软件工程

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三要素：过程，方法，工具

程序代码表现形式：源代码，可执行代码

软件：指令的集合，数据结构，软件描述信息

软件 neq 程序，开发软件 neq 编些程序

应用软件 系统软件 支撑软件

正确性，可靠性，健壮性，有效性，安全性，可维护性，可移植性，可重用性，可理解性，可信性，持续性，可用性，互操作性

软件工程：将系统化的、规范的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护，即将工程化方法应用于软件

软件过程：沟通，策划，建模，构建，部署

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软件过程模型：瀑布，增量，迭代，原型，螺旋，基于构建的过程模型，UP模型

瀑布：需求分析 概要设计 详细设计 编码实现 集成测试 确认测试
需求易于定义，不易变动的软件系统
与软件生命周期一致，每个活动结束后需要评审，相邻活动存在因果关系，简单一目了然，易理解掌握、应用管理

需求分析：定义软件需求，产出软件需求模型、文档，软件确认测试计划
概要设计：软件总体架构，集成测试计划，产出设计模型，概要设计文档
详细设计：模块内部细节，单元测试计划，产出详细设计模型，详细设计文档
编程实现：编写代码，单元测试、调试，产出经过单元测试的源代码
集成测试：组装，测试
确认测试：测试是否满足用户需求，产出确认测试报告

局限：需求确定，缺乏变通
改进：反馈和回溯

增量模型：渐进快速交付，并行开发，需要软件需求可确定、不宜变化

迭代模型：每次迭代完成部分可确定的需求，是一完整过程，实和需求难导出、不易确定、持续变化的
管理复杂，迭代次数不确定

原型模型：原型作为交流载体和媒介，用户参与到开发中，持续渐进导出需求，适合需求难导出、不易确定、持续变化

螺旋模型：制定计划，风险分析，实施工程，客户评估。适合需求不明确，开发风险高，需求变化大的，管理复杂

统一过程模型：初始阶段（需求初步分析，指定计划评估风险），细化阶段（深入需求分析，核心设计，构建原型验证框架），构建阶段（编码。集成测试，用户文档），交付阶段（用户培训，部署后测试）

工作流：技术类：业务建模，需求，分析设计，实现，测试，部署。管理类：项目管理，配置与变更更管理，环境
需求模糊技术风险高，需高文档化，团队，长期维护。降低风险，架构设计，清晰的流程框架。流程复杂，小项目或者敏捷需求响应慢

敏捷开发：以代码为中心，快速轻巧主动应对需求变化，持续、及时较复可运行的软件系统（轻便、轻巧）
个体和交互，可以工作的软件，客户合作，响应变化

尽早和持续地交付，欢迎需求变化，不断较复，用户和开发人员一起工作，积极主动的人承担项目开发，面对面交谈，可运行软件为首要标准，长期恒定的开发速度，优秀的技能和良好的设计，简单化，自组织团队，反思调整

极限编程：计划，隐喻，小型发布，简单设计，测试，重构，结对编程，代码集体拥有，持续集成，每周40小时，现场用户，编码标准

测试驱动开发

scrum 方法：开发活动由工作单元组成，测试和文档编制贯穿，工作任务称作一个冲刺 来源于待定项中定义的需求，例会时间短，交付演示软件
创建软件产品订单库，筛选最应该实现的需求，冲刺周期，评审

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建模：能表现出软件所转换的信息，使转换发生的架构和功能，用户要求特性，转换发生时系统的行为
层次：客户角度，技术方面
需求模型，设计模型

利益相关方：从软件系统中受益，或与软件系统相关的人、组织、系统。用户，客户，系统，开发者

软件需求：用于解决现实世界问题时，表现出的功能和性能方面的要求。利益相关方对其的功能、质量、运行环境、交付进度题除的期望和要求
功能性需求：完成的功能，外部可见的行为和效果
质量需求：外部质量属性（性能、可靠性、易用性），内部质量属性（可扩展性，可维护性，可理解性）
约束性需求：成本、进度、技术选型、遵循标准

需求：隐式性，隐晦性，多源性，易变性，领域知识相关性，价值不均性
需求的质量要求：有价值，正确，完整，无二义，可行，一致，可追踪，可验证
需求的重要性：价值所在，开发的基础、前提，验收的标准、依据

