软件工程(第4版 修订版)

第 1章　软件工程概述 1

1.1　什么是软件工程　1

1.1.1　问题求解　2

1.1.2　软件工程师的角色是什么　3

1.2　软件工程取得了哪些进展　4

1.3　什么是好的软件　6

1.3.1　产品的质量　7

1.3.2　过程的质量　8

1.3.3　商业环境背景下的质量　8

1.4　软件工程涉及的人员　10

1.5　系统的方法　11

1.5.1　系统的要素　11

1.5.2　相互联系的系统　13

1.6　工程的方法　14

1.6.1　盖房子　15

1.6.2　构建系统　16

1.7　开发团队的成员　17

1.8　软件工程发生了多大的变化　19

1.8.1　变化的本质　19

1.8.2　软件工程的Wasserman规范　20

1.9　信息系统的例子　25

1.10　实时系统的例子　26

1.11　本章对单个开发人员的意义　27

1.12　本章对开发团队的意义　28

1.13　本章对研究人员的意义　28

1.14　学期项目　28

1.15　主要参考文献　29

1.16　练习　30

第　2章 过程和生命周期的建模　32

2.1　过程的含义　32

2.2　软件过程模型　34

2.2.1　瀑布模型　34

2.2.2　V模型　37

2.2.3　原型化模型　37

2.2.4　可操作规格说明　38

2.2.5　可转换模型　38

2.2.6　阶段化开发：增量和迭代　39

2.2.7　螺旋模型　40

2.2.8　敏捷方法　41

2.3　过程建模工具和技术　44

2.3.1　静态建模：Lai表示法　45

2.3.2　动态建模：系统动力学　47

2.4　实际的过程建模　49

2.4.1　Marvel的案例研究　49

2.4.2　过程建模工具和技术应该具有的特性　51

2.5　信息系统的例子　51

2.6　实时系统的例子　53

2.7　本章对单个开发人员的意义　54

2.8　本章对开发团队的意义　54

2.9　本章对研究人员的意义　54

2.10　学期项目　54

2.11　主要参考文献　56

2.12　练习　57

第3章　计划和管理项目　58

3.1　跟踪项目进展　58

3.1.1　工作分解和活动图　60

3.1.2　估算完成时间　61

3.1.3　跟踪进展的工具　65

3.2　项目人员　67

3.2.1　人员角色和特性　67

3.2.2　工作风格　70

3.2.3　项目组织　71

3.3　工作量估算　73

3.3.1　专家判断　75

3.3.2　算法方法　77

3.3.3　机器学习方法　81

3.3.4　找出适合具体情形的模型　83

3.4　风险管理　84

3.4.1　什么是风险　84

3.4.2　风险管理活动　85

3.5　项目计划　87

3.6　过程模型和项目管理　88

3.6.1　注册管理　88

3.6.2　责任建模　90

3.6.3　紧密结合里程碑　92

3.7　信息系统的例子　94

3.8　实时系统的例子　95

3.9　本章对单个开发人员的意义　96

3.10　本章对开发团队的意义　96

3.11　本章对研究人员的意义　96

3.12　学期项目　96

3.13　主要参考文献　97

3.14　练习　97

第4章　获取需求　100

4.1　需求过程　101

4.2　需求引发　102

4.3　需求的类型　105

4.3.1　解决冲突　107

4.3.2　两种需求文档　108

4.4　需求的特性　109

4.5　建模表示法　110

4.5.1　实体-联系图　111

4.5.2　例子：UML类图　112

4.5.3　事件踪迹　114

4.5.4　例子：消息时序图　114

4.5.5　状态机　115

4.5.6　例子：UML状态图　116

4.5.7　例子：Petri网　119

4.5.8　数据流图　121

4.5.9　例子：用例　122

4.5.10　函数和关系　123

4.5.11　例子：判定表　124

4.5.12　例子：Parnas表　124

4.5.13　逻辑　125

4.5.14　例子：对象约束语言（OCL）　126

4.5.15　例子：Z　127

4.5.16　代数规格说明　129

4.5.17　例子：SDL数据　130

4.6　需求和规格说明语言　132

4.6.1　统一建模语言（UML）　132

4.6.2　规格说明和描述语言（SDL）　133

4.6.3　软件成本降低（SCR）　133

4.6.4　需求表示法的其他特征　134

4.7　原型化需求　134

4.8　需求文档　135

4.8.1　需求定义　136

4.8.2　需求规格说明　137

4.8.3　过程管理和需求的可跟踪性　138

4.9　确认和验证　138

4.9.1　需求确认　139

4.9.2　验证　141

4.10　测量需求　142

