【正文】 務(wù)進(jìn)行具體的描述。④編寫代碼，就是把過程描述遍編為機(jī)器可執(zhí)行的代碼。⑤測(cè)試，即發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)行改正。⑥維護(hù)，包括故障的排除以及為適應(yīng)使用環(huán)境的變化和用戶對(duì)軟件提出新的要求所作的修改。軟件生存期也可以分為三個(gè)大的階段：計(jì)劃階段、開發(fā)階段和維護(hù)階段。1．計(jì)劃階段這里又可分兩步：軟件計(jì)劃和需求分析。第一步，因?yàn)檐浖怯?jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，這樣不但要從確定的軟件子系統(tǒng)出發(fā)，確定工作域，即確定軟件總的目標(biāo)、功能等，開發(fā)這樣的軟件系統(tǒng)需要哪些資源（人力和設(shè)備） ，作出成本估算；而且還要求做出可行性分析，即在現(xiàn)有資源與技術(shù)的條件下能否實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)；最后要提出進(jìn)度安排，并寫出軟件計(jì)劃文檔。上述問題都要進(jìn)行管理評(píng)審。第二步，在管理評(píng)審?fù)ㄟ^以后，要確定系統(tǒng)定義和有效性標(biāo)準(zhǔn)（軟件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)） ，寫出軟件需求說明書。還要開發(fā)一個(gè)初步用戶手冊(cè)，這里要進(jìn)行技術(shù)評(píng)審。技術(shù)評(píng)審?fù)ㄟ^以后，再進(jìn)行一次對(duì)軟件計(jì)劃的評(píng)審，因?yàn)檫@時(shí)對(duì)問題有了進(jìn)一步的了解。而計(jì)劃制定時(shí)，數(shù)據(jù)較少，且經(jīng)驗(yàn)不足，所以對(duì)制定的計(jì)劃需要進(jìn)行多次修改，以盡量滿足各種要求，然后再進(jìn)入到開發(fā)階段。2．開發(fā)階段開發(fā)階段要經(jīng)過三個(gè)步驟：設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試。首先對(duì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定義接口，建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，規(guī)定標(biāo)記。接著對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行過程設(shè)計(jì)、編碼和單元測(cè)試。最后進(jìn)行組合測(cè)試和有效性測(cè)試，對(duì)每一個(gè)測(cè)試用例和結(jié)果都要進(jìn)行評(píng)審。3．維護(hù)階段首先要做的工作是配置評(píng)審，檢查軟件文檔和代碼是否齊全，兩者是否一致，是否可以維護(hù)等。下面要確定維護(hù)組織和職責(zé)，并定義表明系統(tǒng)錯(cuò)誤和修改報(bào)告的格式。維護(hù)分為改正性維護(hù)、完善性維護(hù)和適應(yīng)性維護(hù)等。維護(hù)內(nèi)容廣泛，有人把維護(hù)看成是第二次開發(fā)。要適應(yīng)環(huán)境的變化，就要擴(kuò)充和改進(jìn)，但不是建立新系統(tǒng)。維護(hù)的內(nèi)容應(yīng)該通知用戶，要得到用戶的認(rèn)可。然后則可進(jìn)入修改，修改不只是代碼修改，必須要有齊全的修改計(jì)劃，詳細(xì)過程以及測(cè)試等文檔。 軟件開發(fā)模型為了反映軟件生存周期內(nèi)各種工作應(yīng)如何組織及軟件生存周期各個(gè)階段應(yīng)如何銜接，需要用軟件開發(fā)模型給出直觀的圖示表達(dá)。軟件開發(fā)模型是軟件工程思想的具體化，是實(shí)施于過程模型中的軟件開發(fā)方法和工具，是在軟件開發(fā)實(shí)踐中總結(jié)出來的軟件開發(fā)方法和步驟。總的說來，軟件開發(fā)模型是跨整個(gè)軟件生存周期的系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)作、維護(hù)所實(shí)施的全部工作和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架。1．瀑布模型瀑布模型即生存周期模型，由 提出，是軟件工程的基礎(chǔ)模型。