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[豪の学习笔记] 软考中级备考基础复习#8

news 2025/9/21 2:13:55

跟学视频：学以致知Learning - 软件设计师基础阶段|考点理论精讲

Chapter 8 - 软件工程基础知识

1 - 软件工程概述

软件生存周期

同任何事物一样，软件也有一个孕育、诞生、成长、成熟、衰亡的生存过程，我们称其为计算机软件的生存周期。通常，软件生存周期包括可行性分析、项目开发计划、需求分析、设计（概要设计和详细设计)、编码、测试、维护等活动

可行性分析：由软件开发方与需求方共同讨论，主要确定软件的开发目标及其可行性
需求分析：在确定软件开发可行的情况下，对软件需要实现的各个功能进行详细分析，主要解决“做什么”的问题
概要设计：主要根据需求分析的结果，对整个软件系统进行设计，如系统框架设计、数据库设计等
详细设计：是对每个模块完成的功能进行具体描述，要把功能转变为精确的、结构化的过程
程序编码：将软件设计的结果转换成计算机可运行的程序代码，在程序编码时，必须要制定统一、符合标准的编写规范，以保证程序的可读性、易维护性，提高程序的运行效率
软件测试：在软件设计完成后要经过严密的测试，以发现软件在整个设计过程中存在的问题并加以纠正
维护：在软件开发完成并投入使用后，由于各种原因，软件会不能继续适应用户的要求，延续软件的使用寿命就要对软件进行维护，包括纠错性维护和改进型维护两个方面

能力成熟度模型CMM

软件能力成熟度模型（CMM）将软件组织的过程能力分成5个成熟度级别：初始级、可重复级、已定义级、已管理级和优化级。按照成熟度级别由低到高，软件开发生产精度越来越高，每单位工程的生产周期越来越短

初始级：软件过程是无序的，有时甚至是混乱的，对过程几乎没有定义，成功取决于个人努力
可重复级：建立了基本的项目管理过程来跟踪费用、进度和功能特性，制定了必要的过程纪律，能重复早先类似应用项目取得的成功
已定义级：已将软件管理和工程两方面的过程文档化、标准化，并综合成该组织的标准软件过程。所有项目均使用经批准、剪裁的标准软件过程来开发和维护软件
已管理级：收集对软件过程和产品质量的详细度量，对软件过程和产品都有定量的理解和控制
优化级：过程的量化反馈和先进的新思想、新技术促使过程不断改进

能力成熟度模型CMMI

1、阶段式模型：结构类似于CMM，它关注组织的成熟度，有5个成熟度等级

初始的：过程不可预测且缺乏控制
已管理的：过程为项目服务
已定义的：过程为组织服务
定量管理的：过程已度量和控制
优化的：集中于过程改进

2、连续式模型：关注每个过程域的能力，一个组织对不同的过程域可以达到不同的过程域能力等级。CMMI中包括6个过程域能力等级，等级号为0~5

CL0（未完成的）：过程域未执行或未得到CL1中定义的所有目标
CL1（已执行的）：其共性目标是过程将可标识的输入工作产品转换可标识的输出工作产品，以实现支持过程域的特定目标
CL2（已管理的）：其共性目标集中于已管理的过程的制度化。根据组织级政策规定过程的运作将使用哪个过程，项目遵循已文档化的计划和过程描述，所有正在工作的人都有权使用足够的资源，所有工作任务和工作产品都被监控、控制和评审
CL3（已定义级的）：其共性目标集中于已定义的过程的制度化。过程是按照组织的剪裁指南从组织的标准过程集中剪裁得到的，还必须收集过程资产和过程的度量，并用于将来对过程的改进
CL4（定量管理的）：其共性目标集中于可定量管理的过程的制度化。使用测量和质量保证来控制和改进过程域，建立和使用关于质量和过程执行的定量目标作为管理准则
CL5（优化的）：使用量化（统计学）手段改变和优化过程域，以满足客户要求的改变和持续改进计划中的过程域的功效

统一过程模型

统一过程（UP）模型：是一种“用例和风险驱动，以架构为中心，迭代并且增量”的开发过程，由UML方法和工具支持。迭代的意思是将整个软件开发项目划分为许多个小的“袖珍项目”，每个“袖珍项目”都包含正常软件项目的所有元素：计划、分析和设计、构造、集成和测试，以及内部和外部发布

