1、第七章 軟件產品線本章內容o7.1 軟件產品線的來源o7.2 軟件產品線定義o7.3 軟件產品線的根本活動o7.4 軟件產品線需求分析o7.4.1 軟件產品線需求建模o7.4.2 軟件產品線需求分析的特點o7.4.3 利用擴展的UML描畫產品線需求o7.4.4 軟件產品線需求分析中潛藏的風險本章內容o7.5 軟件產品線開發評價o7.6 軟件產品線的建立o7.7 軟件產品線開發模型o7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型o7.7.2 軟件產品線的N生命周期模型o7.8 軟件產品線的組織構造o7.9 軟件產品線測試本章內容o7.10 軟件產品線的優點o7.11 軟件產品線開發所面臨的問題7.1 軟

2、件產品線的來源o軟件開發可以象制造業一樣，在產品線上采用規范的軟件構件來進展組裝消費o軟件產品線的來源可以追溯到1976年Parnas對程序族的研討o軟件產品線是軟件復用的一種重要方法，是一種預先規劃的和系統化的軟件復用技術o軟件產品線的根本思想是：大部分的軟件需求并不是全新的，而是已有系統需求的變體7.1 軟件產品線的來源n大部分組織都只關注某一詳細運用領域，他們不斷地反復開發該領域已有的軟件變體n這些變體之間通常存在著大量的類似性，而這又為系統化和大規模軟件復用奠定了根底n在軟件開發過程中，不能采用統計數據進展定量化的度量，而只能經過文字描畫和圖表顯示來進展定性化的度量n定性化度量要求：在

3、分析和評判過程中，需求對有意義和可察看的方式或主題進展對比和解釋7.1 軟件產品線的來源o在自創制造業產品線創建軟件產品線時，需求留意以下幾個問題：o與消費一個詳細的產品相比，軟件開發過程是難以預測的，其可變的要素太多o軟件不能像詳細產品一樣進展大規模的消費o不是一切的軟件錯誤都會引發系統失敗o軟件產品不會磨損o軟件系統不受自然界規律的限制o在軟件產品線工程中，主要討論如何確定領域范圍和軟件資源7.1 軟件產品線的來源o在建立軟件產品線和識別領域潛在資源時，需求思索不同的實現技術、各種領域信息、相關的經濟收益和由此所引發的風險o軟件產品線是最高級別的軟件復用技術o軟件產品線是一組具有共同體系構

4、架和可復用構件的運用系統，構建了一個支持特定領域產品開發的軟件平臺o在軟件產品線中，根據產品線架構對用戶需求進展定制，經過承繼可復用成分和運用中的獨特部分來創建運用系統7.1 軟件產品線的來源o軟件產品線曾經開展為一個新興的、多學科交叉的研討領域o它涉及軟件工程、管理技術和商業規劃等多個方面，幾乎涵蓋了軟件工程的一切方向o目前，軟件產品線方法已成為學術界研討的一個熱點問題，在軟件開發行業中得到了初步的運用o運用軟件產品線方法，可以大幅度地減少開發本錢，縮短開發周期，同時提高軟件產品的質量7.2 軟件產品線定義o軟件產品線(Software Product Line，SPL)是指一組可管理的，具

5、有公共特性的軟件運用系統的集合o在利用軟件產品線方法構建一個運用系統時，主要的任務是組裝和繁衍，而不是發明，其重要的活動是集成而不是編程o中心資源是軟件產品線的實現根底，通常包括：7.2 軟件產品線定義n產品線體系構造、可復用軟件構件、領域模型、需求陳說、文檔技術資料、規格闡明書、性能模型、進度表、預算、測試方案、測試用例、任務方案和過程描畫等n其中產品線體系構造是中心資源中的最關鍵部分n關于軟件產品線的定義主要包括以下幾種：nParnas提出了程序家族的概念，以為“軟件產品線是具有廣泛公共屬性的一組程序7.2 軟件產品線定義nWeiss和Lai以為“從工程之間的公共方面出發，預期思索可變性等