其核心思想是按工序?qū)栴}化簡(jiǎn)，將功能的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)分開，便于分工協(xié)作。采用結(jié)構(gòu)化的分析與設(shè)計(jì)方法，將邏輯實(shí)現(xiàn)與物理實(shí)現(xiàn)分開。瀑布模型規(guī)定了各項(xiàng)軟件工程活動(dòng)，包括制定開發(fā)13 / 87計(jì)劃，進(jìn)行需求分析和說明，軟件設(shè)計(jì)，程序編碼，測(cè)試及運(yùn)行維護(hù)，并且規(guī)定了軟件生存周期的各個(gè)階段如同瀑布流水，逐級(jí)下落，自上而下、相互銜接的固定次序，參閱圖。每項(xiàng)開發(fā)活動(dòng)均應(yīng)具有下述特征。 計(jì) 劃需 求 分 析 概 要 設(shè) 計(jì) 詳 細(xì) 設(shè) 計(jì)編 碼 測(cè) 試 運(yùn) 行 維 護(hù)定 義 階 段開 發(fā) 階 段運(yùn) 行 維 護(hù) 階 段圖 14 瀑布模型（1）從上一項(xiàng)活動(dòng)接受該項(xiàng)活動(dòng)的工作對(duì)象，作為輸入；（2）利用這一輸入實(shí)施該項(xiàng)活動(dòng)應(yīng)完成的內(nèi)容；（3）給出該項(xiàng)活動(dòng)的工作成果，作為輸出傳給下一項(xiàng)活動(dòng)；（4）對(duì)該項(xiàng)活動(dòng)實(shí)施的工作進(jìn)行評(píng)審。若其工作得到確認(rèn)，則繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)活動(dòng)，否則返回前項(xiàng)，甚至更前項(xiàng)的活動(dòng)進(jìn)行返工。瀑布模型為軟件開發(fā)和軟件維護(hù)提供了一種有效的管理圖式。根據(jù)這一圖式制定開發(fā)計(jì)劃，進(jìn)行成本預(yù)算，組織開發(fā)力量，以項(xiàng)目的階段評(píng)審和文檔控制為手段有效地對(duì)整個(gè)開發(fā)過程進(jìn)行指導(dǎo)，從而保證軟件產(chǎn)品及時(shí)交付，并達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求。與此同時(shí)，瀑布模型在大量的軟件開發(fā)實(shí)踐中也逐漸暴露出它的嚴(yán)重缺點(diǎn)。其中最為突出的缺點(diǎn)是該模型缺乏靈活性，特別是無法解決軟件需求不明確或不準(zhǔn)確的問題。這些問題的存在對(duì)軟件開發(fā)會(huì)帶來嚴(yán)重影響，最終可能導(dǎo)致開發(fā)出的軟件并不是用戶真正需要的軟件，并且，由于瀑布開發(fā)模型具有順序性和依賴性，凡后一階段出現(xiàn)的問題需要通過前一階段的重新確14 / 87認(rèn)來解決，所以這一點(diǎn)在開發(fā)過程完成后才有所察覺，因此其代價(jià)十分高昂。隨著軟件開發(fā)項(xiàng)目規(guī)模的日益龐大，由于瀑布模型不夠靈活等缺點(diǎn)引發(fā)出的上述問題顯得更為嚴(yán)重。軟件開發(fā)需要人們合作完成，因此人員之間的通信和軟件工具之間的聯(lián)系以及開發(fā)工作之間的并行和串行等都是必要的，但瀑布模型中并沒有體現(xiàn)出這一點(diǎn)。2．螺旋模型為克服瀑布模型的不足，近年來已經(jīng)提出了多種其他模型。對(duì)于復(fù)雜的大型軟件，開發(fā)一個(gè)原型往往達(dá)不到要求。螺旋模型將瀑布模型與演化模型結(jié)合起來，并且加入兩種模型均忽略了的風(fēng)險(xiǎn)分析，彌補(bǔ)了兩者的不足?！败浖L(fēng)險(xiǎn)”是普遍存在于任何軟件開發(fā)項(xiàng)目中的實(shí)際問題。對(duì)于不同的項(xiàng)目，其差別只是風(fēng)險(xiǎn)有大有小而已，在制定軟件開發(fā)計(jì)劃時(shí)，系統(tǒng)分析員必須回答：項(xiàng)目的需求是什么，需要投入多少資源以及如何安排開發(fā)進(jìn)度等一系列問題。然而，若要他們當(dāng)即給出準(zhǔn)確無誤的回答是不容易的，甚至幾乎是不可能的。但系統(tǒng)分析員又不可能完全回避這一問題。憑借經(jīng)驗(yàn)的估計(jì)給出初步的設(shè)想便難免帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐表明，項(xiàng)目規(guī)模越大，問題越復(fù)雜。資源、成本、進(jìn)度等因素的不確定性越大，承擔(dān)項(xiàng)目所冒的風(fēng)險(xiǎn)也越大?？傊?