统一过程包括四个阶段：初始阶段、精化阶段、构建阶段、移交阶段

初始阶段——生命周期目标
精化阶段——生命周期架构
构建阶段——初始运作功能
移交阶段——产品发布

2 - 软件开发模型

瀑布模型：迭代模型/迭代开发方法

演化模型：快速应用开发

演化模型：在获取一组基本的需求后，通过快速分析构造出该软件的一个初始可运行版本，这个初始的软件通常称为原型，然后根据用户在使用原型的过程中提出的意见和建议对原型进行改进，获得原型的新版本。重复这一过程，最终可得到令用户满意的软件产品

主要用于对软件需求缺乏准确认识的情况

增量模型：构建组装模型/基于构件的开发方法

增量模型融合了瀑布模型的基本成分和原型实现的迭代特征，该模型采用随着日程时间的进展而交错的线性序列，每一个线性序列产生软件的一个可发布的“增量”

特点是引进了增量包的概念

螺旋模型：统一过程/统一开发方法

螺旋模型：将瀑布模型和演化模型相结合就成了螺旋模型，这种模型综合了瀑布模型和演化模型的优点

螺旋模型包括四个方面的活动：制定计划、风险分析、实施工程、客户评估

增加了风险分析

快速原型模型：敏捷开发方法

V模型：基于架构的开发方法

喷泉模型：模型驱动的开发方法

喷泉模型是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型，主要用于采用对象技术的软件开发过程，具有迭代和无间隙特性。迭代意味着模型中的开发活动常常需要重复多次，在迭代中不断完善软件系统。无间隙是指在开发活动之间不存在明显的边界，允许开发活动交叉、迭代地进行

基于构件的开发模型：本质上是演化模型，以迭代方式构件软件

基于构件的开发模型：是指利用预先包装的构件来构造应用系统。构件可以是组织内部开发的构件，也可以是商品化成品软件构件。基于构件的开发模型本质上是演化模型，需要以迭代方式构件软件，不同之处在于采用预先打包的软件构件开发应用系统

3 - 软件开发方法

结构化方法

结构化方法由结构化分析、结构化设计、结构化程序设计构成，它是一种面向数据流开发方法。结构化分析是根据分解与抽象的原则，按照系统中数据处理的流程，用数据流图来建立系统的功能模型，从而完成需求分析工作

结构化方法总的指导思想是自顶向下、逐层分解，其基本原则是功能的分解与抽象。它是软件工程中最早出现的开发方法，特别适合于数据处理领域的问题，但是不适合解决大规模、特别复杂的项目，且难以适应需求的变化

Jackson方法

Jackson方法是一种面向数据结构的开发方法。因为一个问题的数据结构与处理该数据结构的控制结构有着惊人的相似之处。这种方法首先描述问题的输入、输出数据结构，分析其对应性，然后推出相应的程序结构，从而给出问题的软件过程描述

JSP方法是以数据结构为驱动的，适合于小规模的项目。当输入数据结构与输出数据结构之间没有对应关系时，难以应用此方法。基于JSP方法的局限性，又发展了JSD方法，它是JSP方法的扩充

原型化方法

原型化方法：并非所有的需求都能够预先定义，而且反复修改是不可避免的。开发原型化系统首先要确定用户需求，开发原始模型，然后征求用户对初始原型的改进意见，并根据意见修改原型

原型化方法比较适合于用户需求不清、业务理论不确定、需求经常变化的情况，当系统规模不是很大也不太复杂时，采用该方法是比较好的

面向对象方法

面向对象开发方法包括面向对象分析、面向对象设计和面向对象实现。面向对象开发方法有Booch方法、Coad方法和OMT方法等

为了统一各种面向对象方法的术语、概念和模型，OMG 1997年推出了统一建模语言（Unified ModelingLanguage，UML)。它是面向对象的标准建模语言，通过统一的语义和符号表示，使各种方法的建模过程和表示统一起来，已成为面向对象建模的工业标准