4.11　选择规格说明技术　143

4.12　信息系统的例子　145

4.13　实时系统的例子　147

4.14　本章对单个开发人员的意义　149

4.15　本章对开发团队的意义　149

4.16　本章对研究人员的意义　149

4.17　学期项目　150

4.17.1　前提和假设　150

4.17.2　功能的高层描述　150

4.17.3　功能需求　150

4.17.4　数据约束　151

4.17.5　设计和接口约束　152

4.17.6　质量需求　152

4.18　主要参考文献　152

4.19　练习　153

第5章　设计体系结构　156

5.1　设计过程　156

5.1.1　设计是一种创造性过程　157

5.1.2　设计过程模型　160

5.2　体系结构建模　161

5.3　分解和视图　162

5.4　体系结构风格和策略　165

5.4.1　管道和过滤器　165

5.4.2　客户—服务器　166

5.4.3　对等网络　167

5.4.4　发布—订阅　168

5.4.5　信息库　168

5.4.6　分层　169

5.4.7　组合体系结构风格　170

5.5　满足质量属性　171

5.5.1　可修改性　171

5.5.2　性能　173

5.5.3　安全性　174

5.5.4　可靠性　175

5.5.5　健壮性　177

5.5.6　易使用性　178

5.5.7　商业目标　178

5.6　协作设计　179

5.7　体系结构的评估和改进　180

5.7.1　测量设计质量　181

5.7.2　故障树分析　181

5.7.3　安全性分析　183

5.7.4　权衡分析　184

5.7.5　成本效益分析　188

5.7.6　原型化　190

5.8　文档化软件体系结构　191

5.8.1　视图间的映射　193

5.8.2　文档化设计合理性　193

5.9　体系结构设计评审　193

5.9.1　确认　194

5.9.2　验证　194

5.10　软件产品线　195

5.10.1　战略范围　197

5.10.2　产品线体系结构的优势　197

5.10.3　产品线的演化　198

5.11　信息系统的例子　198

5.12　实时系统的例子　200

5.13　本章对单个开发人员的意义　201

5.14　本章对开发团队的意义　201

5.15　本章对研究人员的意义　202

5.16　学期项目　202

5.17　主要参考文献　203

5.18　练习　203

第6章　设计模块　205

6.1　设计方法　205

6.2　设计原则　207

6.2.1　模块化　207

6.2.2　接口　212

6.2.3　信息隐藏　213

6.2.4　增量式开发　214

6.2.5　抽象　215

6.2.6　通用性　216

6.3　面向对象的设计　218

6.3.1　术语　218

6.3.2　继承与对象组合　221

6.3.3　可替换性　222

6.3.4　德米特法则　223

6.3.5　依赖倒置　224

6.4　在UML中体现面向对象设计　225

6.4.1　过程中的UML　225

6.4.2　UML类图　227

6.4.3　其他UML图　232

6.5　面向对象设计模式　240

6.5.1　模板方法模式　241

6.5.2　工厂方法模式　241

6.5.3　策略模式　242

6.5.4　装饰者模式　242

6.5.5　观察者模式　244

6.5.6　组合模式　244

6.5.7　访问者模式　245

6.6　设计中其他方面的考虑　247

6.6.1　数据管理　247

6.6.2　异常处理　247

6.6.3　用户界面设计　249

6.6.4　框架　250

6.7　面向对象度量　250

6.7.1　面向对象系统规模的度量　251

6.7.2　面向对象系统设计质量的度量　252

6.7.3　在何处进行面向对象测量　258

6.8　设计文档　259

6.9　信息系统的例子　261

6.10　实时系统的例子　262

6.11　本章对单个开发人员的意义　263

6.12　本章对开发团队的意义　263

6.13　本章对研究人员的意义　263

6.14　学期项目　263

6.15　主要参考文献　264

6.16　练习　264

第7章　编写程序　267

7.1　编程标准和过程　267

7.1.1　对单个开发人员的标准　268

7.1.2　对其他开发人员的标准　268

7.1.3　设计和实现的匹配　269

7.2　编程的指导原则　269

7.2.1　控制结构　269

7.2.2　算法　270

7.2.3　数据结构　271

7.2.4　通用性指导原则　273

7.3　文档　276

7.3.1　内部文档　276

7.3.2　外部文档　279

7.4　编程过程　280

7.4.1　将编程作为问题求解　280

7.4.2　极限编程　281

