Software Engineering Review

软件工程复习

软件工程三要素： 方法 工具 和 过程

软件开发方法*

传统开发方法

结构化方法：分阶段的，顺序的，依赖性

缺点：缺少灵活性，静态，缺少应对变化的能力

面向对象方法

将软件构件划分为类，并定义一组静态的变量和动态的方法

利用父子类和继承的关系形成层次结构，

封装性：对象间仅能通过发送消息互相联系

通过反复迭代开发软件，降低复杂性，提高可理解性，支持软件重用

更好的应对变化

软件开发各阶段活动及任务*

• 可行性分析：高层次需求分析 - 技术，经济，社会
• 需求分析：进行变更管理适应变化，分为功能性和非功能性，输出需求规格说明书
• 软件设计：概要+详细
• 程序编码
• 软件测试：单元->集成->系统，分为黑盒和白盒
• 软件维护：改正性，适应性，完善性，预防性

生命周期模型

瀑布模型*

传统开发方法 最广泛，顺序性，依赖性

推迟写代码，每个阶段都写文档

缺点：用户参与少，静态

快速原型模型*

看名

优点： 用户参与多了

缺点： 原型大概率抛弃

增量模型

分为功能模块，逐步实现（开放架构）

螺旋模型

瀑布+快速原型+风险分析

每阶段增加风险分析，降低风险

喷泉模型*

迭代和无缝

总目标：线性过程

迭代 逐步求精，面向对象

敏捷

敏捷宣言

• 个体 + 互动 > 流程 + 工具
• 软件 > 文档
• 客户合作 > 合同谈判
• 相应变化 > 遵循计划

增量和迭代

系统由三个模块构成

• 增量：一个个实现

• 迭代：实现三个垃圾模块，再一步步求精

SCRUM*

冲刺 Sprint：一个工作周期

• 产品订单：项目的概要文档，以天为单位
• 冲刺订单：小文档，以 16 小时为单位
• 燃尽图：to-do list

角色

• 产品拥有者：甲方领导
• 利益相关者：客户
• 专家：技术总监
• 团队成员：程序员

活动

• 计划会：冲刺初制定计划
• 每日立会：每天15分钟
• 评审会：冲刺结束前
• 反思会/回顾会：冲刺结束后

XP(极限编程) 于 SCRUM 区别

	XP	SCRUM
迭代长度	1-2周	3-4周
迭代中是否允许修改需求	yes	no
迭代中是否按优先级实现	yes	no
是否采用严格工程方法，保证进度质量	yes	no

DevOps

自动化，高度依赖工具

需求分析

用户 & 系统

• 系统需求是对用户需求的细化和完善
• 系统需求的阅读对象是开发者，用户需求是客户
• 系统需求是用户需求的开始
• 目标 & 涉众

涉众

与目标系统相关的一切人和物

系统功能的确定

正式和非正式的访谈

分析过程

用例->规约用例并生成文档->活动图->文字功能性需求

三种功能性需求

系统功能需求 + 交互需求 + 外部接口需求

需求说明书

文档+涉众+目标+功能，非功能+交付物+验收标准+附件

需求跟踪

业务，需求，类模型 三者递归确定，互有对应

活动图，需求文档，类图

提高完备性，同时检查是否有冗余（有没有缺的，多的）

软件架构

基本元素

构件 + 连接件 + 配置

数据流风格

管道与过滤器：信息隐藏，高内聚低耦合，可以灵活组合

层次系统：计算机网络

正交软件架构：

• 层：一组具有相同抽象级别的构件

• 线索：用例形成的调用关系

• 好处：每个需求变动仅影响某一条线索

客户机服务器架构：

• 一个服务器服务多个客户端
• 适应变化，灵活
• 易于对系统进行扩充和缩小
• 功能构建隔离

浏览器/服务器架构：基本同上+抽取client的function形成的web服务器

独立构建风格

MVC架构*

• Model: 企业数据和业务规则

• View: 用户看到并与之交互的界面

• Controller: 根据输入调用模型和视图去完成用户的需求，不输出结果，不做任何处理

数据中心风格 - 仓库系统

星型结构，中央数据库和周边client

黑板系统：中央数据库将状态通知client，由client决定选择

类的分析与设计

迭代逐级细化

类的种类

• 实体类：存储，传递数据的类，名词
• 控制类：管理类，体现执行逻辑，动宾
• 边界类：外部用户交互，界面类，数据交换类

领域模型

初始类图-实体类

实体类 <<entity>>

• 类名：构造性
• 变量：
  • 可见性 (private, public ..) - (-+_~)
  • 依赖（计算）属性，(/)
  • 名字
  • 类型：UML定义的，int String…
  • 下划线：表示静态

