軟件工程（第4版·修訂版）

目　錄
第1章　軟件工程概述　1
1．1　什么是軟件工程　1
1．1．1　問題求解　2
1．1．2　軟件工程師的角色是什么　3
1．2　軟件工程取得了哪些進(jìn)展　4
1．3　什么是好的軟件　6
1．3．1　產(chǎn)品的質(zhì)量　7
1．3．2　過程的質(zhì)量　8
1．3．3　商業(yè)環(huán)境背景下的質(zhì)量　8
1．4　軟件工程涉及的人員　10
1．5　系統(tǒng)的方法　11
1．5．1　系統(tǒng)的要素　11
1．5．2　相互聯(lián)系的系統(tǒng)　13
1．6　工程的方法　14
1．6．1　蓋房子　15
1．6．2　構(gòu)建系統(tǒng)　16
1．7　開發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員　17
1．8　軟件工程發(fā)生了多大的變化　19
1．8．1　變化的本質(zhì)　19
1．8．2　軟件工程的Wasserman規(guī)范　20
1．9　信息系統(tǒng)的例子　25
1．10　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　26
1．11　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　27
1．12　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　28
1．13　本章對(duì)研究人員的意義　28
1．14　學(xué)期項(xiàng)目　28
1．15　主要參考文獻(xiàn)　29
1．16　練習(xí)　30
第2章　過程和生命周期的建模　32
2．1　過程的含義　32
2．2　軟件過程模型　34
2．2．1　瀑布模型　34
2．2．2　V模型　37
2．2．3　原型化模型　37
2．2．4　可操作規(guī)格說明　38
2．2．5　可轉(zhuǎn)換模型　38
2．2．6　階段化開發(fā)：增量和迭代　39
2．2．7　螺旋模型　40
2．2．8　敏捷方法　41
2．3　過程建模工具和技術(shù)　44
2．3．1　靜態(tài)建模：Lai表示法　45
2．3．2　動(dòng)態(tài)建模：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)　47
2．4　實(shí)際的過程建?！?9
2．4．1　Marvel的案例研究　49
2．4．2　過程建模工具和技術(shù)應(yīng)該具有的特性　51
2．5　信息系統(tǒng)的例子　51
2．6　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　53
2．7　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　54
2．8　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　54
2．9　本章對(duì)研究人員的意義　54
2．10　學(xué)期項(xiàng)目　54
2．11　主要參考文獻(xiàn)　56
2．12　練習(xí)　57
第3章　計(jì)劃和管理項(xiàng)目　58
3．1　跟蹤項(xiàng)目進(jìn)展　58
3．1．1　工作分解和活動(dòng)圖　60
3．1．2　估算完成時(shí)間　61
3．1．3　跟蹤進(jìn)展的工具　65
3．2　項(xiàng)目人員　67
3．2．1　人員角色和特性　67
3．2．2　工作風(fēng)格　70
3．2．3　項(xiàng)目組織　71
3．3　工作量估算　73
3．3．1　專家判斷　75
3．3．2　算法方法　77
3．3．3　機(jī)器學(xué)習(xí)方法　81
3．3．4　找出適合具體情形的模型　83
3．4　風(fēng)險(xiǎn)管理　84
3．4．1　什么是風(fēng)險(xiǎn)　84
3．4．2　風(fēng)險(xiǎn)管理活動(dòng)　85
3．5　項(xiàng)目計(jì)劃　87
3．6　過程模型和項(xiàng)目管理　88
3．6．1　注冊(cè)管理　88
3．6．2　責(zé)任建?！?0
3．6．3　緊密結(jié)合里程碑　92
3．7　信息系統(tǒng)的例子　94
3．8　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　95
3．9　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　96
3．10　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　96
3．11　本章對(duì)研究人員的意義　96
3．12　學(xué)期項(xiàng)目　96
3．13　主要參考文獻(xiàn)　97
3．14　練習(xí)　97
第4章　獲取需求　100
4．1　需求過程　101
4．2　需求引發(fā)　102
4．3　需求的類型　105
4．3．1　解決沖突　107
4．3．2　兩種需求文檔　108
4．4　需求的特性　109
4．5　建模表示法　110
4．5．1　實(shí)體-聯(lián)系圖　111
4．5．2　例子：UML類圖　112
4．5．3　事件蹤跡　114
4．5．4　例子：消息時(shí)序圖　114
4．5．5　狀態(tài)機(jī)　115
4．5．6　例子：UML狀態(tài)圖　116
4．5．7　例子：Petri網(wǎng)　119
4．5．8　數(shù)據(jù)流圖　121
4．5．9　例子：用例　122
4．5．10　函數(shù)和關(guān)系　123
4．5．11　例子：判定表　124
4．5．12　例子：Parnas表　124
4．5．13　邏輯　125