需求工程的方法：抽象（理解和抽象软件需求），建模（需求模型，自然语言、建模语言），分析（策略，手段）

聚合和组合：部分对象是否可以为多个整体对象所共享

UML：统一标准化，可视化。用来可视化、描述、构造、文档化软件密集型系统
用例视点（用例图，系统的功能，从外部用户角度），结构视点（包，类，对象，构建，系统的构成），行为视点（状态，活动，通信，顺序），部署视点（部署图，软件制品、运行环境）

工具：文档撰写，建模工具，原型开发工具，需求分析管理工具，配置管理工具

制品：需求模型，需求文档（概述，功能性需求，质量需求，约束性需求，优先级），软件原型

确认：再用户和客户的角度，确保软件需求的正确性
验证：判断文档、模型是否准确刻画了要求

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需求从何而来：开发的动机，利益相关方的诉求

获取方法：访谈和会议（召开，走访），调查问卷（设计问卷，对谁调查，如何利用），现场观摩（业务工作流程，细节），分析业务资料（收集，阅读，分析），软件原型（展现交互，用户确定需求是否被正确理解、发现问题，沟通的媒介），群体化方法（互联网上的群体参与到获取需求中）

定义欲解决的问题：调研、论证、寻找有意义价值的问题
基于软件问题的解决方案：为问题解决提供有效途径

导出功能性需求：与利益相关方交互
构思：工程师充当利益相关方的角色
非功能性需求（质量、约束性）
鉴别、发现真正有意义的需求

初步描述：自然语言（不具体，不准确，有二义，不直观），原型（直观，可展示操作，无法描述具体细节），用例图（执行者：外部实体。用例：功能，执行者与系统的业务交互动作序列。边：包含（是子功能），扩展（功能更多），继承。边界框。）

制品：原型，用例模型（可视图形符号），需求文档（自然语言）

评审：中肯，合理，完整，必要，溯源，准确，正确，一致
可行性：技术，设备，进度，成本，商业，社会

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分析软件需求：精化、分析，确定优先级，需求模型，发现缺陷，需求规格说明书

交互图：对象间的消息传递，分析如何交互协作
顺序图强调消息时间序，纵向时间轴，横向消息传递（同步，异步，自，返回为虚线，创建与销毁，带延迟）
通信图强调对象的合作，节点为对象，连接器可标示多条消息，方向靠近消息的小箭头表示，有序号
语义上等价

类图：类构成，静态组成结构，节点是类，边是类间关系（关联，依赖，继承，实现，聚合，组合）。
属性表示：可见性（+公开，-私有，#保护），多重性，约束（可更改性，顺序性，唯一性，静态性）
方法表示：约束（查询，多态，并发，异常）
接口：供给，需求
依赖：语义上有关系，一个对象变化会导致另一类对象相应修改，使用、追踪、精化、实现、派生

对象图：对象在运行过程中的瞬时快照，链接是类图中关联边的实例化，继承、依赖无法表示，是静态瞬时快照

状态图：实体在事件刺激下的反应式动态行为，和导致的状态变化
动作：在边上，活动：在状态中

分析和确定需求：重要性（核心，外围）、优先级（重要性、实际需要来确定）、次序

分析、建立用例交互模型：分析描述用例如何通过一组对象之间的交互来完成。分析确定所设计的对象和类，分析确定对象间消息传递，绘图
分析类：边界类（系统的边界，与执行者交互，交互控制，外部接口，交互图最左或最右侧），控制类（任务的主要协调者，分解任务），实体类（具体功能，控制类右侧）

消息名称：交互意图，接收方的职责任务

一个用例至少构造一个交互图

分析类模型建立步骤：确定分析类（外部执行者也是），分析类职责（服务，消息和职责一一对应），分析类属性（保存什么信息，消息参数等），分析类间关系，绘制分析类图

需求文档：遵循规范，图文并茂，完整，共同参与，简练，一致
输出：原型，模型，文档
评审：完整，正确，准确，一致，多余，可追踪，文档规范，图符规范，表述可读，图表一致

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软件设计：软件需求（前提），制约因素（考虑，资源、技术），解决方案

设计元素：设计类，软构建，子系统。在编码实现时都有对应物
软构建：功能独立，接口标准化，可复用，可组装。类库，动态链接库等

质量要求：正确，充分，优化，简单

体系结构设计：分层，模块
用户界面设计：直观，友好，易操作，设计元素由设计类表示
详细设计：数据设计，接口设计，类设计，算法设计

抽象原则：体系结构->类设计->算法设计。过程抽象，数据抽象，逐步求精

模块化、高内聚、低耦合（权衡）：每个模块实现单一功能
内聚：模块内各成分彼此结合的紧密程度
偶然性内聚：完成一组功能二结合在一起，关系松散
功能性内聚：是一整体，完成单个功能
耦合：模块间相关程度

