【系统集成项目管理工程师教程】第5章软件工程

软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效、实用和高质量软件的学科，涵盖软件需求、设计、实现、测试、部署交付、质量管理和过程能力成熟度等方面，旨在提高软件生产率、质量并降低成本，确保软件项目的成功开发与维护。

5.1软件工程定义

软件工程是应用多学科原理，以工程化方法解决软件问题，提高软件生产率、质量并降低成本。由方法、工具和过程组成，方法是技术扩展，工具辅助开发与管理，过程贯穿各环节，管理人员需对质量、进度和成本进行评估、管理和控制。

5.2软件需求

5.2.1需求层次

业务需求 ：反映组织机构或用户高层次目标，确定项目视图和范围，为设计开发奠定基础，来源广泛。
用户需求 ：描述用户具体目标和任务，体现系统业务价值，通过用户访谈和问卷调查等方式获取。
系统需求 ：从系统角度说明软件需求，包括功能需求（规定系统功能）、非功能需求（描述系统属性和品质）和约束（限制软件设计和构造）。
5.2.2质量功能部署 ：将用户要求转化为软件需求，分为常规需求、期望需求和意外需求，以提升用户满意度。
5.2.3需求获取 ：确定和理解项目干系人需求与约束，常用方法有用户访谈、问卷调查等，需与用户有效合作。
5.2.4需求分析
结构化分析 ：以数据字典为核心，建立数据、功能和行为模型，常用工具包括实体关系图、数据流图和状态转换图，通过DFD需求建模方法和数据字典应用进行分析。
面向对象分析 ：强调对事物及关系的认识，找出类和对象，定义其属性、职责和联系，产生符合用户需求的模型，遵循抽象、封装等基本原则，按确定对象和类等步骤进行。
5.2.5需求规格说明书 ：是需求分析最终结果，确保项目干系人与开发团队对系统有共同理解，包括范围、引用文件、需求等内容，需进行验证以确保需求正确性。
5.2.6需求变更
变更控制过程 ：跟踪变更状态，包括问题分析、变更描述、分析成本、决策和实现等步骤，确保变更有序进行。
变更策略 ：遵循变更控制过程，由变更控制委员会决定变更，确保相关人员了解变更内容，保留原始文档，实现需求变更跟踪。
变更控制委员会 ：由多方成员组成，负责裁定变更，制定决策时权衡利弊，包括节省资金、增强满意度等利益和增加费用、推迟交付等弊端。
5.2.7需求跟踪：编制需求与系统元素联系文档，包括正向和逆向跟踪，建立需求跟踪矩阵，确保工作成果符合用户需求，可借助配置管理工具实现。

5.3软件设计

5.3.1结构化设计

模块结构 ：遵循信息隐藏与抽象、模块化原则，模块耦合类型包括非直接耦合到内容耦合，内聚类型从功能内聚到偶然内聚，设计应遵循"高内聚、低耦合"原则。
系统结构图 ：是概要设计工具，反映系统功能和模块联系，详细设计确定模块算法和数据结构，遵循概要设计进行，有图形、表格和语言工具表示设计结果。
5.3.2面向对象设计 ：是OOA延续，主要任务是设计类和对象，包括实体类（保存永久信息）、控制类（控制用例工作）和边界类（封装交互信息），遵循单职、开闭等原则提高软件可维护性和复用性。
5.3.3统一建模语言 ：是强大建模语言，结构包括构造块（事物、关系和图）、规则和公共机制，视图有逻辑、进程、实现、部署和用例视图，可用于软件开发全过程。
5.3.4设计模式：前人经验总结，可复用成功设计，分为类模式和对象模式，按目的分为创建型、结构型和行为型模式。

5.4软件实现

5.4.1软件配置管理 ：标识、组织和控制修改，核心是版本控制（追踪文件变更，支持并行开发）和变更控制（管理变更，确保有序进行），包括配置管理计划等活动。
5.4.2软件编码 ：将软件设计结果转换为程序，需选择合适程序设计语言，遵循良好编程风格，关注程序复杂性度量和编码效率。
5.4.3软件测试

测试方法 ：静态测试（包括文档和代码检查，如桌前检查、代码走查和审查）和动态测试（白盒测试检查内部逻辑，黑盒测试关注功能，常用多种测试技术）。
测试类型 ：单元测试、集成测试、确认测试、系统测试、配置项测试和回归测试等，不同测试有不同对象、目的和依据。
面向对象的测试 ：目标与传统测试一致，但策略因OO系统特征（封装性、继承性和多态性）而不同，带来测试困难。
软件调试：与测试相伴，通过调试技术确定错误原因和位置并改正，常用策略有蛮力法、回溯法和原因排除法。

5.5部署交付

5.5.1软件部署 ：是软件生命周期重要环节，面临风险，过程有特征，需关注诸多问题，目的是支持软件运行，有多种部署模式。
5.5.2软件交付 ：传统交付过程存在问题，导致困境，包括进度、流程、环境和协作问题以及底层技术问题。
5.5.3持续交付 ：自动化过程，解决传统交付问题，具备多方面优势，可缩短部署时间、降低风险等。
5.5.4持续部署 ：基于容器技术（如Kubernetes + Docker和Matrix系统），遵循部署原则，包括部署包来源、环境和脚本统一等，有蓝绿部署和金丝雀部署等方式。
5.5.5部署和交付的新趋势：包括工作职责和人员分工转变、大数据和云计算带来新飞跃以及研发运维融合。