6、要素所設計的程序族就是軟件產品線nLee以為“軟件產品線工程是一種新興的軟件工程范型，指點軟件開發組織利用中心資源完成軟件工程開發義務，而不是從零開場nBosch以為“軟件產品線由一個產品線體系構造，一組可復用構件和由共享的中心資源派生的產品集合構成7.2 軟件產品線定義nKruege以為“軟件產品線是一種工程技術，利用通用的產品構建方法和一組共享的軟件資源來開發功能類似的運用系統nPohl給出的定義是“軟件產品線工程是運用公用平臺、大規模定制技術來開發功能密集型系統和軟件產品的范型nMargaret Davis以為“軟件產品線是，在組成和功能方面具有共性(Commonalities)和個性(

7、Variabilities)的多個類似系統所構成的一個系統族7.2 軟件產品線定義nBass、Clements和Kazman以為“軟件產品線是在一個公共的軟件資源集合根底上建立起來的，共享同一個特性集合的運用系統集n卡耐基梅隆大學的軟件工程研討所給出了軟件產品線的經典定義，軟件產品線是一個運用系統的集合，這些產品共享一個公共的、可管理的特征集，這個特征集可以滿足選定的市場或義務領域的特定需求n軟件產品線的主要組成部分包括中心資源和軟件工程集合7.2 軟件產品線定義n中心資源是領域工程所獲得的成果的集合，是軟件產品線中運用系統構造的前提根底，也有組織將中心資源稱為集成開發平臺n中心資源包含了軟件

8、產品線中一切系統共享的產品線體系構造，以及新設計開發的或者經過對現有系統再工程得到的、需求在整個產品線中進展系統化重用的構件n此外，與產品線體系構造相關的實時性能模型、體系構造評價結果、與軟件構件相關的測試方案、測試實例、設計文檔、需求闡明書、領域模型、領域范圍定義都屬于中心資源7.2 軟件產品線定義o產品線的定義強調了以下幾點：o預先定義的消費方式o共享的軟件中心資源o以中心資源為根底的軟件開發o軟件產品線的勝利那么恰恰是由于在實際過程中，將技術、過程、組織和業務等進展了綜合思索o在軟件產品線中，管理層必需指點、跟蹤和強迫中心資源的運用7.3 軟件產品線的根本活動o軟件產品線包括中心資源開發

9、、利用中心資源的工程開發以及在這兩部分中所需求的技術協調和組織管理7.3 軟件產品線的根本活動o中心資源開發被稱之為領域工程，利用中心資源的軟件工程開發也被稱為運用工程o軟件產品線總是針對某一特定領域而創建的，在創建之后，又要為該領域的運用開發效力o在中心資源開發和軟件工程開發之間，存在著反響循環o中心資源促進了運用系統的快速創建，中心資源隨著新運用系統的開發而不斷地被更新7.3 軟件產品線的根本活動o經過跟蹤中心資源的運用情況，其結果將被反響到中心資源的開發活動中，以創建更多有利于復用的根底設備o中心資源開發和軟件工程開發都需求人力、物力和財力的投入，因此需求耐久的、強有力的和卓有遠見的組織

10、管理o管理必需促進企業文化的交流，將新工程的開發放到可用資源環境下進展思索7.3 軟件產品線的根本活動o中心資源開發、軟件工程開發和技術協調、組織管理三大活動不斷迭代循環，促進產品線的根底設備不斷完善o迭代是軟件產品線活動所固有的特性，循環存在于中心開發中，循環存在于軟件工程開發中，同時，循環也存在于兩者的技術協調和組織管理中o中心資源開發活動的輸出包括：7.3 軟件產品線的根本活動n產品線范圍：是關于產品線所能包含的產品描畫，列舉出一切產品的共性和彼此之間存在的個性差別n中心資源：是產品線中運用系統創建的根底設備n開發方案：描畫了如何利用產品線中的中心資源去開發軟件工程7.3 軟件產品線的根