4．5．14　例子：對(duì)象約束語言(OCL)　126
4．5．15　例子：Z　127
4．5．16　代數(shù)規(guī)格說明　129
4．5．17　例子：SDL數(shù)據(jù)　130
4．6　需求和規(guī)格說明語言　132
4．6．1　統(tǒng)一建模語言(UML)　132
4．6．2　規(guī)格說明和描述語言(SDL)　133
4．6．3　軟件成本降低(SCR)　133
4．6．4　需求表示法的其他特征　134
4．7　原型化需求　134
4．8　需求文檔　135
4．8．1　需求定義　136
4．8．2　需求規(guī)格說明　137
4．8．3　過程管理和需求的可跟蹤性　138
4．9　確認(rèn)和驗(yàn)證　138
4．9．1　需求確認(rèn)　139
4．9．2　驗(yàn)證　141
4．10　測(cè)量需求　142
4．11　選擇規(guī)格說明技術(shù)　143
4．12　信息系統(tǒng)的例子　145
4．13　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　147
4．14　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　149
4．15　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　149
4．16　本章對(duì)研究人員的意義　149
4．17　學(xué)期項(xiàng)目　150
4．17．1　前提和假設(shè)　150
4．17．2　功能的高層描述　150
4．17．3　功能需求　150
4．17．4　數(shù)據(jù)約束　151
4．17．5　設(shè)計(jì)和接口約束　152
4．17．6　質(zhì)量需求　152
4．18　主要參考文獻(xiàn)　152
4．19　練習(xí)　153
第5章　設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)　156
5．1　設(shè)計(jì)過程　156
5．1．1　設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性過程　157
5．1．2　設(shè)計(jì)過程模型　160
5．2　體系結(jié)構(gòu)建?！?61
5．3　分解和視圖　162
5．4　體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格和策略　165
5．4．1　管道和過濾器　165
5．4．2　客戶-服務(wù)器　166
5．4．3　對(duì)等網(wǎng)絡(luò)　167
5．4．4　發(fā)布-訂閱　168
5．4．5　信息庫　168
5．4．6　分層　169
5．4．7　組合體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格　170
5．5　滿足質(zhì)量屬性　171
5．5．1　可修改性　171
5．5．2　性能　173
5．5．3　安全性　174
5．5．4　可靠性　175
5．5．5　健壯性　177
5．5．6　易使用性　178
5．5．7　商業(yè)目標(biāo)　178
5．6　協(xié)作設(shè)計(jì)　179
5．7　體系結(jié)構(gòu)的評(píng)估和改進(jìn)　180
5．7．1　測(cè)量設(shè)計(jì)質(zhì)量　181
5．7．2　故障樹分析　181
5．7．3　安全性分析　183
5．7．4　權(quán)衡分析　184
5．7．5　成本效益分析　188
5．7．6　原型化　190
5．8　文檔化軟件體系結(jié)構(gòu)　191
5．8．1　視圖間的映射　193
5．8．2　文檔化設(shè)計(jì)合理性　193
5．9　體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)審　193
5．9．1　確認(rèn)　194
5．9．2　驗(yàn)證　194
5．10　軟件產(chǎn)品線　195
5．10．1　戰(zhàn)略范圍　197
5．10．2　產(chǎn)品線體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)　197
5．10．3　產(chǎn)品線的演化　198
5．11　信息系統(tǒng)的例子　198
5．12　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　200
5．13　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　201
5．14　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　201
5．15　本章對(duì)研究人員的意義　202
5．16　學(xué)期項(xiàng)目　202
5．17　主要參考文獻(xiàn)　203
5．18　練習(xí)　203
第6章　設(shè)計(jì)模塊　205
6．1　設(shè)計(jì)方法　205
6．2　設(shè)計(jì)原則　207
6．2．1　模塊化　207
6．2．2　接口　212
6．2．3　信息隱藏　213
6．2．4　增量式開發(fā)　214
6．2．5　抽象　215
6．2．6　通用性　216
6．3　面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)　218
6．3．1　術(shù)語　218
6．3．2　繼承與對(duì)象組合　221
6．3．3　可替換性　222
6．3．4　德米特法則　223
6．3．5　依賴倒置　224
