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1、软件系统开发的工程化思想,江苏大学工商管理学院陈永泰,主要内容,软件危机软件工程瀑布模型原型法面向对象方法学,软件系统开发的工程化思想(一),软件危机In the early days: “Software” = “Place a sequence of instructions together to get the computer to do something useful”.User ComputerLate 1950s: Computer became cheaper and more common High level languages were inventedEarly 1
2、960s: Very few large software projects were done by some experts.,软件系统开发的工程化思想(二),Middle to late 1960s: Truly large software systems were attempted.例: 美国IBM公司在1963年至1966年开发的IBM360机的操作系统。这一项目花了5000人一年的工作量，最多时有1000人投入开发工作，写出了近100万行源程序。.据统计，这个操作系统每次发行的新版本都是从前一版本中找出1000个程序错误而修正的结果。. 这个项目的负责人F. D. Brooks
3、事后总结了他在组织开发过程中的沉痛教训时说：“.正像一只逃亡的野兽落到泥潭中做垂死的挣扎，越是挣扎，陷得越深，最后无法逃脱灭顶的灾难。.程序设计工作正像这样一个泥潭，.一批批程序员被迫在泥潭中拼命挣扎，.谁也没有料到问题竟会陷入这样的困境.”。IBM360操作系统的历史教训成为软件开发项目的典型事例为人们所记取。,Software Crisis !,软件系统开发的工程化思想(二),问题出在哪里？,项目没有被很好地理解 计划不周，最终导致进度拖延 没有充分的文档资料 软件可靠性缺少度量的标准，质量无法保证 软件难以维护、不易升级,软件系统开发的工程化思想(三),解决问题的想法 Better ma
4、nagement Different team organizations Better languages & tools Uniform coding conventions 必须意识到：“软件” 编程，它有自己的生命周期。大型软件系统的开发与其它工程项目如建造桥梁、制造飞机、轮船等的开发是同理的。“软件工程”(Software Engineering)NATO Conference , Garmisch , Germany , 1968.,软件系统开发的工程化思想(四),结构化开发-瀑布模型,软件系统开发的工程化思想(五),瀑布模型的特点顺序性、依赖性推迟程序的物理实现质量保证的观点 阶
5、段文档与评审的要求，利于尽早发现错误,软件系统开发的工程化思想(六),快速原型法适用于用户驱动的系统（即需求模糊或随时间变化的系统）,Prototype,Feedback,Modification,软件系统开发的工程化思想(七),抛弃原型法(throw - away prototype) Brooks (1975) : “Do it twice.”Version 1 : a trial to verify requirements , and to get enough feedback.Version 2 : produced following a waterfall model.,软件系
6、统开发的工程化思想(八),演化原型法(evolutionary prototype)螺旋模型(the spiral model) : Boehm (1988)渐增模型(the incremental model) : Gilb (1988) The waterfall model is still followed , but for each separate increment .注：演化原型法与传统方法最大的不同，在于它是一种高度迭代的动态方法，系统的初始版本很早就交付用户试用。,Risk analy-sis,Prototype 1,Simulations, models, benchm
7、arks,Requirements plan, life-cycle plan,Concept of operation,Prototype 2,Risk analysis,Software requirements,Requirements validation,Develop-ment plan,Risk analysis,Prototype 3,Software product design,Design validation and verification,Integration and test plan,Risk analysis,Operational prototype,De
8、tailed design,Unit test,Code,Integration and test,Acceptance test,Implementation,Plan next phases,Develop, verify next-level product,Determine objectives, alternatives, constrains,Evaluate alternatives, identify, resolve risks,Cumulative cost,Progress through steps,The spiral model,杭 州,北 京,Message,S