11、本活動7.3 軟件產品線的根本活動7.3 軟件產品線的根本活動o軟件工程開發活動依賴于中心資源開發活動的輸出結果，即產品線范圍、中心資源和開發方案o軟件工程開發活動的輸人包括：o工程實踐需求，被表示為領域中一些通用產品描畫的變化或增量，也可表示為產品線需求集合的一個增量，經過比較運用需求與產品線需求模型來獲得7.3 軟件產品線的根本活動n產品線范圍，指出當前所要開發的軟件工程能否可由產品線來實現，指明該工程可由產品線實現的模塊，同時，還應該闡明運用系統開發依賴于產品線的程度n用于創建該工程的中心資源n開發方案，詳細描畫了如何利用中心資源來設計實現該軟件工程n軟件產品線就是一組相關的運用系統，但

12、是它們如何存在卻取決于詳細的中心資源、開發方案、作用范圍和組織環境7.3 軟件產品線的根本活動o軟件產品線就是一組相關的運用系統，但是它們如何存在卻取決于詳細的中心資源、開發方案、作用范圍和組織環境o技術協調和組織管理對于軟件產品線的勝利是至關重要的o產品線工程是在中心資源的根底上，遵照用戶的實踐需求所開展的一種監視和協調任務o軟件產品線是一種正在成熟的軟件工程范型，用于開發同一領域中具有類似需求的運用系統7.3 軟件產品線的根本活動o在一個特定領域中，根底架構是支持一組具有類似運用需求的領域模型和參考架構，這一根底架構經常被稱為產品線體系構造(Product Line Architectur

13、e，PLA)o描畫產品線體系構造的最好手段就是框架，框架是一個可復用的和曾經部分實現的軟件制品，框架可以被擴展實例化，以生成特定的運用系統7.3 軟件產品線的根本活動o軟件產品線工程與其它復用技術相比，主要存在以下兩方面的差別：o軟件產品線工程涉及一系列具有類似運用需求的軟件產品o軟件工程開發是以公共中心資源為根底來進展的7.4 軟件產品線需求分析o軟件產品線需求建模是產品線開發過程中的關鍵性活動，其質量將直接決議整個產品線的成敗o需求是對系統要做什么、系統如何任務、系統要表現的特性、系統必需具備的質量以及系統開發過程所必需滿足的約束條件的一種表達o在軟件產品線需求建模過程中，需求對產品線內一

14、切產品的公共特性和變化特性進展描畫7.4 軟件產品線需求分析o分析公共特性和變化特性是產品線工程的一個顯著特征o公共特性是指隸屬于軟件產品線的一切成員產品都必需具備的公有功能和共同特征，公共特性集合是創建軟件產品線的根底，是建立產品線體系構造的根據o變化特性是指只存在于軟件產品線中某些成員產品的獨有功能和個性特征，使其區別于產品線內的其它成員產品，約束和限定產品線體系架構的預期變化7.4 軟件產品線需求分析o軟件產品線需求建模可以劃分為面向產品線的需求過程，即領域需求，和面向產品線中某個詳細運用的需求過程，即運用需求o領域需求過程確定了產品需求的范圍，在產品線范圍內建立面向產品線的需求模型，找

15、出產品線中一切產品的公共特性和變化特性，以構成整個產品線的中心需求資源o領域需求是產品線需求的中心，領域需求過程應對領域內的一切產品進展分析，包括已有的運用系統和潛在的運用系統7.4 軟件產品線需求分析o領域需求的來源包括已有的系統功能，潛在的用戶需求，以及競爭對手的需求o領域需求過程的輸出結果是中心需求資源o運用需求過程根據詳細產品的定義和要求，參照可復用的中心需求資源來建立系統的需求模型，獲得需求規格闡明書o領域需求過程的成果促進了運用需求過程的進展，同時，運用需求過程的反響又有利于領域需求過程的完善7.4 軟件產品線需求分析o軟件產品線需求定義了產品線中的產品及其相關特性，涵蓋了一系列運

