軟件工程與 軟件過程,華東師范大學(xué)軟件學(xué)院 董 軍 2003.7,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,2,討論主題,回顧和現(xiàn)狀 軟件工程 軟件過程 動向 策略,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,3,回顧和現(xiàn)狀,軟件危機(jī) 美國 印度 中國 小結(jié),2019/4/2,軟件工程與軟件過程,4,軟件危機(jī),軟件開發(fā)產(chǎn)生了越來越多的問題： 質(zhì)量低下； 進(jìn)度拖延； 預(yù)算超支； 錯誤頻出； 維護(hù)費(fèi)用不斷上升； 可靠性得不到保障，等。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,5,美國,1962年6月，美國飛向金星的第一個空間探測器水手號 ，其飛艙中的計(jì)算機(jī)程序之一的一個語句的語義出錯 ； IBM公司在1963年至1966年開發(fā)的IBM360操作系統(tǒng)，投入數(shù)千人年； 20世紀(jì)70年代中期，失敗的軟件項(xiàng)目中，70%是由于管理不善引起的。90年代中期，有2500億美元用于17.5萬個軟件項(xiàng)目，其中31%的項(xiàng)目在完成前被取消，費(fèi)用為810億美元；53%的項(xiàng)目的費(fèi)用是原估計(jì)費(fèi)用的190%；只有10%的項(xiàng)目在預(yù)定的費(fèi)用和進(jìn)度下交付。后來，每年有2750億美元用于20萬個軟件項(xiàng)目上，有16%的項(xiàng)目能按時并按預(yù)算完成。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,6,印度,財(cái)富500強(qiáng)中有185家公司在印度采購軟件產(chǎn)品，印度有1250家公司出口軟件1。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,7,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況2 (1),產(chǎn)業(yè)規(guī)模與結(jié)構(gòu) 1992年我國軟件產(chǎn)業(yè)總額僅43億元； 2002年軟件產(chǎn)業(yè)總額達(dá)到1100億元。 1999年，軟件占計(jì)算機(jī)市場比例為25.6，占GDP的比例0.54； 2001年軟件占計(jì)算機(jī)市場比例達(dá)31.8,占GDP比例為0.83。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,8,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況(2),軟件企業(yè)數(shù)量 目前，我國從事軟件與服務(wù)業(yè)的企業(yè)超過1萬家，其中具有自主研發(fā)能力的約6000家，從事軟件銷售、維護(hù)和服務(wù)的約5000家。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,9,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況(3),軟件企業(yè)規(guī)模 在6000多家軟件企業(yè)中。按人員數(shù)量，50人以下的占60，100500人的占相當(dāng)比例，1000人以上的50多家。到2001年底，我國銷售額超過億元的軟件企業(yè)已超過90家，超過10億元的軟件企業(yè)達(dá)13家。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,10,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況(4),基本市場情況 以2001年為例，2001年中國軟件產(chǎn)品銷售額為330億元，比2000年增長38.7，其中系統(tǒng)軟件銷售額為50億元，同比增長50.6； 支撐軟件銷售額為81.9億元，同比增長65.1；應(yīng)用軟件銷售額為198.1億元，同比增長27.7。 上述銷售總額中，嵌入式軟件銷售額為48億元，占總額的14.5。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,11,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況(5),軟件人員現(xiàn)狀與發(fā)展 我國軟件從業(yè)人員有50萬人，此外還有近30萬人在社會各領(lǐng)域從事與計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)的工作。到2001年底，我國普通高等院校中設(shè)立計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)的有1023所，其中475所本科院校，計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)在校生總數(shù)58.6萬人。2001年我國高校培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)與軟件專業(yè)人員為6.2萬人，其中碩士、博士占5。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,12,我國軟件產(chǎn)業(yè)狀況(6),國家軟件產(chǎn)業(yè)基地 2001年6月，國家正式認(rèn)定北京、上海、大連、成都、西安、濟(jì)南、杭州、廣州、長沙、南京、珠海等11個，,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,13,開發(fā)成本,美國：1000015000美元 印度：800010000美元 中國：30005000美元,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,14,小結(jié),中國在軟件工程方法和實(shí)踐間脫節(jié)嚴(yán)重， 近年開始出臺相關(guān)政策、措施。 鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路發(fā)展若干政策， 200018號文件； 振興軟件產(chǎn)業(yè)行動綱領(lǐng)， 200247號文件。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,15,軟件工程3,軟件的作用 特征 問題 應(yīng)用 軟件工程定義 問題 階段 模型,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,16,軟件的作用,軟件的雙重作用： 作為產(chǎn)品：生產(chǎn)、管理、獲取、修改、顯示或傳播信息； 作為分發(fā)產(chǎn)品的載體：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)工具與環(huán)境。