6．4　在UML中體現(xiàn)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)　225
6．4．1　過程中的UML　225
6．4．2　UML類圖　227
6．4．3　其他UML圖　232
6．5　面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式　240
6．5．1　模板方法模式　241
6．5．2　工廠方法模式　241
6．5．3　策略模式　242
6．5．4　裝飾者模式　242
6．5．5　觀察者模式　244
6．5．6　組合模式　244
6．5．7　訪問者模式　245
6．6　設(shè)計(jì)中其他方面的考慮　247
6．6．1　數(shù)據(jù)管理　247
6．6．2　異常處理　247
6．6．3　用戶界面設(shè)計(jì)　249
6．6．4　框架　250
6．7　面向?qū)ο蠖攘俊?50
6．7．1　面向?qū)ο笙到y(tǒng)規(guī)模的度量　251
6．7．2　面向?qū)ο笙到y(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的度量　252
6．7．3　在何處進(jìn)行面向?qū)ο鬁y(cè)量　258
6．8　設(shè)計(jì)文檔　259
6．9　信息系統(tǒng)的例子　261
6．10　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　262
6．11　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　263
6．12　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　263
6．13　本章對(duì)研究人員的意義　263
6．14　學(xué)期項(xiàng)目　263
6．15　主要參考文獻(xiàn)　264
6．16　練習(xí)　264
第7章　編寫程序　267
7．1　編程標(biāo)準(zhǔn)和過程　267
7．1．1　對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的標(biāo)準(zhǔn)　268
7．1．2　對(duì)其他開發(fā)人員的標(biāo)準(zhǔn)　268
7．1．3　設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的匹配　269
7．2　編程的指導(dǎo)原則　269
7．2．1　控制結(jié)構(gòu)　269
7．2．2　算法　270
7．2．3　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　271
7．2．4　通用性指導(dǎo)原則　273
7．3　文檔　276
7．3．1　內(nèi)部文檔　276
7．3．2　外部文檔　279
7．4　編程過程　280
7．4．1　將編程作為問題求解　280
7．4．2　極限編程　281
7．4．3　結(jié)對(duì)編程　281
7．4．4　編程向何處去　282
7．5　信息系統(tǒng)的例子　282
7．6　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　283
7．7　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　284
7．8　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　284
7．9　本章對(duì)研究人員的意義　284
7．10　學(xué)期項(xiàng)目　285
7．11　主要參考文獻(xiàn)　285
7．12　練習(xí)　285
第8章　測(cè)試程序　287
8．1　軟件故障和失效　287
8．1．1　故障的類型　288
8．1．2　正交缺陷分類　289
8．2　測(cè)試的相關(guān)問題　291
8．2．1　測(cè)試的組織　291
8．2．2　對(duì)測(cè)試的態(tài)度　292
8．2．3　誰執(zhí)行測(cè)試　293
8．2．4　測(cè)試對(duì)象的視圖　293
8．3　單元測(cè)試　295
8．3．1　檢查代碼　295
8．3．2　證明代碼正確性　297
8．3．3　測(cè)試程序構(gòu)件　301
8．3．4　技術(shù)比較　304
8．4　集成測(cè)試　305
8．4．1　自底向上集成　305
8．4．2　自頂向下集成　306
8．4．3　一次性集成　308
8．4．4　三明治集成　308
8．4．5　集成策略的比較　309
8．5　測(cè)試面向?qū)ο笙到y(tǒng)　311
8．5．1　代碼測(cè)試　311
8．5．2　面向?qū)ο鬁y(cè)試和傳統(tǒng)測(cè)試之間的區(qū)別　311
8．6　測(cè)試計(jì)劃　313
8．6．1　計(jì)劃的目的　313
8．6．2　計(jì)劃的內(nèi)容　313
8．7　自動(dòng)測(cè)試工具　314
8．7．1　代碼分析工具　314
8．7．2　測(cè)試執(zhí)行工具　315
8．7．3　測(cè)試用例生成器　316
8．8　什么時(shí)候停止測(cè)試　316
8．8．1　故障播種　317
8．8．2　軟件中的可信度　318
8．8．3　其他的停止測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)　319
8．8．4　識(shí)別易出故障的代碼　319
8．9　信息系統(tǒng)的例子　320
8．10　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　321
8．11　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　321
