10.1软件工程概述-CMM-软件过程模型-逆向工程

一、软件工程基础知识 00:001. 软件工程概述 03:10考试重要性本章节每年考察12-15分涉及选择题、案例和论文三种题型重要性仅次于系统架构设计。内容特点新版教材对概念定义改动较大但历年真题常考的基础概念仍需掌握。1软件开发的生命周期 03:12三阶段划分定义时期包含可行性研究和需求分析确定软件总目标细分为问题定义、可行性研究、需求分析三个阶段。开发时期包括概要设计、详细设计、编码和测试等实现过程。运行维护将产品交付用户使用持续进行维护更新。四阶段变体有时将运行和维护拆分为独立阶段形成定义-开发-运行-维护四阶段模型。2软件系统的文档 13:01分类标准用户文档描述系统功能和使用方法如用户手册不涉及实现细节。系统文档记录系统设计、实现和测试全过程的技术文档。关键区别用户文档面向终端用户系统文档面向开发维护人员。3软件工程过程 14:00PDCA循环P(Plan)软件规格说明明确功能需求和运行限制。D(Do)按规格进行软件开发。C(Check)确认软件是否满足用户需求。A(Action)根据用户反馈持续演进改进。工程化思想借鉴建筑工程管理方法通过标准化流程提高软件开发成功率。4软件系统的工具 16:52三大类工具开发工具需求分析工具、设计工具、编码工具、测试工具等。维护工具版本控制工具如Git、文档分析工具、逆向工程工具等。管理支持工具项目管理工具、配置管理工具、软件评价工具等。工具选择原则不同开发阶段需匹配相应的工具链。5软件设计的四个活动 18:33核心设计维度数据设计数据库结构和数据字典设计。架构设计系统整体结构设计又称体系结构设计。界面设计人机交互接口设计。过程设计功能模块和业务流程设计。设计层次包含概要设计和详细设计两个层级四个活动贯穿始终。2. 能力成熟度模型 20:001能力成熟度模型CMM 20:21初始级特点软件过程杂乱无章成功完全依赖个人努力和英雄式核心人物作用典型存在于创业型或中小型公司。可重复级特点建立基本项目管理过程能跟踪费用/进度/功能特性可重复同类项目成功经验。已定义级特点过程文档化、标准化并整合为组织标准所有项目采用定制化标准过程。已管理级特点制定详细度量标准对过程和产品质量实现定量控制。优化级特点通过定量分析和反馈实现持续改进是最高成熟度等级。关键过程区域可重复级软件配置管理、质量保证等6个过程域已定义级同行评审、组间协调等7个过程域已管理级质量管理和定量过程管理优化级过程更改管理等3个过程域记忆技巧五级名称可简记为初始-重复-定义-管理-优化关键过程域仅需了解高频考点如可重复级的6个过程域。2能力成熟度模型集成CMMI 26:26阶段式模型 27:28核心改进支持多工程学科集成相比CMM更适应现代工程特点提高过程质量和效率。五级对应关系初始级1级与CMM相同已管理级2级≈ CMM可重复级已定义级3级与CMM相同定量管理级4级≈ CMM已管理级优化级5级与CMM相同关键差异重点注意第二级名称变化可重复级→已管理级和第四级名称变化已管理级→定量管理级。过程域示例已管理级需求管理、项目计划等7个过程域已定义级需求开发、技术解决方案等13个过程域连续式模型 29:30核心特点关注单个过程域能力允许组织对不同过程域达到不同能力等级。考试注意该模型极少考查若遇真题可通过排除法解题重点仍应放在阶段式模型。3. 应用案例 31:261例题:系统分析阶段结束后的工作产品题目解析系统分析阶段对应需求分析产出应为需求规格说明书排除法A项为设计文档C/D项为实施阶段产物答案B系统方案建议书2例题:系统测试阶段结束后的工作产品 32:24题目解析测试完成后产出应为交付文档测试计划/标准属于测试准备文档答案D操作手册3例题:CMM叙述判断 33:33题目解析B选项明显错误1级成熟度最低5级最高其他选项均符合CMM特征答案B4. 