7.4.3　结对编程　281

7.4.4　编程向何处去　282

7.5　信息系统的例子　282

7.6　实时系统的例子　283

7.7　本章对单个开发人员的意义　284

7.8　本章对开发团队的意义　284

7.9　本章对研究人员的意义　284

7.10　学期项目　285

7.11　主要参考文献　285

7.12　练习　285

第8章　测试程序　287

8.1　软件故障和失效　287

8.1.1　故障的类型　288

8.1.2　正交缺陷分类　289

8.2　测试的相关问题　291

8.2.1　测试的组织　291

8.2.2　对测试的态度　292

8.2.3　谁执行测试　293

8.2.4　测试对象的视图　293

8.3　单元测试　295

8.3.1　检查代码　295

8.3.2　证明代码正确性　297

8.3.3　测试程序构件　301

8.3.4　技术比较　304

8.4　集成测试　305

8.4.1　自底向上集成　305

8.4.2　自顶向下集成　306

8.4.3　一次性集成　308

8.4.4　三明治集成　308

8.4.5　集成策略的比较　309

8.5　测试面向对象系统　311

8.5.1　代码测试　311

8.5.2　面向对象测试和传统测试之间的区别　311

8.6　测试计划　313

8.6.1　计划的目的　313

8.6.2　计划的内容　313

8.7　自动测试工具　314

8.7.1　代码分析工具　314

8.7.2　测试执行工具　315

8.7.3　测试用例生成器　316

8.8　什么时候停止测试　316

8.8.1　故障播种　317

8.8.2　软件中的可信度　318

8.8.3　其他的停止测试的标准　319

8.8.4　识别易出故障的代码　319

8.9　信息系统的例子　320

8.10　实时系统的例子　321

8.11　本章对单个开发人员的意义　321

8.12　本章对开发团队的意义　322

8.13　本章对研究人员的意义　322

8.14　学期项目　322

8.15　主要参考文献　322

8.16　练习　323

第9章　测试系统　325

9.1　系统测试的原则　325

9.1.1　软件故障根源　325

9.1.2　系统测试过程　327

9.1.3　配置管理　329

9.1.4　测试小组　333

9.2　功能测试　334

9.2.1　目的与职责　334

9.2.2　因果图　335

9.3　性能测试　338

9.3.1　目的和职责　338

9.3.2　性能测试的类型　338

9.4　可靠性、可用性以及可维护性　339

9.4.1　定义　339

9.4.2　失效数据　340

9.4.3　测量可靠性、可用性和可维护性　341

9.4.4　可靠性稳定性和可靠性增长　342

9.4.5　可靠性预测　343

9.4.6　操作环境的重要性　345

9.5　验收测试　346

9.5.1　目的和职责　346

9.5.2　验收测试的种类　346

9.5.3　验收测试的结果　347

9.6　安装测试　348

9.7　自动化系统测试　348

9.8　测试文档　349

9.8.1　测试计划　349

9.8.2　测试规格说明和评估　351

9.8.3　测试描述　353

9.8.4　测试分析报告　355

9.8.5　问题报告表　355

9.9　测试安全攸关的系统　357

9.9.1　设计多样性　358

9.9.2　软件安全性案例　359

9.9.3　净室方法　361

9.10　信息系统的例子　364

9.11　实时系统的例子　366

9.12　本章对单个开发人员的意义　367

9.13　本章对开发团队的意义　367

9.14　本章对研究人员的意义　367

9.15　学期项目　367

9.16　主要参考文献　368

9.17　练习　368

第　10章 交付系统　372

10.1　培训　372

10.1.1　培训的种类　373

10.1.2　培训助手　374

10.1.3　培训的指导原则　375

10.2　文档　375

10.2.1　文档的种类　375

10.2.2　用户帮助和疑难解答　379

10.3　信息系统的例子　380

10.4　实时系统的例子　381

10.5　本章对单个开发人员的意义　381

10.6　本章对开发团队的意义　381

10.7　本章对研究人员的意义　382

10.8　学期项目　382

10.9　主要参考文献　382

10.10　练习　382

第　11章 维护系统　384

11.1　变化的系统　384

11.1.1　系统的类型　384

11.1.2　在系统生命周期过程中发生的变化　387

11.1.3　系统生命周期跨度　388

11.2　维护的本质　389

11.3　维护问题　392

11.3.1　人员问题　392