8．12　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　322
8．13　本章對(duì)研究人員的意義　322
8．14　學(xué)期項(xiàng)目　322
8．15　主要參考文獻(xiàn)　322
8．16　練習(xí)　323
第9章　測(cè)試系統(tǒng)　325
9．1　系統(tǒng)測(cè)試的原則　325
9．1．1　軟件故障根源　325
9．1．2　系統(tǒng)測(cè)試過程　327
9．1．3　配置管理　329
9．1．4　測(cè)試小組　333
9．2　功能測(cè)試　334
9．2．1　目的與職責(zé)　334
9．2．2　因果圖　335
9．3　性能測(cè)試　338
9．3．1　目的和職責(zé)　338
9．3．2　性能測(cè)試的類型　338
9．4　可靠性、可用性以及可維護(hù)性　339
9．4．1　定義　339
9．4．2　失效數(shù)據(jù)　340
9．4．3　測(cè)量可靠性、可用性和可維護(hù)性　341
9．4．4　可靠性穩(wěn)定性和可靠性增長(zhǎng)　342
9．4．5　可靠性預(yù)測(cè)　343
9．4．6　操作環(huán)境的重要性　345
9．5　驗(yàn)收測(cè)試　346
9．5．1　目的和職責(zé)　346
9．5．2　驗(yàn)收測(cè)試的種類　346
9．5．3　驗(yàn)收測(cè)試的結(jié)果　347
9．6　安裝測(cè)試　348
9．7　自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)試　348
9．8　測(cè)試文檔　349
9．8．1　測(cè)試計(jì)劃　349
9．8．2　測(cè)試規(guī)格說明和評(píng)估　351
9．8．3　測(cè)試描述　353
9．8．4　測(cè)試分析報(bào)告　355
9．8．5　問題報(bào)告表　355
9．9　測(cè)試安全攸關(guān)的系統(tǒng)　357
9．9．1　設(shè)計(jì)多樣性　358
9．9．2　軟件安全性案例　359
9．9．3　凈室方法　361
9．10　信息系統(tǒng)的例子　364
9．11　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　366
9．12　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　367
9．13　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　367
9．14　本章對(duì)研究人員的意義　367
9．15　學(xué)期項(xiàng)目　367
9．16　主要參考文獻(xiàn)　368
9．17　練習(xí)　368
第10章　交付系統(tǒng)　372
10．1　培訓(xùn)　372
10．1．1　培訓(xùn)的種類　373
10．1．2　培訓(xùn)助手　374
10．1．3　培訓(xùn)的指導(dǎo)原則　375
10．2　文檔　375
10．2．1　文檔的種類　375
10．2．2　用戶幫助和疑難解答　379
10．3　信息系統(tǒng)的例子　380
10．4　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　381
10．5　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　381
10．6　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　381
10．7　本章對(duì)研究人員的意義　382
10．8　學(xué)期項(xiàng)目　382
10．9　主要參考文獻(xiàn)　382
10．10　練習(xí)　382
第11章　維護(hù)系統(tǒng)　384
11．1　變化的系統(tǒng)　384
11．1．1　系統(tǒng)的類型　384
11．1．2　在系統(tǒng)生命周期過程中發(fā)生的變化　387
11．1．3　系統(tǒng)生命周期跨度　388
11．2　維護(hù)的本質(zhì)　389
11．3　維護(hù)問題　392
11．3．1　人員問題　392
11．3．2　技術(shù)問題　393
11．3．3　必要的妥協(xié)　394
11．3．4　維護(hù)成本　395
11．4　測(cè)量維護(hù)特性　397
11．4．1　可維護(hù)性的外部視圖　398
11．4．2　影響可維護(hù)性的內(nèi)部屬性　398
11．4．3　其他的產(chǎn)品測(cè)量　400
11．5　維護(hù)技術(shù)和工具　401
11．5．1　配置管理　401
11．5．2　影響分析　403
11．5．3　自動(dòng)化維護(hù)工具　406
11．6　軟件再生　407
11．6．1　文檔重構(gòu)　408
11．6．2　重組　409
11．6．3　逆向工程　410
11．6．4　再工程　410
11．6．5　軟件再生的前景　411
11．7　信息系統(tǒng)的例子　412
11．8　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　412
11．9　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　413
11．10　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　413
11．11　本章對(duì)研究人員的意義　414
11．12　學(xué)期項(xiàng)目　414
