一个子集，通过对它的不 断修改和扩充，逐步追加新的要 求，最后使其演化成最终的目标 系统。
原型类型 探索型 实验型 演化型
使用策略 废弃策略 追加策略
1.4.2快速原型模型
目的是要弄清目标系统的要 求，确定所希望的特性，并 探讨多种方案的可行性
目的是验证方案或算法的合 理性，它是在大规模开发和 实现前，用于考核方案是否 合适，分，通过对原型的多 次改进，逐步将原型演化成 最终的目标系统
完善的产品的软件开发
1.4.4螺旋模型
软件风险是任何软件开发项目中都普遍存 在的实际问题，项目越大，软件越复杂， 承担该项目所冒的风险也越大。
螺旋模型的基本思想是降低风险。 将瀑布模型和增量模型结合起来，加入了 风险分析。在该模型中，软件开发是一系 列的增量发布，早期的迭代中，发布的增 量可能是一个纸上的模型或原型，在以后 的迭代中，逐步产生系统更加完善的版本。
不足：
过度依赖于书面规格说明，软件未必真正满足 用户需要； 缺乏灵活性，难以适应需求不明确或需求经常 变化的软件开发； 开发早期存在的问题往往要到交付使用时才发 现，维护代价大。
1.4.2快速原型模型
快速原型
快速建立起来的 可以在计算机上 运行的程序，它 所能完成的功能 往往是最终产品 能完成的功能的 一个子集
为避免使用喷泉模型开发软件时开发过程 过分无序，应该把一个线性过程(例如，快 速原型模型或图中的中心垂线)作为总目标。 面向对象范型本身要求经常对开发活动进 行迭代或求精。
1.4.6 RUP
来源 思想
是由Rational公司的Booch、Jacobson、 Rumbaugh提 出的软件过程模型，也称RUP（Rational Unified Process)，或统一过程。
1.4.3增量模型
优点1
优点2
优点3
优点4
分批交付构 件，每个构
件均可用
开发人员可 逐步开发
实现中的困难
体系结构必 须是开放的
减少用户对 全新产品的
冲击
整体-构件 之间的矛盾
便于进一步 的维护
多构件并发 的风险
1.4.3增量模型
增量模型特别适用于： ➢ 需求经常变化的软件开发 ➢ 市场急需而开发人员和资金不能在设定的市场期限之前实现一个
（1）定义软件的总体目标， 标识需求；
（2）快速制订原型开发的计 划，构建原型；
（3）用户试用，提出修改意 见；
（4）……
（5）依据满意的原型撰写规 格说明文档。
1.4.2快速原型模型
不带反馈环
线性进行
加速软件开发过程
节约软件开发成本
原型的用途是获知用户的真 正需求 原型系统的内部结构并不重 要 利用软件工具生成的可用到 最终软件产品中
提纲
软件发展
软件 过程模型
软件 开发策略
CASE 工具与环境
1. 4 软件过程模型
软件过程
软件过程是为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的 框架，它规定了完成各项任务的工作步骤。
软件过程描述为了开发客户需要的软件，什么人(who)、在什么时 候（when）、做什么事(what)以及怎样（how）做这些事以实现某 一个特定的具体目标。
可视化建模
可视化建模UML语言
验证软件质量
不再是事后型或单独小组 进行 贯穿整个开发过程、全员 参与
追加策略
适用情况：用户定义了一组一般性目标，但不能标识出详细的输入、处理及输出需求；开 发者可能不能确定算法的有效性、操作系统的适应性或人机交互的形式等。
1.4.3增量模型
增量原型：也称为渐增模型。 使用增量模型开发软件时，把 软件产品作为一系列的增量构件 来设计、编码、集成和测试。每 个构件由多个相互作用的模块构 成，并且能够完成特定的功能。 分解时惟一必须遵守的约束条 件是，当把新构件集成到现有软 件中时，所形成的产品必须是可 测试的。