16、用系統的共同特性o產品線需求分析對于產品線開發有著重要的指點作用o產品線需求分析確定了產品線需求與特定產品需求之間的差別和變化點，這種差別和變化點為業務用例提供了輸入7.4.1 軟件產品線需求建模7.4.1 軟件產品線需求建模o產品線領域范圍定義o產品線領域范圍定義是一項重要的活動，確定了產品線的共性特征和變化要素o產品線領域范圍定義的參照信息主要包括以下幾個部分o用戶需求調研，了解用戶需求的根本情況o分析競爭對手，了解市場上有哪些類似的產品，存在著什么樣的問題，處理這些問題能給本人帶來怎樣的收益7.4.1 軟件產品線需求建模n分析行業開展動向，預測未來的開展趨勢，思索新技術的出現能夠會帶來的

17、機遇和風險n分析企業競爭才干，了解公司已有的類似產品、客戶群、公司需求的情況和公司的技術實力n產品線領域需求搜集n首先，根據產品線領域范圍定義確定目的用戶，對目的用戶的需求進展整理n然后，分析同類運用系統的功能，對相關技術資料進展加工提取，以獲取共性的領域知識7.4.1 軟件產品線需求建模o產品線領域需求分析o尋覓產品線領域需求描畫中的公共特性和變化特性，這往往依賴于領域專家的知識與閱歷o產品線領域需求層次劃分o軟件產品線具有一定的層次關系，這種層次性決議了產品線需求也應該具有對應的層次構造o產品線領域需求規格闡明o把分屬不同維度的原子需求按其效力的系統或構件進展劃分，以構成需求規格闡明書7.

18、4.1 軟件產品線需求建模o運用系統需求搜集o運用需求分析人員，參照產品線領域需求規格闡明，分析用戶的詳細要求和系統功能定義，將系統需求分解為一系列的原子需求o運用系統需求規格闡明o搜集分解得到的原子需求，按照系統構成方式來進展組織，構成運用系統的需求規格闡明文檔7.4.2 軟件產品線需求分析的特點o產品線領域需求包括固定部分和變化成分o需求模型是客戶、領域專家和系統分析師之間進展溝通的有效手段o需求抽取是一個發現、評審、文檔化、了解用戶需求和闡明系統約束的過程o需求分析是一個提煉用戶需求和系統約束的過程7.4.2 軟件產品線需求分析的特點o需求規格闡明是一個明晰地文檔化用戶需求和嚴厲地闡明系

19、統約束的過程o需求確認是一個保證系統需求完好、正確、一致和明晰的過程7.4.3 利用擴展的UML描畫產品線需求oUML用例(Use Case)圖曾經被廣泛地運用于軟件開發過程o用例描畫了系統中要發生的事件流，包括詳細事件和事件的先后次序o在UML中，角色是與系統進展交互的外部對象o角色也可以是類、系統、子系統或另一個用例7.4.3 利用擴展的UML描畫產品線需求o在軟件產品線中，可以運用UML用例圖來建立產品線需求模型，以描畫領域需求的公共特性o在描畫產品線變化特性時，用例和角色都能夠是變化的oUML僅能提供靜態描畫，缺乏對產品線變化特性的動態支持，因此，必需對其進展擴展，以滿足產品線需求建模

20、的要求7.4.3 利用擴展的UML描畫產品線需求o為了支持角色的變化特性，在角色中添加了Selected屬性o在軟件產品線中，僅有部分產品的用例圖可以帶有Selected屬性的角色o具備Selected屬性的角色能否出現將取決于產品的運用環境o在UML用例圖中，必需擴展兩種新類型的用例關系，即可選關系(optional)和互斥關系(alternative)7.4.4 軟件產品線需求分析中潛藏的風險o文檔的不充分描畫或錯誤描畫，不充分的文檔闡明將會使所設計的產品線體系構造出現二義性，錯誤的文檔描畫將使構件開發過程出現錯誤o需求通用性缺乏或泛化過度o需求變化點不確定性，需求變化點的不確定性會呵斥判