9、end by method,Object,Attributes: location; employee; ,Methods: send; sell; ,我想把邮局搬到我家门口，多加几个邮递员，24小时都开门,对不起，本邮局不提供此类服务,唉，那就先送束花吧 Post_office.Send (request, payment),软件系统开发的工程化思想(九) -面向对象方法学(OOM),软件系统开发的工程化思想(十),面向对象方法的几个概念,对象Object,= 数据Attribute,+ 操作Method,注意：Object内部的attributes不允许外部用户直接改动，只有当它提供了相应
10、的服务method时，用户才能通过发送message来提请它执行。,软件系统开发的工程化思想(十一),OOM的特点尽可能模拟人类习惯的思维方式，即问题域与求解域在结构上尽可能一致。与传统方法相反，OOM以数据或信息为主线，把数据和处理结合构成统一体 对象。这时程序不再是一系列工作在数据上的函数集合，而是相互协作又彼此独立的对象的集合。,软件系统开发的工程化思想(十二),OOM的四要素：对象(object)：世界由对象组成。类 (class) ：对象可划分为类；单个对象可视为某一类的实例 (instance)。继承(inheritance) :类可分层，下层子类与上层父类有相同特征，称为继承。消
11、息(message):对象间只能通过发送消息进行联系，外界不能处理对象的内部数据，只能通过消息请求它进行处理（如果它提供相应消息的话）。,软件系统开发的工程化思想(十三),例: class Post_office private : loc_type location ; emp_type employee ; public : void send (req_type request, money_type payment); void sell (int goods, money_type payment) ; ; main ( ) Post_office My_PO ; req_type
12、My_request ; money_type My_payment ; My_PO.Send ( My_request, My_payment) ; ,软件系统开发的工程化思想(十四),OOM的主体思想以object 为核心，强调对现实概念的模拟而不强调算法。“面向对象方法学的基本原则，是按照人们习惯的思维方式建立问题域的模型，开发出尽可能直观、自然地表现求解方法的软件系统”。 Class：由特殊到一般的归纳(induction) Inheritance：由一般到特殊的演绎(deduction),软件系统开发的工程化思想(十五),OOM的主体思想以object模拟实体，需求变化不会引起结构的
13、整体变化，因为实体相对稳定，故系统也相应稳定一个class所有的 instances 都可重用它的代码；由 inheritance 派生出的新的 class 可重用其父类的代码，并且可以修改、扩充而不影响其父类的使用。稳定性好：软件功能需求的变化不牵动全局，只需局部修改；Class 独立性强：只要修改不涉及class的对外接口，则内部修改完全不影响外部调用；Inheritance和多态性(polymorphism)使其很容易被修改和扩充；容易理解、容易测试、调试。,软件系统开发的工程化思想(十六),OOM的基本概念Object : = ID + Method + Attribute + Mes
14、sage 以数据为中心，不设与数据无关的操作； Object主动处理而不 被动地等待被处理，外部只能通过message请求操作； 具有黑盒性：外部操作时，无须知道该object内部的数据结构及算法； 具有并行性：不同object各自独立地处理自身数据，彼此间仅通过传递message完成通信； 模块独立性好：内聚强、耦合松,软件系统开发的工程化思想(十七),OOM的基本概念Class：具有相同数据和相同操作的一组对象；Instance：某个class描述的具体对象；Message: = object_ID. method_ID (parameter(s)；Method: object能做的操作，
15、亦称为service 、responsibility, 在 class 中须定义相应的代码；Attribute ：object 的固有数据；Inheritance：子类自动共享父类的attributes 和methods ，而不必重复定义。,软件系统开发的工程化思想(十八),例,软件系统开发的工程化思想(十九),若杭州人的 methods中有与中国人的同名，则李士执行该 method 时以杭州人为准，不执行中国人中定义的同名 method。传递性(transitivity)：AB、BC AC 一个 class 继承了上层全部 classes 的一切性质。一个子类只 有 一 个父类称为单 继 承
16、 (single inheritance), 一个子类可有多个父类称为多重继承（multiple inheritance). 修改与扩充可以很容易地通过派生子类来完成。,讲官话，这叫做“低层性质override高层性质”讲土话，这叫做“县官不如现管”,注意：multiple inheritance 在定义中应避免二义性(ambiguity)，即二个父类中定义重名，但各具不同性质。,例：,CardDeck,GraphicalObject,GraphicalDeck,Method:Draw := take a card from a deck,Method:Draw := displaya graphical object,Method:Draw := ?,例：,软件系统开发的工程化思想(二十),OOM的基本概念Polymorphism：不同层次的 classes 可共享一个method名，但按各自的方式来实现这种 method。OverloadingFunction (or parameter) overloading :不同函数共用一个名字，而调用参数的特征不同。Operator overloading : 同一运算符 (operator)作用于不同类型的操作数 (operand) 上面。,讨论,