，風(fēng)險(xiǎn)是軟件開發(fā)不可忽視的潛在的不利因素，它可能會(huì)在不同程度上損害到軟件開發(fā)過程或軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。軟件風(fēng)險(xiǎn)駕馭的目標(biāo)是在造成危害之前及時(shí)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、分析，采取對(duì)策，進(jìn)而消除或減少風(fēng)險(xiǎn)的損害。螺旋模型沿著螺旋線旋轉(zhuǎn)，如圖 所示，在迪卡爾坐標(biāo)的 4 個(gè)象限上分別表達(dá)了 4 個(gè)方面的活動(dòng)。初 始 需 求 與項(xiàng) 目 計(jì) 劃基 于 用 戶 說明 的 計(jì) 劃用 戶 評(píng) 價(jià) 系 統(tǒng) 工 程第 二 級(jí) 原 型初 始 軟 件 原 型初 始 風(fēng) 險(xiǎn) 分 析 基 于 用 戶 反 映 的風(fēng) 險(xiǎn) 分 析圖 15 螺旋模型（1）制定計(jì)劃：確定軟件目標(biāo)，選定實(shí)施方案，弄清項(xiàng)目開發(fā)的限制條件；（2）風(fēng)險(xiǎn)分析：分析所選方案，考慮如何識(shí)別和消除風(fēng)險(xiǎn)；（3）實(shí)施工程：實(shí)施軟件開發(fā)；（4）客戶評(píng)估：評(píng)價(jià)開發(fā)工作，提出修正建議。15 / 87沿螺線自內(nèi)向外每旋轉(zhuǎn)一圈邊開發(fā)出更為完善的一個(gè)新的軟件版本。例如，在第一圈，確定了初步的目標(biāo)、方案和限制條件以后，轉(zhuǎn)入右上象限，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和分析。如果風(fēng)險(xiǎn)分析表明，需求有不確定性，那么在右下的工程象限內(nèi)，所建的原型會(huì)幫助開發(fā)人員和客戶，考慮其他開發(fā)模型，并對(duì)需求作進(jìn)一步修正。客戶對(duì)工程成果作出評(píng)價(jià)之后，給出修正建議。在此基礎(chǔ)上需再次計(jì)劃，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。在每一圈螺線上，做出風(fēng)險(xiǎn)分析的終點(diǎn)是否繼續(xù)下去的判斷。假如風(fēng)險(xiǎn)過大，開發(fā)者和用戶無法承受，項(xiàng)目有可能終止。多數(shù)情況下沿螺旋線的活動(dòng)會(huì)繼續(xù)下去，自內(nèi)向外，逐步延伸，最終得到所期望的系統(tǒng)。如果軟件開發(fā)人員對(duì)所開發(fā)項(xiàng)目的需求已有了較好的理解或較大的把握，則無須開發(fā)原型，可采用普通的瀑布模型，這在螺旋模型中可認(rèn)為是單圈螺線。與此相反，如果對(duì)所開發(fā)項(xiàng)目需求理解較差，則需要開發(fā)原型，甚至需要不止一個(gè)原型的幫助，那就需要經(jīng)歷多圈螺線。在這種情況下，外圈的開發(fā)包含了更多的活動(dòng)。也可能某些部分的開發(fā)采用了不同的模型。螺旋模型適合于大型軟件的開發(fā)，應(yīng)該說它是最為實(shí)際的方法，它吸收了軟件工程“演化”概念，使得開發(fā)人員和客戶對(duì)每個(gè)演化層出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有所了解，繼而做出應(yīng)有的反應(yīng)。螺旋模型的優(yōu)越性比起其它模型來說是明顯的，但并不是絕對(duì)的。要求許多客戶接受和相信此方法并不容易。這個(gè)模型的使用需要具有相當(dāng)豐富的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)和專門知識(shí)，如果項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)較大，又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，勢(shì)必造成重大損失。此外，螺旋模型時(shí)出現(xiàn)較晚的新模型，遠(yuǎn)不如瀑布模型普及，要讓廣大軟件人員和用戶充分肯定它，還有待于更多的實(shí)踐。3．第四代技術(shù)模型第四代技術(shù)（4GT）包含了一系列的軟件工具，他們的共同點(diǎn)是能使軟件設(shè)計(jì)這在較高級(jí)別上說明軟件的某些特征。然后軟件工具根據(jù)說明自動(dòng)生成源代碼。在高級(jí)的級(jí)別上說明軟件，就能越快地構(gòu)造出程序。