21、別過程出現失誤，使運用系統開發出錯7.5 軟件產品線開發評價o產品線評價應該包括：中心資源開發評價、軟件工程開發評價和產品線管理評價o中心資源開發評價o在度量中心資源的作用時，管理者應該關注以下兩個問題o開發中心資源所需的時間和費用o中心資源的利用率，在開發運用系統時，應該充分地運用中心資源，以防止不用要的反復勞動7.5 軟件產品線開發評價n在評價中心資源的利用率時，應該闡明：n中心資源將用于產品開發的哪一階段，重用的粒度如何n在運用開發過程中，中心資源暴顯露多少缺陷n查詢、調整和集成中心資源的任務量n在利用中心資源的過程中，指出最耗時的任務n軟件工程開發評價n在軟件產品線上，搜集相關運用工程

22、活動的信息：所開發系統的質量、客戶稱心度，以及開發所耗費的時間和費用等7.5 軟件產品線開發評價o產品線管理評價o管理任務也需求評價，以衡量技術協調和組織管理能否到位o產品線整體管理評價o工程開發總本錢：描畫了運用產品線開發軟件工程的本錢o產品線消費效率：用于度量產品線開發的效率o過程依從性：在軟件產品線中，工程開發需求遵照預訂的方式來進展，否那么就不能產生實踐的效果7.5 軟件產品線開發評價o中心資源開發管理評價o中心資源利用率：描畫中心資源為工程開發所提供的價值o中心資源運用本錢：為了有效地將根底設備運用到工程開發過程中，需求計算中心資源重用的本錢o軟件工程開發管理評價o工程直接開發本錢：

23、與傳統的開發本錢相類似，主要包括運用產品線開發運用系統的直接勞動，即分析、設計、實現和測試的支出，此外，還應該包括對中心資源做適度的裁剪、擴展、實例化以及集成到產品中的本錢7.5 軟件產品線開發評價n中心資源復用率：管理者應該定期地統計被重用的中心資源和資源重用的情況，可以經過產品線配置管理系統來獲得這些信息7.6 軟件產品線的建立o產品進化為產品線o參照現有運用問題的處理方案，經過分析、比較、裁剪、擴展和泛化系統框架，來設計軟件產品線的體系構造o在產品線體系構造的根底上，逐漸地將特定運用系統中的構件轉化為產品線的構件o軟件產品線替代現有產品集o根本停頓現有的工程開發活動，將一切力量都投入到軟

24、件產品線的建立任務中7.6 軟件產品線的建立n這種方法的目的是：建立一個全新的開發平臺，不受現有產品集所存在問題的制約和限制n全新軟件產品線的進化n當進入新領域并要進展一系列運用系統的開發任務時，采用進化方法來創建產品線n全新的軟件產品線開發n體系構造分析人員、設計人員和領域專家進展多次反復的交流，獲得產品線的一切能夠需求n分析產品線需求描畫，來設計產品線的體系構造框架，開發產品線的中心資源和根底設備7.6 軟件產品線的建立n在產品線中心資源全部創建完成之后，才開場第一個軟件工程的開發任務7.7 軟件產品線開發模型o軟件產品線開發的中心思想是：采用特定領域體系構造和構件重用技術來處理一類具有類

25、似需求的領域運用問題o軟件產品線是特定領域體系構造設計和基于體系構造開發的有機結合體，其目的是提高軟件消費的自動化程度o對開發階段實施不同的劃分，可以構成不同的軟件產品線模型7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型o整個模型由兩個重疊的軟件生命周期復合而成，即領域工程生命周期和運用工程生命周期o在領域工程和運用工程中，又分別有各自的分析過程、設計過程和實現過程o產品線領域工程的主要義務是：針對特定領域運用需求，創建可共享的公共軟件體系構造、構件和開發模型o產品線領域工程主要包括領域分析、領域設計和領域實現3個階段7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型o運用工