11．13　主要參考文獻(xiàn)　414
11．14　練習(xí)　414
第12章　評(píng)估產(chǎn)品、過程和資源　416
12．1　評(píng)估的方法　416
12．1．1　特征分析　416
12．1．2　調(diào)查　417
12．1．3　案例研究　417
12．1．4　正式試驗(yàn)　418
12．1．5　準(zhǔn)備評(píng)估　418
12．2　選擇評(píng)估技術(shù)　419
12．2．1　關(guān)鍵選擇因素　420
12．2．2　相信什么　420
12．3　評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)　423
12．3．1　確認(rèn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)　423
12．3．2　確認(rèn)測(cè)量　425
12．3．3　對(duì)確認(rèn)的緊迫需求　425
12．4　評(píng)估產(chǎn)品　426
12．4．1　產(chǎn)品質(zhì)量模型　426
12．4．2　建立基線和設(shè)定目標(biāo)　430
12．4．3　軟件可復(fù)用性　431
12．5　評(píng)估過程　437
12．5．1　事后分析　437
12．5．2　過程成熟度模型　441
12．6　評(píng)估資源　448
12．6．1　人員成熟度模型　448
12．6．2　投資回報(bào)　450
12．7　信息系統(tǒng)的例子　451
12．8　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　452
12．9　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　452
12．10　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　452
12．11　本章對(duì)研究人員的意義　453
12．12　學(xué)期項(xiàng)目　453
12．13　主要參考文獻(xiàn)　453
12．14　練習(xí)　454
第13章　改進(jìn)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品、過程和資源　455
13．1　改進(jìn)預(yù)測(cè)　455
13．1．1　預(yù)測(cè)的精確性　455
13．1．2　處理偏誤：u曲線　456
13．1．3　處理噪聲：prequential似然度　458
13．1．4　重新校準(zhǔn)預(yù)測(cè)　459
13．2　改進(jìn)產(chǎn)品　462
13．2．1　審查　462
13．2．2　復(fù)用　464
13．3　改進(jìn)過程　465
13．3．1　過程和能力成熟度　465
13．3．2　維護(hù)　467
13．3．3　凈室方法　468
13．4　改進(jìn)資源　470
13．4．1　工作環(huán)境　470
13．4．2　成本和進(jìn)度的權(quán)衡　471
13．5　總體改進(jìn)指導(dǎo)原則　472
13．6　信息系統(tǒng)的例子　473
13．7　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子　473
13．8　本章對(duì)單個(gè)開發(fā)人員的意義　473
13．9　本章對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的意義　474
13．10　本章對(duì)研究人員的意義　474
13．11　學(xué)期項(xiàng)目　474
13．12　主要參考文獻(xiàn)　475
13．13　練習(xí)　475
第14章　軟件工程的未來　476
14．1　已經(jīng)取得的進(jìn)展　476
14．1．1　Wasserman的獲得成熟度的措施　476
14．1．2　當(dāng)前要做的工作　478
14．2　技術(shù)轉(zhuǎn)移　478
14．2．1　現(xiàn)在我們?cè)鯓幼龀黾夹g(shù)轉(zhuǎn)移的決策　479
14．2．2　在技術(shù)決策中使用證據(jù)　479
14．2．3　支持技術(shù)決策的證據(jù)　480
14．2．4　對(duì)證據(jù)的進(jìn)一步討論　481
14．2．5　技術(shù)轉(zhuǎn)移的新模型　483
14．2．6　改進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)移的下一步　483
14．3　軟件工程中的決策　484
14．3．1　大量的決策　484
14．3．2　群體決策　486
14．3．3　我們實(shí)際上如何決策　486
14．3．4　群體實(shí)際上如何決策　488
14．3．5　一個(gè)適度的觀察研究　489
14．3．6　獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)　492
14．4　軟件工程的職業(yè)化：執(zhí)照發(fā)放、認(rèn)證和倫理　492
14．4．1　將重點(diǎn)放在人員上　493
14．4．2　軟件工程教育　493
14．4．3　軟件工程知識(shí)體系　495
14．4．4　給軟件工程師頒發(fā)執(zhí)照　496
14．4．5　認(rèn)證　500
14．4．6　倫理守則　502
14．4．7　職業(yè)發(fā)展　503
14．4．8　研究和實(shí)踐的進(jìn)一步發(fā)展　504
14．5　學(xué)期項(xiàng)目　505
14．6　主要參考文獻(xiàn)　505
14．7　練習(xí)　505
參考文獻(xiàn)注解　507
索引　536