11.3.2　技术问题　393

11.3.3　必要的妥协　394

11.3.4　维护成本　395

11.4　测量维护特性　397

11.4.1　可维护性的外部视图　398

11.4.2　影响可维护性的内部属性　398

11.4.3　其他的产品测量　400

11.5　维护技术和工具　401

11.5.1　配置管理　401

11.5.2　影响分析　403

11.5.3　自动化维护工具　406

11.6　软件再生　407

11.6.1　文档重构　408

11.6.2　重组　409

11.6.3　逆向工程　410

11.6.4　再工程　410

11.6.5　软件再生的前景　411

11.7　信息系统的例子　412

11.8　实时系统的例子　412

11.9　本章对单个开发人员的意义　413

11.10　本章对开发团队的意义　413

11.11　本章对研究人员的意义　414

11.12　学期项目　414

11.13　主要参考文献　414

11.14　练习　414

第　12章 评估产品、过程和资源　416

12.1　评估的方法　416

12.1.1　特征分析　416

12.1.2　调查　417

12.1.3　案例研究　417

12.1.4　正式试验　418

12.1.5　准备评估　418

12.2　选择评估技术　419

12.2.1　关键选择因素　420

12.2.2　相信什么　420

12.3　评价与预测　423

12.3.1　确认预测系统　423

12.3.2　确认测量　425

12.3.3　对确认的紧迫需求　425

12.4　评估产品　426

12.4.1　产品质量模型　426

12.4.2　建立基线和设定目标　430

12.4.3　软件可复用性　431

12.5　评估过程　437

12.5.1　事后分析　437

12.5.2　过程成熟度模型　441

12.6　评估资源　448

12.6.1　人员成熟度模型　448

12.6.2　投资回报　450

12.7　信息系统的例子　451

12.8　实时系统的例子　452

12.9　本章对单个开发人员的意义　452

12.10　本章对开发团队的意义　452

12.11　本章对研究人员的意义　453

12.12　学期项目　453

12.13　主要参考文献　453

12.14　练习　454

第　13章 改进预测、产品、过程和资源　455

13.1　改进预测　455

13.1.1　预测的精确性　455

13.1.2　处理偏误：u曲线　456

13.1.3　处理噪声：prequential似然度　458

13.1.4　重新校准预测　459

13.2　改进产品　462

13.2.1　审查　462

13.2.2　复用　464

13.3　改进过程　465

13.3.1　过程和能力成熟度　465

13.3.2　维护　467

13.3.3　净室方法　468

13.4　改进资源　470

13.4.1　工作环境　470

13.4.2　成本和进度的权衡　471

13.5　总体改进指导原则　472

13.6　信息系统的例子　473

13.7　实时系统的例子　473

13.8　本章对单个开发人员的意义　473

13.9　本章对开发团队的意义　474

13.10　本章对研究人员的意义　474

13.11　学期项目　474

13.12　主要参考文献　475

13.13　练习　475

第　14章 软件工程的未来　476

14.1　已经取得的进展　476

14.1.1　Wasserman的获得成熟度的措施　476

14.1.2　当前要做的工作　478

14.2　技术转移　478

14.2.1　现在我们怎样做出技术转移的决策　479

14.2.2　在技术决策中使用证据　479

14.2.3　支持技术决策的证据　480

14.2.4　对证据的进一步讨论　481

14.2.5　技术转移的新模型　483

14.2.6　改进技术转移的下一步　483

14.3　软件工程中的决策　484

14.3.1　大量的决策　484

14.3.2　群体决策　486

14.3.3　我们实际上如何决策　486

14.3.4　群体实际上如何决策　488

14.3.5　一个适度的观察研究　489

14.3.6　获得的经验教训　492

14.4　软件工程的职业化：执照发放、认证和伦理　492

14.4.1　将重点放在人员上　493

14.4.2　软件工程教育　493

14.4.3　软件工程知识体系　495

14.4.4　给软件工程师颁发执照　496

14.4.5　认证　500

14.4.6　伦理守则　502

14.4.7　职业发展　503

14.4.8　研究和实践的进一步发展　504

14.5　学期项目　505

14.6　主要参考文献　505

14.7　练习　505

参考文献注解　507

索引　536