軟件工程的第四代技術(shù)模型的應(yīng)用關(guān)鍵在于軟件描述的能力，它用一種特定的語(yǔ)言來完成或者以一種用戶可以理解的問題描述方法來描述須解決的問題。目前，支持第四代技術(shù)模型的軟件開發(fā)環(huán)境及工具有：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的非過程語(yǔ)言，報(bào)告生成器，數(shù)據(jù)操縱，屏幕交互及定義以及代碼生成；高級(jí)圖形功能；電子表格功能。最初，上述的許多工具僅能用于特定的應(yīng)用領(lǐng)域，但今天第四代技術(shù)環(huán)境已經(jīng)擴(kuò)展，能夠滿足許多軟件應(yīng)用領(lǐng)域的需要。像其他模型一樣，第四代技術(shù)模型也是從需求分析開始，理想情況下，用戶購(gòu)描述出需求，而且這些需求能被肢解轉(zhuǎn)換成可操作的原型。但這是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)橛脩艨赡懿荒艽_定需要什么；在說明已知的事實(shí)時(shí)，可能出現(xiàn)二義性；可能不能夠或是不愿意采用一個(gè)第四代技術(shù)工具可以理解的形式來說明信息。因此，其他模型中所描述的用戶對(duì)話方式在第四代技術(shù)工具可以理解的形式來說明信息。因此，其他模型中所描述的用戶對(duì)話方式在第四代技術(shù)模型中仍是一個(gè)必要的組成部分。對(duì)于較小型的應(yīng)用軟件，使用一個(gè)非過程的第四代語(yǔ)言有可能直接從需求分析過渡到實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于較大的應(yīng)用軟件，就有必要制定一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略。對(duì)于較大項(xiàng)目，如果沒有很好的設(shè)計(jì)，即使使用第四代技術(shù)也會(huì)產(chǎn)生不論用任何方法來開發(fā)軟件都會(huì)遇到同樣的問題，這些問題包括：質(zhì)量低、可維護(hù)性差、難以被用戶接受等。應(yīng)用第四代技術(shù)的生成功能使得軟件開發(fā)者能夠以一種方式表示期望的輸出，這種方式使得可以自動(dòng)產(chǎn)生該輸出的代碼。很顯然，相關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須已經(jīng)存在，且能夠被第四代技術(shù)訪問。要將一個(gè)第四代技術(shù)模型生成的功能變成最終產(chǎn)品，開發(fā)者還必須進(jìn)行測(cè)試，寫出有意義的文檔，并完成其它軟件工程模型中同樣要求的所有集成活動(dòng)。此外，采用第四代技16 / 87術(shù)開發(fā)的軟件還必須考慮維護(hù)是否能夠迅速實(shí)現(xiàn)。像其他所有軟件工程模型一樣，第四代技術(shù)模型也有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是極大地降低了軟件的開發(fā)時(shí)間，并顯著提高了構(gòu)造軟件的生產(chǎn)率。缺點(diǎn)是目前的第四代技術(shù)并不比程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言更容易使用，而且這類工具生成的結(jié)果源代碼是“低效的” ，使用第四代技術(shù)開發(fā)的大型軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性是令人懷疑的。關(guān)于第四代技術(shù)模型，概括如下：（1）在過去十余年中，第四代技術(shù)模型的使用發(fā)展得很快，且目前已成為適用于多個(gè)不同的應(yīng)用領(lǐng)域的方法。與計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）工具和代碼生成器結(jié)合起來，第四代技術(shù)為許多軟件問題提供了可靠的解決方案。（2）從使用第四代技術(shù)模型的公司收集來的數(shù)據(jù)表明：在小型和中型的應(yīng)用軟件開發(fā)中，它使軟件的生產(chǎn)所需的時(shí)間大大降低，且使小型應(yīng)用軟件的分析和設(shè)計(jì)所需的時(shí)間也降低了。（3）在大型軟件項(xiàng)目中使用第四代技術(shù)，需要同樣的甚至更多的分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試才能獲得實(shí)際的時(shí)間節(jié)省。主要是通過編碼量的減少或者時(shí)間的節(jié)省。