软件过程模型 34:211瀑布模型 34:53阶段划分将软件开发分为可行性分析计划、需求分析、软件设计概要/详细设计、编码含单元测试、测试、运行维护等严格线性阶段核心特点单向流动像瀑布一样只能自上而下流动原则上不允许阶段间反复实际开发中允许有限度的回溯输入输出机制每个阶段的输入是前阶段输出如设计阶段输入为需求规格说明书输出作为下阶段输入阶段评审每个阶段成果需通过评审才能进入下一阶段否则需返回修改适用场景上世纪中小型系统开发需求明确且变更少的项目主要缺陷刚性过强必须完全完成前阶段才能开始后阶段需求适应性差不适合需求不明确或频繁变更的项目2螺旋模型 37:33螺旋模型的概念与特点 37:42本质特征结合瀑布模型的系统化控制与原型化模型的迭代特性核心价值通过风险分析驱动软件开发过程特别适合高风险项目迭代特征四个阶段循环往复形成螺旋结构每轮迭代产生更完善版本螺旋模型与原型化模型、瀑布模型的关系 37:56与瀑布模型关系保留瀑布模型的阶段划分计划→风险分析→实施→评估与原型模型关系继承原型模型的快速验证和迭代思想创新点通过风险分析决定是否继续迭代避免盲目开发螺旋模型的四个阶段 38:55制定计划确定软件目标、方案和限制条件风险分析评估技术/管理风险制定风险应对方案实施工程进行系统开发和验证客户评估由客户评审当前迭代成果螺旋模型的重要考点风险分析 39:38核心考点考试中只要出现风险相关描述即对应螺旋模型记忆口诀“高风险选螺旋”历年考题无例外情况分析要点风险分析是决定是否继续迭代的关键决策点螺旋模型的适用场景 40:14典型场景庞大、复杂且高风险的系统开发优势体现通过迭代逐步降低风险避免一次性投入过大风险3V模型 40:34微模型介绍 40:40结构特征V字形结构左侧为开发阶段右侧为对应测试阶段核心思想强调测试应贯穿整个生命周期每个开发阶段都有对应测试活动适用条件需求明确且变更不频繁的项目微模型中的测试与生命周期阶段对应关系 41:15编码↔单元测试检测编码错误记忆口诀“单边”详细设计↔集成测试验证详细设计问题记忆口诀“吉祥”概要设计↔系统测试检查系统整体运行记忆口诀“膝盖”需求分析↔验收测试确认符合用户需求记忆口诀“验虚”测试计划与实际测试的对应关系 43:30计划制定原则测试计划需在实施前完成即提前一个阶段例单元测试在编码阶段执行但其计划应在详细设计阶段完成特殊考点注意区分测试执行与测试计划制定的时间差异对应关系记忆法计划 44:51记忆技巧实际测试对应关系口诀前移一个阶段即为计划对应关系示例执行关系“单边”编码-单元测试计划关系详细设计-单元测试计划4原型化模型创建目的快速创建可交互原型便于项目干系人和未来用户确认需求适用场景需求不明确的情况与瀑布模型形成鲜明对比原型特点实际可行具有最终系统基本特征构造方便快速、造价低动态响应对用户需求采用动态响应、逐步纳入的方式典型示例用PS快速设计电商网站界面确认需求再开发完整系统注意事项原型可以具有实际功能意义也可以仅为界面演示5增量模型核心思想分批次交付系统功能模块优先级高的服务最先交付开发流程每个增量都包含完整的分析、设计、编码、测试、交付周期适用场景受时间/成本制约无法一次性完成整个系统时典型应用系统分期开发如第一期核心功能第二期次要功能关键区别与原型模型不同每个增量版本都是独立可操作的作品开发难点如何合理划分客户需求为多个增量模块注意事项需特别注意每个增量都是独立的软件开发过程6喷泉模型核心特征面向对象开发方法的典型模型主要特点以用户需求为动力以对象作为驱动开发过程具有迭代性和无间隙性记忆要点考试中面向对象关键词通常对应喷泉模型7基于构建的开发模型别名快速开发模型(CBSD)核心机制利用预先包装的构件构造应用系统构件来源组织内部开发的构件商品化成品软件构件主要优势增强复用性提高可靠性节省时间和成本典型应用图形化编程中的控件拖拽如安卓开发、MFC关键特点开发过程中会构建构件库供其他系统复用8形式化方法模型数学基础建立在严格数学基础上的开发方法主要活动生成计算机软件形式化的数学规格说明考试要点只需掌握形式化三个字代表严格数学基础即可9应用案例 