信息隐藏：只提供对外接口，不提供实现细节

关注点分离：对概念、任务、目标的某部分的聚焦

重用：封装，接口，继承，多态

可追溯、架构、数据设计和功能设计同等重要，接口，迭代

面向对象优势：高度抽象自然过渡，多种形式和粗粒度的重用，系统化设计，支持扩展和变更
单一职责原则：每个类一个职责
开闭原则：类对扩展开放，对修改封闭，通过扩展来增加需求
里氏替换原则：父类性质在子类仍成立 或 父类出现的地方均可用子类替代且反之不行
接口隔离原则：大接口拆分成小的
依赖倒置原则：高层类不依赖底层类接口，抽象类不依赖具体实现类
最少知识原则：只和与自己存在耦合的类进行交互

输出：设计模型，设计文档
缺陷：未满足要求，质量低下，不一致，不够详尽
评审：文档规范，制品可理解，内容合法，质量水平，满足需求，优化性

管理：变更管理，追溯管理，基线管理

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软件体系结构：从高层抽象刻画组成软件系统的设计元素和之间的逻辑关联

构件（实际存在的物理模块，分离，替换，配置，复用）、连接件（表示连接和交互）、约束（高层次元素向低层次元素发请求，每个层次可替换）

构件实现和构件的接口分离

逻辑视图：要素及关系，关注构成（包图，类图）
运行视图：特定时刻的具体情况，同步、并发等（活动图）
开发视图：代码组织及其形式，对应逻辑视图的模块（包图，构件图）
物理视图：软构建的部署和连接，物理机器和连接（部署图，工件：相对独立的物理实现单元）

包：有逻辑关联的uml模型元素、模型图、其他包。配置管理的基本单元
软件模型的组织单元，模型管理的基本单元，高层结构的组成元素，访问控制的基本手段
包图：包间的构成、依赖，描述软件系统的高层结构

构件图：结点为构件、类、包，关系为构成、依赖

部署图：描述性（逻辑布局，节点为一组计算资源，工件在节点内，边时通信连接），实例性（具体运行环境、系统配置的物理部署情况）

设计风格

分层：按抽象级别的顺序，顶层面向用户提供交互界面，底层提供基础、公共技术服务，中间层业务处理
对下层：服务请求，对上层：事件信息。低耦合，可替换，可复用，标准化

管道与过滤：每个步骤封装在一个过滤器构件中，相邻过滤器以管道连接，数据源，数据汇
有数据流特征的软件需求，独立更新过滤器，适合数据处理、批处理，不适合交互式、事件驱动的

黑板：黑板保存状态数据，知识源根据黑板评价自身可应用性、进行部分求解，控制器更新状态数据、选择知识源
灵活升级，独立重用，容错、健壮，适合识别、自然语言处理、问题规划，不适合交互性强、简单确定性强的

MVC：模型（业务逻辑处理），视图（呈现数据），控制器（接获处理结果，选择适当视图）
三者分离，适合web、桌面、多种视图的，不适合小型、实时性高、界面简单的系统

SOA 风格：软构件抽象为服务，需要注册登记。服务间松耦合定义，支持异构服务间交互，适合分布式系统
消息总线风格：一组软构件+一条消息总线。适合异步、高并发，不适合有数据一致性要求，低延迟交互
C/S 风格：数据处理能力强，适合高性能交互，有安全要求，不适合面对大量不可知用户、跨平台。成本高设计复杂，维护升级移植困难
B/S 风格：缺点：动态页面处理、安全性。适合互联网应用，不适合性能、交互性要求高的

体系结构设计：明确系统、构件、关键类的职责划分、协作关系。全局性、基础性技术问题。非功能性需求重要
承上启下，定型质量
知道详细设计，详细设计是要素的局部设计、遵循体系结构设计、只能实现不能更改

初步：辨识核心功能、基础性功能、支持功能、难度大风险高的功能、用户满意度影响大的功能。选择结构风格
重用开源、已有软件
精化：公共基础设施、服务，设计元素（职责、协同，子系统、构件、关键设计类）
部署、整合、优化