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,17,軟件的特征,軟件是被開發(fā)的，而不是象傳統(tǒng)意義下那樣被制造的； 軟件無“磨損”； 盡管工業(yè)是朝著基于組件裝配方向發(fā)展的，但大多數(shù)軟件還是客戶定制的。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,18,軟件的問題,為何要如此長的時間來完成軟件？ 為何開發(fā)費(fèi)用這么高？ 為何在把軟件交給用戶前不能發(fā)現(xiàn)所有錯誤？ 為何隨著軟件的開發(fā)在測量進(jìn)展時不斷遇到困難？,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,19,軟件的應(yīng)用,系統(tǒng)軟件 實(shí)時軟件 商業(yè)軟件 工程和科學(xué)軟件 嵌入式軟件 個人計(jì)算機(jī)軟件 基于Web的軟件 人工智能軟件，等等,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,20,軟件工程定義,1968年由北大西洋公約組織 在德國格密斯舉行的學(xué)術(shù)會議 “軟件工程”被提出 IEEE的定義 ： (1)應(yīng)用系統(tǒng)化、紀(jì)律化和定量化的方法進(jìn)行軟件開發(fā)、操作和維護(hù)。 (2)對(1)中方法的研究。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,21,軟件工程面臨的問題,什么是要解決的問題？ 用于解決問題的實(shí)體（軟件）的特征是什么？ 實(shí)體和解決方案如何實(shí)現(xiàn)？ 如何構(gòu)造實(shí)體？ 用什么方法揭示實(shí)體設(shè)計(jì)和構(gòu)造中的錯誤？ 在需要更正、適應(yīng)和改善時，實(shí)體如何被長期支持？,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,22,軟件工程階段,定義階段：系統(tǒng)和信息工程，軟件項(xiàng)目規(guī)劃，需求分析。 開發(fā)階段：軟件設(shè)計(jì)、代碼生成和軟件測試。 支撐階段：涉及四種類型的改變：更正、適應(yīng)、改善以及預(yù)防。本質(zhì)上，預(yù)防性維護(hù)對計(jì)算機(jī)程序作改變，使之更容易被更正、適應(yīng)和改善。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,23,軟件工程模型,線性模型，原形模型，快速應(yīng)用開發(fā)模型 進(jìn)化軟件過程模型：增量模型，螺旋模型，并行開發(fā)模型 基于組件的模型：合并了很多螺旋模型的特征，UML 形式化方法模型：用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法說明、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，不明確、不完整、不一致能被容易地發(fā)現(xiàn)和更正，但不是通過特別的評審，而是通過數(shù)學(xué)化分析的應(yīng)用。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,24,計(jì)算機(jī)輔助軟件工程,經(jīng)過結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的討論，20世紀(jì)70年代開始，人們認(rèn)識到單純寄希望于高級語言及其編譯系統(tǒng)是不夠的，還與方法論有關(guān)，從而有了“軟件自動化”及“計(jì)算機(jī)輔助軟件工程”思想。這里，集成化4是核心的： 松散的集成化：信息集成； 緊偶合的集成：反映工具間的內(nèi)在聯(lián)系,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,25,兩條道路之北美,北美工業(yè)界，強(qiáng)調(diào)軟件技術(shù)。 70年代到80年代中期，希望通過提高自動化水平提高生產(chǎn)率。由于大型軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以找到統(tǒng)一的風(fēng)格和步驟； 80年代中后期，強(qiáng)調(diào)重用。 但對語義理論過分忽略。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,26,兩條道路之西歐,西歐學(xué)術(shù)界，一貫認(rèn)為提高軟件生產(chǎn)率的關(guān)鍵是提高軟件的可靠性與可維護(hù)性。前者強(qiáng)調(diào)語義精確的規(guī)范語言，后者強(qiáng)調(diào)軟件開發(fā)的逐步求精過程的語義一致性。 這里，很重要的是選取適當(dāng)?shù)能浖w系結(jié)構(gòu)，以與模塊相對應(yīng)的組件為基礎(chǔ)。 技術(shù)上強(qiáng)調(diào)模塊可重用性和理論上強(qiáng)調(diào)語義可靠性這兩種軟件工程方向的合理結(jié)合。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,27,小結(jié),軟件工程是集成了適合于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的過程、方法和工具的學(xué)科。 三十年余年來，軟件工程逐步與計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程和信息系統(tǒng)一起成為并列的方向，形成相對獨(dú)立的知識體系。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,28,軟件過程,軟件過程工程 CMM/CMMI SPICE Agile,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,29,軟件工程的一種劃分,軟件工程的一種劃分為5 傳統(tǒng)軟件工程 20世紀(jì)80年代以來，對象工程 20世紀(jì)80年代中期，過程工程 進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，構(gòu)件工程,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,30,軟件過程,1984年10月， 第一屆國際軟件過程討論會， 正式提出“軟件過程”： 是在軟件生命周期中所實(shí)施的一系列活動 的集合，每個活動可由一些任務(wù)組成。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,31,軟件過程工程,是為建立軟件過程所必須實(shí)施的一系列工程化的活動。