49:25例题:软件开模选择题目解析关键信息1系统功能有较清晰定义 → 需求明确关键信息2交付时间有严格要求 → 需要严格规划模型匹配瀑布模型最适合需求明确且需要严格规划的情况排除分析原型模型适合需求不明确V模型强调测试并行螺旋模型强调风险管理答案A.瀑布模型例题:螺旋模型叙述判断 50:37题目解析选项A正确螺旋模型确实是风险驱动的选项B正确可以平衡测试过度或不足的风险选项C正确包含维护周期是其特点选项D错误螺旋模型特别适合大型软件开发易错点容易误认为螺旋模型不适用于大型项目答案D10敏捷开发模型 51:49开发宣言 52:56核心理念敏捷开发强调快速迭代和适应性通过小型发布实现软件交付适合需求频繁变更的场景。四大宣言人员协作优先团队成员间的交互比流程工具更重要实用主义导向可运行软件比详尽文档更关键文档可后续补充客户关系管理与客户合作比合同谈判更有价值灵活响应机制应对变化比遵循计划更重要计划赶不上变化三大特征适应性能快速响应需求变更对比结构化方法的刚性人本导向强调人员交互和客户合作对比瀑布模型的流程导向迭代增量通过小型版本持续交付每次迭代完成高优先级需求主要敏捷方法 57:42极限编程(XP)四大价值观交流加强团队/客户沟通朴素从简单功能开始反馈持续获取用户反馈勇气直面问题实事求是实施特点近螺旋式开发将复杂过程分解为简单小周期测试先行早期进行静态测试降低bug率持续调整通过反馈动态优化开发流程水晶系列方法核心特点人本中心与XP理念一致定制化流程每个项目有独特角色/模式/实践机动性强方法如同水晶般具有共性元素但形态各异并列争球法(Scrum)迭代机制固定周期冲刺如30天/次按优先级实现需求高优需求先交付自组织团队并行开发术语特征Sprint单次迭代周期增量交付每次冲刺产出可用版本特性驱动开发(FDD)三要素模型人员开发/管理人员过程开发流程规范技术实现手段五阶段流程构建整体对象模型列出功能特征规划特征开发设计特征方案实现特征构建核心思想以功能特征为驱动力的迭代开发典型实践站立会议短平快的每日站会结对编程一人编写一人审核持续集成频繁集成测试现场客户客户直接参与每周40小时保障工作效率11统一过程模型 01:03:10定义描述如何利用商业可靠方法开发和部署软件的重量级过程模型与敏捷开发的轻量级形成对比指导作用为所有开发层次提供在线指导方针、模板和事例支持二维模型特性包含9个核心工作流构成的软件开发生命周期软件开发生命周期 01:04:04核心工作流业务建模进行高层次业务需求分析类似可行性认证评估系统对机构的影响需求定义系统功能及用户界面为预算和计划提供基础分析与设计将需求转化为分析与设计模型实现编码与单元测试集成模块为可执行系统测试系统集成测试和确认测试区别于实现阶段的单元测试部署软件打包、安装及用户培训配置与变更管理维护开发制品完整性和一致性项目管理提供计划、人员分配和风险管理的框架环境为机构提供过程管理和工具支持工作流关系线性衔接业务建模→需求→分析设计→实现→测试→部署形成完整生命周期链条特殊定位单元测试归属实现阶段系统测试作为独立阶段运维关联配置与变更管理对应运行维护阶段的版本控制软件生命周期划分阶段 01:07:34迭代特性每个循环产生新版本四个阶段循环往复初始阶段定义产品视图和业务模型类比需求分析阶段细化阶段设计系统架构类比设计阶段制定工作计划构造阶段编码实现类比实施阶段演进需求和架构移交阶段产品交付用户使用核心概念角色(Who)定义行为职责如架构师、测试员等活动(How)有明确目的的独立工作单元制品(What)活动生成/修改的信息片段工作流(When)连续活动序列产生有价值产品RUP三大特点用例驱动需求分析、设计、实现和测试均以用例为基础架构中心采用41视图模型描述系统架构用例视图核心关注系统行为分析/测试人员使用逻辑视图关注功能最终用户使用实现视图关注配置装配程序员使用进程视图关注运行时特性同步/互斥集成人员使用部署视图关注物理部署系统工程师使用迭代增量分多次迭代逐步实现功能每次基于已完成部分增加新功能二、逆向工程 01:16:291. 