没有方法

类的关系*

• 关联关系：静态，拥有，长期持久
• 导航方向：箭头，包含关系
• 依赖关系：动态，临时 - 避免双向依赖
• 依赖 包含 关联

对象

• 对象名：类的类型
• 实例变量 = 初始值
• 对象名为空代表匿名对象，类名为空代表有上下文

管理类 & 控制类

	管理类	控制类
	不考虑get，set方法	隔离边界与实体
对象	对于同类对象的协调和管理	不同类
层	Domain层	业务控制层
作用	创建对象，代理访问其他对象	一个用例一个

优化

利用抽象类隔离变化

空三角箭头表示继承

枚举类 <<enumeration>>

界面设计

对实体，生成 ProjectMask 代理类

CASE工具

软件开发环境，计算机辅助软件工程

类的关系

集合类型

是否要求顺序	是否要求唯一性
no	yes	Set
no	no	Bag/Multiset
yes	yes	OrderedSet
yes	no	List/Sequence

适用模板类而非具体类

聚合 - 聚集

部分与整体，共享

组合

存在依赖性 - 同生共死

依赖

访问的瞬时性 - 用参数

类的详细设计

算法+数据结构+物理结构

其他设计+详细设计说明书+评审

什么是结构化的程序

盒图

图例：不允许随意跳转 - 向里嵌套

PAD图

问题分析图 - 向右嵌套

判定表

使用—来表 示对此条件的不关心或不适用

判定树：结点-选择，叶子-结果

PDL

人话版的C语言

OCL

设计优化

smell

僵化性，脆弱性，顽固性，粘滞性，复杂，重复，晦涩

重写

• 与父类方法有相似的行为，细节调整
• 相同条件工作，子类不应具有比其父类更严格的条件限制 - Liskov 替换原则
• 重写的方法最高不能超出父类方法的状态。

循环依赖：提取接口

狎昵关系：两个类过分亲密，高耦合

接口隔离原则：接口的稳定，适应变化，同一个类提取不同的接口

依赖倒置原则：依赖于抽象

开放封闭原则：扩展开放，修改封闭

单一职责原则：单一功能

合成/聚合复用原则：尽量使用合成/聚合形式的委托重用，尽量不使用继承重用

子类是父类的特殊类型

模式

• 架构模式：MVC，层次等
• 设计模式：抽象工程之类的
• 实现模式：具体到写代码，类名，变量名，函数名

	创建模式	结构模式	行为模式
类	抽象工厂	适配器	观察者模式
类	单例	桥 - 装饰	策略模式
类		代理	状态
类		门面

抽象工厂模式

工厂表示一组产品的打包，不同的工厂对应不同的组合

抽象工厂是一个接口，用于生成一组对象，实际对象根据类别又有自己的接口

低耦合，且添加新的更容易

单例模式

管理类或控制类系统中只需要一个实例，该实例在程序中被创建

要求类的构造方法是私有的，有公有的方法获取该类的实例，实例变量为私有或受保护的。

适配器模式

利用适配器进行接口的转换

桥模式

先将不同的变化维度（单一职责原则）分离，每个维度都有独立的抽象和继承结构，建立抽象耦合

装饰模式

对于负数功能，若将其归入不同的变化维度太多了，归入装饰器

将 Bridge 中的抽象和实现合二为一了，是其特殊形式

门面模式

外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面对象，且单例

代理模式

中介，负责资源的中间处理，节省主体的时间

用来对有价值稀缺资源的管理，比如数据库的连接等，提高资源的利用率或系统性能

观察者模式

MVC 适用了观察者

当主题对象在状态上发生变化时，会通知所有观察者对象，使它们能够自动更新自己

策略模式

将每一个算法封装到具有共同接口的独立的类中

灵活可以相互替换

状态模式

使用一个具有多个子类的类，提前创建所有对应的子类，状态变化时换类

软件测试

测试的通过并不能用来证明整个系统是正确的

测试V模型 + 测试*

测试名称	开发阶段	测试对象	测试方法
单元测试	实现	类测试	白盒测试
集成测试	系统设计	包或系统测试-交互	灰盒测试
系统测试	系统需求	构件和接口测试	黑盒测试
验收测试	客户需求	现场复现	黑盒测试