因此，第四代技術(shù)模型已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個(gè)重要方法。4．原型模型原型模型如圖 所示，從需求分析開始。軟件開發(fā)者和用戶在一起定義軟件的總目標(biāo)，說明需求，并規(guī)劃出定義的區(qū)域。然后快速設(shè)計(jì)軟件中對(duì)用戶/客戶可見部分的表示?？焖僭O(shè)計(jì)導(dǎo)致了原型的建造，原型由用戶/客戶評(píng)估，并進(jìn)一步求精待開發(fā)軟件的需求。逐步調(diào)整原型使之滿足用戶需求，這個(gè)過程是迭代的。原型模型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下所述。（1）優(yōu)點(diǎn)①原型模型法在得到良好的需求定義上比傳統(tǒng)生存周期法好得多，不僅可以處理模糊需求，而且開發(fā)者和用戶可充分通信。②原型模型系統(tǒng)可作為培訓(xùn)環(huán)境，有利于用戶培訓(xùn)和開發(fā)同步，開發(fā)過程也是學(xué)習(xí)過程。③原型模型給用戶以機(jī)會(huì)更改原先設(shè)想的、不盡合理的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最終系統(tǒng)。④原型模型可以低風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)柔性較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。⑤原型模型使系統(tǒng)更容易維護(hù)、對(duì)用戶更為友好。原型模型使總的開發(fā)費(fèi)用降低，時(shí)間縮短。17 / 87需 求 的 采 集 和 細(xì) 化產(chǎn) 生 樣 品對(duì) 原 型 加 工 客 戶 評(píng) 價(jià) 原 型 建 造 原 型快 速 設(shè) 計(jì)開 始停 止圖 16 原型模型（2）缺點(diǎn)①“模型效應(yīng)”或“管中窺豹” 。對(duì)于開發(fā)者不熟悉的領(lǐng)域，易把次要部分當(dāng)作主要框架，做出不切題的原型。②原型迭代不收斂于開發(fā)者預(yù)先的目標(biāo)。為了消除錯(cuò)誤，勢(shì)必增加更改的次數(shù)，次要部分越來越大， “淹沒”了主要部分③原型過快收斂于需求集合，而忽略了一些基本點(diǎn)。④資源規(guī)劃和管理較為困難，隨時(shí)更新文檔也造成麻煩。⑤長(zhǎng)期在原型環(huán)境上開發(fā)，只注意得到滿意的原型，容易“遺忘”用戶環(huán)境和原型環(huán)境的差異。（3）適用范圍①特別適合需求分析與定義規(guī)格說明。②設(shè)計(jì)人機(jī)界面。③充作同步培訓(xùn)工具。④“一次性”應(yīng)用。⑤低風(fēng)險(xiǎn)引入新技術(shù)。（4）不適合范圍①嵌入式軟件。②實(shí)施控制軟件。③科技數(shù)值計(jì)算軟件。 （5）步驟S1：弄清用戶/設(shè)計(jì)者的基本信息需求；S2：開發(fā)初始原型系統(tǒng)；S3：用原型系統(tǒng)完善用戶/ 設(shè)計(jì)者的需求；S4：修改和完善原型系統(tǒng)；18 / 875．構(gòu)件組裝模型構(gòu)建組裝模型導(dǎo)致了軟件的復(fù)用，提高了軟件開發(fā)的效率，面向?qū)ο蠹夹g(shù)使軟件工程的構(gòu)建組裝模型的基礎(chǔ)．面向?qū)ο蠹夹g(shù)強(qiáng)調(diào)類的創(chuàng)建，類封裝了數(shù)據(jù)和操縱該數(shù)據(jù)的算法．面向?qū)ο蟮念惪梢员粡?fù)用． 所示，它融合了螺旋模型的特征，本質(zhì)上是演化的，并且支持軟件開發(fā)的迭代方法，它是利用預(yù)先包裝好的軟件構(gòu)建來構(gòu)造應(yīng)用程序的。首先標(biāo)識(shí)候選類，通過檢查應(yīng)用程序操縱的數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)的算法，并將相關(guān)的算法和數(shù)據(jù)封裝成一個(gè)類。把以往軟件工程項(xiàng)目中創(chuàng)建的類存于一個(gè)類庫(kù)或倉(cāng)庫(kù)中，根據(jù)標(biāo)識(shí)的類，就可搜索該類庫(kù)。如果該類存在，就從類庫(kù)中提取的類及為了滿足應(yīng)用程序的特定要求而建造的新類，進(jìn)而完成待開發(fā)應(yīng)用程序的第一次迭代。迭代后又回到螺旋，最后進(jìn)入構(gòu)建組裝迭代。６．混合模型近年來已提出瀑布模型、原型