软件复用的概念 01:16:35核心思想将已有软件的各种知识用于建立新软件以缩减开发和维护成本发展历程早期主要是代码级复用现在仍常见理想状态应扩展到领域知识、开发经验、设计决定、体系结构、需求、设计、代码和文档等全方位复用价值体现提高软件生产力和质量的重要技术2. 逆向工程的定义 01:17:28基本概念分析程序并在比源代码更高抽象层次上建立程序表示的过程典型应用分析二进制文件还原源代码知识产权保护领域法律判定抄袭的标准约为45%代码重合本质特征设计恢复过程不仅还原代码还包括设计模式等高层次信息3. 逆向工程的级别 01:18:57实现级包含抽象语法树、符号表、过程设计表示特点完备性最高接近代码级抽象级别最低结构级包含调用图、结构图、程序和数据结构反映程序分量间相互依赖关系功能级包含数据和控制流模型反映程序段功能及相互关系领域级包含E-R模型等反映程序实体与应用领域概念的对应关系特点抽象级别最高完备性最低4. 与逆向工程相关的概念 01:20:56重构定义同一抽象级别上转换系统描述形式示例在实现级别用不同方式重写相同功能的代码设计恢复定义从程序中抽象出数据设计、总体结构设计和过程设计信息再工程定义基于逆向工程信息修改/重构系统产生新版本三步骤逆向工程→新需求考虑→正向工程特点能改进系统综合质量通常会增加新功能或改善性能正向工程定义从现有系统恢复设计信息并用于改善系统对比与逆向工程方向相反遵循规范化的开发流程三、考点 01:25:081. 真题解析题目1第一空逆向工程将低级描述转为高级抽象第二空再工程产生系统新版本答案AD题目2版本控制工具软件维护工具B软件评价工具软件管理和支持工具D分类体系开发工具需求分析/设计/编码排错工具维护工具版本控制/逆向工程/再工程工具等管理支持工具项目管理/配置管理/软件评价工具2. 重要考点总结逆向工程归属属于软件维护阶段因需基于已交付系统抽象级别关系领域级→功能级→结构级→实现级抽象度递减完备性递增法律风险提示代码复用需注意知识产权问题45%重合率法律风险阈值四、知识小结知识点核心内容考试重点/易混淆点难度系数软件工程概述软件生命周期划分定义/开发/运行维护、文档分类用户/系统文档、工程过程活动PDCA循环生命周期阶段对应产出物系统分析阶段→系统方案建议书★★☆☆☆CMM能力成熟度模型五级演进初始级→可重复级→已定义级→已管理级→优化级CMM与CMMI级别命名差异CMMI二级叫已管理级★★★☆☆软件开发模型瀑布模型线性不可逆、螺旋模型风险驱动、V模型测试阶段对应关系V模型对应关系记忆口诀单边/吉祥/膝盖/验虚★★★★☆敏捷开发方法四大价值观个体交互/可工作软件/客户合作/响应变化、XP极限编程测试先行与瀑布模型核心区别适应性vs预设性★★★☆☆统一过程(RUP)二维模型9个工作流4个阶段、四1视图架构逻辑/实现/进程/部署用例用例视图关注点需求行为≠功能★★★★☆逆向工程四个抽象级别实现级→结构级→功能级→领域级、再工程流程逆向工程归属阶段属于维护阶段工具★★★☆☆软件测试分类单元测试编码阶段、集成测试详细设计、系统测试概要设计测试计划制定时机阶段前移原则★★★★☆软件系统工具开发工具需求/设计/编码、维护工具版本控制/逆向工程、管理支持工具版本控制工具分类属于维护工具★★☆☆☆