它涉及與此有關(guān)的方法、工具和環(huán)境的研究。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,32,現(xiàn)代軟件工程,軟件過程工程是以軟件過程為中心的工程活動。 軟件工程所進(jìn)行的是以軟件開發(fā)為中心的工程活動，稱為軟件項(xiàng)目工程。 它們共同構(gòu)成了現(xiàn)代軟件工程的概念框架。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,33,動向,由面向產(chǎn)品走向面向服務(wù) Agent技術(shù) 對象和組件 形式化方法模型 凈室軟件工程 ，等等,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,34,由面向產(chǎn)品走向面向服務(wù),國際產(chǎn)業(yè)界一般不提“軟件產(chǎn)業(yè)”,代之以“軟件服務(wù)業(yè)”： 成套大眾產(chǎn)品供應(yīng)商（如微軟）； 解決方案供應(yīng)商（如IBM）； 軟件專業(yè)服務(wù)供應(yīng)商（如普華永道）。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,35,Agent技術(shù),軟件的運(yùn)行已逐漸轉(zhuǎn)變到開放和動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而Agent的自主性和交互性能適應(yīng)這樣的改變，并可帶來軟件在開發(fā)方法和使用方法等方面的一系列變化。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,36,對象和組件,根本的目的是復(fù)用 被復(fù)用的對象可以是有形的物體，也可以是無形的成果。 如集成電路的設(shè)計(jì)和使用。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,37,程序設(shè)計(jì)范式的演化6 （1）,最早出現(xiàn)也是最常用的程序設(shè)計(jì)范式是：決定想要的過程，使用能找到的最好算法。其核心是過程的設(shè)計(jì)，當(dāng)然這些過程必須具有參數(shù)傳遞功能。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,38,程序設(shè)計(jì)范式的演化（2）,隨后，程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了數(shù)據(jù)組織上，程序設(shè)計(jì)范式是：決定想要的模塊，將程序劃分為不同的模塊，而數(shù)據(jù)則隱藏在各模塊中。這就是數(shù)據(jù)隱藏原則，它使得對數(shù)據(jù)的操作盡量局限在模塊內(nèi)部。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,39,程序設(shè)計(jì)范式的演化（3）,接著，出現(xiàn)了抽象數(shù)據(jù)類型的概念，程序設(shè)計(jì)范型變?yōu)椋簺Q定想要的類型，為各類型提供一個完整的操作集合。其核心是用戶定義類型，隱藏性和靈活性更好了。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,40,程序設(shè)計(jì)范式的演化（4）,數(shù)據(jù)抽象由下列兩方面支持：為某一類型定義一操作集合; 對該類型的對象的存取限于該操作集合。由此便導(dǎo)出了類的概念。 類概念本身是在程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域中由類型概念抽象得出的，體現(xiàn)了人們的一種抽象思維過程。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,41,形式化方法,由于目前它比較化時間并很昂貴，有足夠背景的開發(fā)人員還很少，用戶也不習(xí)慣，形式化方法尚未成為主流方法，但它為無缺陷軟件的產(chǎn)生提供了希望。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,42,凈室軟件工程,IBM的凈室軟件工程設(shè)計(jì)方法提出了以合理的成本開發(fā)零缺陷或接近零缺陷軟件的基于理論、面向工程的方法； 動機(jī)是提高軟件可靠性和效費(fèi)比； 它結(jié)合了基于工程的技術(shù)，以及基于對象的系統(tǒng)論證、正確性驗(yàn)證和統(tǒng)計(jì)質(zhì)量論證等技術(shù)； 目標(biāo)使軟件開發(fā)在性能方面有本質(zhì)改進(jìn)，在可靠性和生產(chǎn)率兩方面形成競爭優(yōu)勢；,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,43,僅有行業(yè)技術(shù)規(guī)范還不夠,中國軟件業(yè)的發(fā)展還需要市場規(guī)范7： 政府在主導(dǎo)過程中沒有能夠有效地進(jìn)行市場資源的配置，在信息技術(shù)投資過程中，軟件企業(yè)的選擇不夠充分市場化； 資源未能向優(yōu)勢企業(yè)集中； 未能最大限度體現(xiàn)公平、公開、公正的原則。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,44,教育與現(xiàn)實(shí)需求的差距,企業(yè)化的開發(fā)流程未在學(xué)校體現(xiàn)； 教師缺乏實(shí)際的規(guī)范的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)； 教科書的內(nèi)容與實(shí)踐脫節(jié)。,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,45,振興軟件產(chǎn)業(yè)行動綱要8,國務(wù)院信息化工作辦公室公布，未來三年達(dá)到 軟件銷售額2500億 產(chǎn)品和服務(wù)國內(nèi)市場占有率60% 出口額50億美元 培養(yǎng)人才80 萬,2019/4/2,軟件工程與軟件過程,46,參考文獻(xiàn),聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署. 2001年人類發(fā)展報(bào)告：讓新技術(shù)為人類發(fā)展服務(wù)(中文版). 北京: 中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社, 2001: 37. 陳沖. 我國軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 . 光明日報(bào)，2003.2.12: C1. 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