【正文】 常用軟件開發(fā)模型比較分析正如任何事物一樣，軟件也有其孕育、誕生、成長、成熟和衰亡的生存過程，一般稱其為“軟件生命周期”。軟件生命周期一般分為6個階段，即制定計劃、需求分析、設計、編碼、測試、運行和維護。軟件開發(fā)的各個階段之間的關系不可能是順序且線性的，而應該是帶有反饋的迭代過程。在軟件工程中，這個復雜的過程用軟件開發(fā)模型來描述和表示。軟件開發(fā)模型是跨越整個軟件生存周期的系統(tǒng)開發(fā)、運行和維護所實施的全部工作和任務的結構框架，它給出了軟件開發(fā)活動各階段之間的關系。目前，常見的軟件開發(fā)模型大致可分為如下3種類型。① 以軟件需求完全確定為前提的瀑布模型（Waterfall Model）。② 在軟件開發(fā)初始階段只能提供基本需求時采用的漸進式開發(fā)模型，如螺旋模型（Spiral Model）。③ 以形式化開發(fā)方法為基礎的變換模型（Transformational Model）。本節(jié)將簡單地比較并分析瀑布模型、螺旋模型和變換模型等軟件開發(fā)模型。 瀑布模型瀑布模型即生存周期模型，其核心思想是按工序?qū)栴}化簡，將功能的實現(xiàn)與設計分開，便于分工協(xié)作，即采用結構化的分析與設計方法將邏輯實現(xiàn)與物理實現(xiàn)分開。瀑布模型將軟件生命周期劃分為軟件計劃、需求分析和定義、軟件設計、軟件實現(xiàn)、軟件測試、軟件運行和維護這6個階段，規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水逐級下落。采用瀑布模型的軟件過程如圖13所示。圖13 采用瀑布模型的軟件過程瀑布模型是最早出現(xiàn)的軟件開發(fā)模型，在軟件工程中占有重要的地位，它提供了軟件開發(fā)的基本框架。瀑布模型的本質(zhì)是一次通過，即每個活動只執(zhí)行一次，最后得到軟件產(chǎn)品，也稱為“線性順序模型”或者“傳統(tǒng)生命周期”。其過程是從上一項活動接收該項活動的工作對象作為輸入，利用這一輸入實施該項活動應完成的內(nèi)容給出該項活動的工作成果，并作為輸出傳給下一項活動。同時評審該項活動的實施，若確認，則繼續(xù)下一項活動；否則返回前面，甚至更前面的活動。瀑布模型有利于大型軟件開發(fā)過程中人員的組織及管理，有利于軟件開發(fā)方法和工具的研究與使用，從而提高了大型軟件項目開發(fā)的質(zhì)量和效率。然而軟件開發(fā)的實踐表明，上述各項活動之間并非完全是自上而下且呈線性圖式的，因此瀑布模型存在嚴重的缺陷。① 由于開發(fā)模型呈線性，所以當開發(fā)成果尚未經(jīng)過測試時，用戶無法看到軟件的效果。這樣軟件與用戶見面的時間間隔較長，也增加了一定的風險。② 在軟件開發(fā)前期末發(fā)現(xiàn)的錯誤傳到后面的開發(fā)活動中時，可能會擴散，進而可能會造成整個軟件項目開發(fā)失敗。③ 在軟件需求分析階段，完全確定用戶的所有需求是比較困難的，甚至可以說是不太可能的。 螺旋模型螺旋模型將瀑布和演化模型（Evolution Model）結合起來，它不僅體現(xiàn)了兩個模型的優(yōu)點，而且還強調(diào)了其他模型均忽略了的風險分析。這種模型的每一個周期都包括需求定義、風險分析、工程實現(xiàn)和評審4個階段，由這4個階段進行迭代。軟件開發(fā)過程每迭代一次，軟件開發(fā)又前進一個層次。采用螺旋模型的軟件過程如圖14所示。圖14 采用螺旋模型的軟件過程螺旋模型基本做法是在“瀑布模型”的每一個開發(fā)階段前引入一個非常嚴格的風險識別、風險分析和風險控制，它把軟件項目分解成一個個小項目。每個小項目都標識一個或多個主要風險，直到所有的主要風險因素都被確定。螺旋模型強調(diào)風險分析，使得開發(fā)人員和用戶對每個演化層出現(xiàn)的風險有所了解，繼而做出應有的反應，因此特別適用于龐大、復雜并具有高風險的系統(tǒng)。對于這些系統(tǒng)，風險是軟件開發(fā)不可忽視且潛在的不利因素，它可能在不同程度上損害軟件開發(fā)過程，影響軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。減小軟件風險的目標是在造成危害之前，及時對風險進行識別及分析，決定采取何種對策，進而消除或減少風險的損害。與瀑布模型相比，螺旋模型支持用戶需求的動態(tài)變化，為用戶參與軟件開發(fā)的所有關鍵決策提供了方便，有助于提高目標軟件的適應能力。并且為項目管理人員及時調(diào)整管理決策提供了便利，從而降低了軟件開發(fā)風險。但是，我們不能說螺旋模型絕對比其他模型優(yōu)越，事實上，這種模型也有其自身的如下缺點。① 采用螺旋模型需要具有相當豐富的風險評估經(jīng)驗和專門知識，在風險較大的項目開發(fā)中，如果未能夠及時標識風險，勢必造成重大損失。② 過多的迭代次數(shù)會增加開發(fā)成本，延遲提交時間。 變換模型變換模型是基于形式化規(guī)格說明語言及程序變換的軟件開發(fā)模型，它采用形式化的軟件開發(fā)方法對形式化的軟件規(guī)格說明進行一系列自動或半自動的程序變換，最后映射為計算機系統(tǒng)能夠接受的程序系統(tǒng)。采用變換模型的軟件過程如圖15所示。圖15 采用變換模型的軟件過程為了確認形式化規(guī)格說明與軟件需求的一致性，往往以形式化規(guī)格說明為基礎開發(fā)一個軟件原型，用戶可以從人機界面、系統(tǒng)主要功能和性能等幾個方面對原型進行評審。必要時，可以修改軟件需求、形式化規(guī)格說明和原型，直至原型被確認為止。這時軟件開發(fā)人員即可對形式化的規(guī)格說明進行一系列的程序變換，直至生成計算機系統(tǒng)可以接受的目標代碼。“程序變換”是軟件開發(fā)的另一種方法，其基本思想是把程序設計的過程分為生成階段和改進階段。首先通過對問題的分析制定形式規(guī)范并生成一個程序，通常是一種函數(shù)型的“遞歸方程”。然后通過一系列保持正確性的源程序到源程序的變換，把函數(shù)型風格轉(zhuǎn)換成過程型風格并進行數(shù)據(jù)結構和算法的求精，最終得到一個有效的面向過程的程序。這種變換過程是一種嚴格的形式推導過程，所以只需對變換前的程序的規(guī)范加以驗證，變換后的程序的正確性將由變換法則的正確性來保證。變換模