敏捷开发方法极限编程XP

敏捷开发的总体目标是通过“尽可能早地、持续地对有价值的软件的交付”使客户满意

敏捷过程的典型方法很多，主要有极限编程、水晶法、并列争球法、自适应软件开发几种

极限编程（XP）是一种轻量级（敏捷）、高效、低风险、柔性、可预测、科学的软件开发方式。它由价值观、原则、实践和行为4个部分组成，它们彼此相互依赖、关联，并通过行为贯穿于整个生存周期

4 - 需求分析

功能需求：考虑软件要做什么
性能需求：考虑软件开发的技术性指标
用户或人的因素：考虑用户的类型
环境需求：考虑未来软件应用的环境，包括软件和硬件
界面需求：考虑对数据格式、数据存储介质的规定
文档需求：考虑需要哪些文档，针对哪些读者
数据需求：考虑数据的格式、接收、发送数据的频率等
资源使用需求：考虑软件运行时所需数据、内存空间等资源
安全保密要求
可靠性要求：考虑系统的可靠性
软件成本消耗与开发进度需求
其他非功能性要求

5 - 系统设计

采用了结构化方法的结构化设计

内聚和耦合

内聚类型	描述
功能内聚	完成一个单一功能，各个部分协同工作，缺一不可
顺序内聚	处理元素相关，而且必须顺序执行
通信内聚	所有处理元素集中在一个数据结构的区域上
过程内聚	处理元素相关，而且必须按特定的次序执行
瞬时内聚（时间内聚）	所包含的任务必须在同一时间间隔内执行
逻辑内聚	完成逻辑上相关的一组任务
偶然内聚（巧合内聚）	完成一组没有关系或松散关系的任务

耦合类型	描述
非直接耦合	两个模块之间没有直接关系它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的
数据耦合	一组模块借助参数表传递简单数据
标记耦合	一组模块借助参数表来传递记录信息
控制耦合	模块之间传递的信息中包含用于控制模块内部逻辑的信息
外部耦合	一组模块都访问同一全局简单变量而且不是通过参数表传递该全局变量的信息
公共耦合	多个模块都访问同一个公共数据环境
内容耦合	一个模块直接访问另一个模块的内部数据一个模块不通过正常入口转到另一个模块的内部两个模块有一部分程序代码重叠一个模块有多个入口

6 - 系统测试

原则和目的

尽早、不断的进行测试

程序员避免测试自己设计的程序

既要选择有效、合理的数据，也要选择无效、不合理的数据

修改后应进行回归测试

尚未发现的错误数量与该程序已发现错误数成正比

测试方法

静态测试：人工检测、计算机辅助静态检查

动态测试：黑盒测试、白盒测试

黑盒测试：等价类划分、边界值分析、错误推测、因果图
白盒测试：基本路径测试、循环覆盖测试、逻辑覆盖测试（语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、条件判定覆盖、修正的条件判断覆盖、条件组合覆盖、点覆盖、边覆盖、路径覆盖）

测试阶段

1、单元测试：也称为模块测试，在模块编写完成且无编译错误后就可以进行。单元测试侧重于模块中的内部处理逻辑和数据结构。一般用白盒测试法

2、集成测试：就是把模块按系统设计说明书的要求组合起来进行测试。即使所有的模块都通过了测试，在集成之后，仍然可能出现问题

3、确认测试：始于集成测试的结束，那时已测试完单个构件，软件已组装成完整的软件包，且接口错误已被发现和改正

4、系统测试：是将已经确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种集成测试和确认测试，其目的是通过与系统的需求相较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方

7 - 软件开发项目管理

Gantt图

Gantt图是一种简单的水平条形图，它以日历为基准描述项目任务。水平轴表示日历时间线(如时、天、周、月和年等），每个条形表示一个任务，任务名称垂直地列在左边的列中，图中水平条的起点和终点对应水平轴上的时间，分别表示该任务的开始时间和结束时间，水平条的长度表示完成该任务所持续的时间。当日历中同一时段存在多个水平条时，表示任务之间的并发

不能清晰地反映出各任务之间的依赖关系

下图所示的Gantt图描述了3个任务的进度安排。任务1首先开始，完成它需要6个月时间。任务2在1个月后开始，完成它需要9个月时间。任务3在6个月后开始，完成它需要5个月时间