26、程是在領域工程的根底上開發軟件工程的過程o在軟件產品線中，運用工程包括運用需求分析、運用系統設計和運用系統實現3個階段o在領域工程和運用工程的相應階段之間，存在著縱向銜接線，其含義是：產品線領域工程指點運用工程的實施o運用工程的結果可以反響給領域工程，促進中心資源的建立，因此，整個軟件產品線是一個相互迭代和相互完善的過程7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型o領域工程是一個在較高籠統層次上，從領域遺留系統中抽取公共的、可重用的中心資源，創建軟件產品線以支持運用開發的過程o運用工程運用領域工程所創建的產品線體系構造和構件資源來開發運用系統，此外，還要根據運用的特殊需求來定制新構件o假設新定制的構

27、件具有領域可重用特性時，那么需求進展泛化處置，將其參與到產品線中心資源中7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型o青鳥軟件消費線將開發組織劃分為三個不同的車間o運用架構消費車間、軟件構件消費車間以及基于構件-架構復用的運用集成組裝車間o青鳥軟件消費線的活動主要包括：領域工程、運用工程、規范規范的制定以及質量保證等o在青鳥軟件消費線中，將開發人員分成三類，構件和架構消費者、構件和架構管理者以及構件和架構復用者7.7.1 軟件產品線的雙生命周期模型7.7.2 軟件產品線的N生命周期模型o從縱、橫兩個方向上看，N生命周期模型定義了軟件工業體系所包容的產品線組成構造，描畫了開發和演化的全過程o從縱向上來

28、看，N生命周期模型包括產品線工程、企業工程、領域工程和運用工程等N個層次，描畫了以產品線為消費方式的軟件工業體系及其總體架構o從橫向上來看，每層都描畫了各自工程的開發過程和生命周期7.7.2 軟件產品線的N生命周期模型7.7.2 軟件產品線的N生命周期模型o第一層是產品線工程，主要包括：產品線分析與方案、產品線確認與分類、產品線規范與規范和產品線發布o第二層是企業工程，描畫了運用產品線來開發運用系統的軟件企業的內部組織構造、消費過程控制和開展方式o第三層是領域工程，包括產品線確認、領域分析、體系構造設計和體系構造實現o第四層是運用工程，包括市場分析、運用需求分析、運用系統設計和運用系統實現7.

29、7.2 軟件產品線的N生命周期模型o在軟件產品線N生命周期模型中，不同層次之間運用了雙向箭頭，表示在不同籠統層次上，可以實現相互迭代的開發、控制和演化o要想創建一條勝利的軟件產品線，需求留意以下幾個問題：o必需具備豐富的領域閱歷o積累軟件開發的有效的根底設備和根底資源o必需設計合理的產品線體系構造o必需建立一套完善的產品線管理機制7.8 軟件產品線的組織構造o開發組織應該包括兩部分，即中心資源組和軟件工程組o對產品線和開發背景的認識不同，將會產生不同的組織構造o根據能否有獨立的中心資源組，可以將產品線組織構造劃分為兩種o一種是設立獨立小組擔任中心資源的開發任務o另一種是不設立獨立的中心資源組7

30、.8 軟件產品線的組織構造7.8 軟件產品線的組織構造o產品線管理者協調體系構造組、配置管理組、中心資源組和軟件工程組來共同完成一系列具有類似需求的運用開發義務o體系構造組擔任監控中心資源組和軟件工程組，以保證中心資源建立和運用系統開發可以遵照預先定義的架構，同時，要完成構架的演化任務o配置管理組要擔任根底資源的更新，維護軟件工程的版本o體系構造組、中心資源組和軟件工程組之間是相互獨立的7.8 軟件產品線的組織構造oSEI將軟件產品線組織劃分為4個部分：o市場分析人員：是產品線、運用系統和客戶需求之間的溝通橋梁o中心資源組：擔任軟件產品線體系構造和構件資源的開發任務o軟件工程組：擔任完成運用系統的開發任務o產品線管理者：擔任開發過程的協調和方