评审：满足、优化、可扩展、可追踪、详尽
输出：软件模型（UML 包图、部署图等），软件文档

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交互：人机交互，接口访问

人机交互：文本，图形化界面，语音，手势。关键：满意度，方便，直观。用户特征、获得反馈、满意度作为评审以据

静态元素、动态元素（与运行状态、业务逻辑相关，不允许用户修改）、输入元素、命令元素（激活后端业务处理、刷新页面）

窗口、对话框：对象类。静态和动态元素：类属性。输入：类属性。命令：类方法。

确定设计元素、操作，建立跳转关系（确定主界面），精化

输出：用户界面原型，UML 模型（顺序图，类图）
评审：操作习惯，风格一致，美观，合理协调，与 UML 模型一致，元素之间一致

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细化、精化，获得高质量，面向现实（可直接编码和程序设计）的设计模型 ，更加关注“实现”

用例设计、类设计、数据设计、子系统和软构件设计，文档化和评审软件

活动图：实体为完成某项功能，执行的操作序列，存在并发和同步
活动点：计算过程。决策点：活动决策。边：控制流、信息流。并发控制。泳道：划分区域，对一个对象或者一个线程负责

用例设计：交互图分析类转化为用例实现的设计类
设计类图（一致）
优化和评审：重用，合并，重组

类设计：界面类、关键设计类、设计类的优化。确定可见范围、精化类间关系（自然抽象，强内聚，松耦合）、精化属性方法（聚合：指针引用，组合：实际元素）
状态图、活动图。
评审：简单性、自然醒、信息隐藏、强内聚、松耦合
输出：类图，活动图，必要的状态图（可选）

数据设计：无冗余，可追踪，效率，贯穿，完整性
永久数据：数据文件，数据库

子系统设计：内部结构，协作关系
构件设计：元素，写作

设计整合、设计验证（正确，优化，充分，不一致，冗余）
设计文档（引言，约束和原则，设计方案，实施指南）

面向对象设计模式：
创建型：分离创建和使用，客户程序不再关心创建的逻辑（单例：一个类只有一个实例，提供全局访问点。）
结构型：设计如何组合类和对象，获得更大结构（代理：代理控制原对象的访问，提交请求->给对象进行处理。）
行为型：描述模式，并且描述通信模式，设计者关注联系方式，不再关注控制流（观察者：订阅机制）

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软件实现：编码，测试，调试

语言：提供语法、语义、语用。极其语言，汇编语言，结构化程序设计语言，面向对象，描述性
选择：应用领域，遗留软件系统的交互，特殊功能及需求，平台

原则：易读，易改，复杂度，重用，容错性，和文档、模型的一致性

缺陷：标识符，类型，严重程度，症状，优先级，状态，发现者、时机，源头，原因。预防，容忍，发现，修复

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测试：运行或模拟软件，发现缺陷

代码走查：人工，开发阶段（完成后），发现逻辑、设计问题，人工经验、部分场景
静态分析：自动化工具扫描，开发阶段（持续集成），检测结构缺陷、规范违规，全面扫描、受限于规则集
测试：人工或自动化，集成后发布前，验证功能正确性、性能，依赖测试用例、部分场景

测试：输入数据、前置条件、测试步骤、预期输出

单元测试：对过程、函数、方法、类测试，白盒
集成测试：模块之间的接口，黑盒。自顶向下，自底向上
确认测试：软件的功能、性能，是否满足需求，黑盒
回归测试：验证是否退化，最好自动化

原则：避免测试自己代码、自己开发组开发的程序

白盒：根据内部工作流程，检查是否按内部工作流程运行，覆盖。
语句覆盖，判定覆盖（每个分治），条件覆盖（每个判定条件获得各种可能），判定/条件覆盖，条件组合覆盖，路径覆盖

流图：刻画控制结构，不涉及过程细节。判定点、结合点、过程块。不含复合条件

黑盒：功能、性能。可并行，与实现无关
等价类划分法（有相同特征），边界值分析法

输出：测试计划，报告，缺陷

部署

运行环境：上下文，基础服务功能，计算能力

部署：收集，打包，安装，配置，发布，运行环境

单机、分布式

容器：视图隔离，资源可限制，独立文件系统的进程集合

维护和演化

故障、服务变化、运行环境变化
纠正、完善、适应、预防
同步性，周期长，费用高，难度大

逻辑老化：满意度、质量下降，变更成本上升。重构

项目管理

过程管理（过程定义，软件度量，计划，跟踪，风险）、人员管理（团队建设沟通，机制，风险）、产品管理（质量，配置，需求，风险）