为什么要早修正

• 涉及的范围越来越广泛
• 曾经付出的成本越来越高

看一眼 P9 左下图

非功能测试

峰值，尖峰，压力，浸泡

软件度量

McCabe + 控制流图

边数 - 点数 + 2 = 分支结点+1

LCOM

m为方法数，a为所含的实例变量数，为访问每个实例变量的方法数。

等价类测试 - 黑盒

• 数值：一般，一个有效，两个无效
• 其他：一个有效，一个无效
• 传统 + 强等价类方法
• 边界值分析：对数值边界创建有效或无效等价类

控制流的覆盖测试 - 白盒

• 语句覆盖 - 结点
• 分支覆盖 - 边
• 条件覆盖 - 原子谓词真假

满足分支覆盖要求一定会满足语句覆盖要求

• 分支覆盖不能覆盖条件，因为条件是原子谓词判断，但对于组合条件可能会有诸如短路的情况

• 条件不能覆盖分支，因为是原子谓词，可能有没覆盖到的情况

分支，条件并不完全覆盖，综合一下

• 多条件组合覆盖 - 原子谓词及其组合覆盖

• 基本路径测试 - 独立路径 （ 独立路径要求在路径中至少含有一条未曾使用过的边）

  • <= V(G)

断言

Junit

可测试性 - 彼此依赖而需要模拟程序或桩

设计简单方法

避免私有方法

优先使用通用方法

组合优于继承

避免隐藏的依赖关系与全局状态

人工测试

审查 - 评审 - 走查

CMMI

统一的，明确定义的组织级软件工程

初始级 - 已管理 - 已定义 - 已量化管理 - 优化

UML

用例图

注意同一个图中的用例在同一个抽象级别

角色 Actor

人或软件系统，使用系统，与系统有关系

寻找用例

包含关系 <<include>>

一些通用，共同基础过程的功能，避免重复实现 - 非逻辑分解

关键词：依赖，包含

扩展关系 <<extend>>

特殊情况，需要有条件

关键词：错误，特殊情况

活动图

跨用例

图示

• 开始点：实心圆点
• 结束点：实心加一圈
• 动作：圆角矩形
• 条件：菱形 - 可省略
• 分支，汇聚：粗横线，{and}，{or}
• 对象：直角矩形
• 集合：多个动作（三叉戟）

如果动作具有多个汇聚的箭头，需要等待所有分支都完成

泳道

按角色划分

基本事件流和备选

利用中括号[]围绕子活动或者进入备选事件流的条件，可以另用活动图描述

数据流图

基本符号

实体，处理，存储，流

画法

看课件

包图

大包嵌套小包，小包嵌套类

⊕：嵌套关系

虚线：层间的使用(依赖)关系

实线：包间的使用(依赖)关系

空心三角：继承

避免循环依赖

类图

领域模型

实体类 <<entity>>

• 类名：构造性
• 变量：
  • 可见性 (private, public ..) - (-+_~)
  • 依赖（计算）属性，(/)
  • 名字：
  • 类型：UML定义的，int String…
  • 下划线：表示静态
• 方法：
  • 同上
  • 参数三种类型：in, out, inout

没有方法

关联类

描述两个对象之间的联系

顺序图

表示一个用例，同步调用的方式（阻塞）

• 控制焦点：长方形
• 生命线：竖虚线
• 同步消息：实心三角箭头（左右都可以）
• 返回消息：虚线左箭头
• 异步消息：创建对象，虚线右箭头

结构：

• 方括号 condition
• 可选：opt - 有条件执行的动作，不满足条件就不执行
• 多分支 alt - 不同的条件执行不同
• 循环 loop (start,end,condition)

通信图

可嵌套，或用编号 编号表示嵌套级别

其他与顺序图类似

状态图

唯一的开始状态，可以有多个结束状态，针对确定性行为

转台框中的三个状态：Entry - Do - Exit

状态转换 - 过渡

事件+[条件]+动作

在事件被触发并且满足某个特定条件的情况下才会进行

动作：entry 执行前，未进入状态时做的动作

层次化组织：框起来

分解：分解为互不依赖的子状态 - 子状态离开

并行：有两个输入，则都完成才会被触发

体系结构风格

模块

从低到高排序

内聚程度：内部各个元素彼此结合的紧密程度 - 越高，模块独立性越强

• 偶然内聚
• 逻辑内聚
• 时间内聚
• 通信内聚
• 顺序内聚
• 功能内聚

耦合程度：模块之间互相连接的紧密程度 - 越低，模块独立性越强

非直接 < 数据 < 标记 < 控制 < 外部 < 公共 < 内容

4+1 视图模型

用例在中间，四周是逻辑视图（功能需求），开发试图（软件模块），进程视图（并发），物理视图（硬件）