主要涉及的软件开发模型.docx

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主要涉及的软件开发模型

实验2软件开发模型与应用

实验学时：

4实验类型：

设计型

一：

主要涉及的软件开发模型有哪些？

常见模型：

演化模型、螺旋模型、喷泉模型、智能模型等

典型的开发模型有：

1.边做边改模型（Build-and-FixModel）；2.瀑布模型（WaterfallModel）；3.快速原型模型（RapidPrototypeModel）；4.增量模型（IncrementalModel）；5.螺旋模型（SpiralModel）；6.演化模型（evolutionmodel）；7.喷泉模型（fountainmodel）；8.智能模型（四代技术（4GL））；9.混合模型（hybridmodel）；10.RAD模型；

二：

列出软件开发模型的基本功能说明并简要分析优缺点和适用环境。

瀑布模型（WaterfallModel）

1970年WinstonRoyce提出了著名的"瀑布模型"，直到80年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。

瀑布模型

瀑布模型将软件生命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。

在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性方式进行，当前活动接受上一项活动的工作结果，实施完成所需的工作内容。

当前活动的工作结果需要进行验证，如果验证通过，则该结果作为下一项活动的输入，继续进行下一项活动，否则返回修改。

瀑布模型强调文档的作用，并要求每个阶段都要仔细验证。

但是，这种模型的线性过程太理想化，已不再适合现代的软件开发模式，几乎被业界抛弃，其主要问题在于：

（1）各个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增加了工作量；

（2）由于开发模型是线性的，用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而增加了开发的风险；

（3）早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重的后果。

我们应该认识到，"线性"是人们最容易掌握并能熟练应用的思想方法。

当人们碰到一个复杂的"非线性"问题时，总是千方百计地将其分解或转化为一系列简单的线性问题，然后逐个解决。

一个软件系统的整体可能是复杂的，而单个子程序总是简单的，可以用线性的方式来实现，否则干活就太累了。

线性是一种简洁，简洁就是美。

当我们领会了线性的精神，就不要再呆板地套用线性模型的外表，而应该用活它。

例如增量模型实质就是分段的线性模型，螺旋模型则是接连的弯曲了的线性模型，在其它模型中也能够找到线性模型的影子。

快速原型模型（RapidPrototypeModel）

快速原型模型的第一步是建造一个快速原型，实现客户或未来的用户与系统的交互，用户或客户对原型进行评价，进一步细化待开发软件的需求。

快速原型

通过逐步调整原型使其满足客户的要求，开发人员可以确定客户的真正需求是什么；第二步则在第一步的基础上开发客户满意的软件产品。

显然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺点，减少由于软件需求不明确带来的开发风险，具有显著的效果。

快速原型的关键在于尽可能快速地建造出软件原型，一旦确定了客户的真正需求，所建造的原型将被丢弃。

因此，原型系统的内部结构并不重要，重要的是必须迅速建立原型，随之迅速修改原型，以反映客户的需求。

增量模型（IncrementalModel）

又称演化模型。

与建造大厦相同，软件也是一步一步建造起来的。

在增量模型中，软件被作为一系列的增量构件来设计、实现、集成和测试，每一个构件是由多种相互作用的模块所形成的提供特定功能的代码片段构成.

增量模型

增量模型在各个阶段并不交付一个可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的一个子集的可运行产品。

整个产品被分解成若干个构件，开发人员逐个构件地交付产品，这样做的好处是软件开发可以较好地适应变化，客户可以不断地看到所开发的软件，从而降低开发风险。

但是，增量模型也存在以下缺陷：

（1）由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的，所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分，这需要软件具备开放式的体系结构。

（2）在开发过程中，需求的变化是不可避免的。

增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能力大大优于瀑布模型和快速原型模型，但也很容易退化为边做边改模型，从而是软件过程的控制失去整体性。

在使用增量模型时，第一个增量往往是实现基本需求的核心产品。

核心产品交付用户使用后，经过评价形成下一个增量的开发计划，它包括对核心产品的修改和一些新功能的发布。

这个过程在每个增量发布后不断重复，直到产生最终的完善产品。

例如，使用增量模型开发字处理软件。

可以考虑，第一个增量发布基本的文件管理、编辑和文档生成功能，第二个增量发布更加完善的编辑和文档生成功能，第三个增量实现拼写和文法检查功能，第四个增量完成高级的页面布局功能。

螺旋模型（SpiralModel）

1988年，BarryBoehm正式发表了软件系统开发的"螺旋模型"，它将瀑布模型和快速原型模型结合起来，强调了其他模型所忽视的风险分析，特别适合于大型复杂的系统。

螺旋模型

螺旋模型沿着螺线进行若干次迭代，图中的四个象限代表了以下活动：

（1）制定计划：

确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件；

（2）风险分析：

分析评估所选方案，考虑如何识别和消除风险；

（3）实施工程：

实施软件开发和验证；

（4）客户评估：

评价开发工作，提出修正建议，制定下一步计划。

螺旋模型由风险驱动，强调可选方案和约束条件从而支持软件的重用，有助于将软件质量作为特殊目标融入产品开发之中。

但是，螺旋模型也有一定的限制条件，具体如下：

（1）螺旋模型强调风险分析，但要求许多客户接受和相信这种分析，并做出相关反应是不容易的，因此，这种模型往往适应于内部的大规模软件开发。

（2）如果执行风险分析将大大影响项目的利润，那么进行风险分析毫无意义，因此，螺旋模型只适合于大规模软件项目。

（3）软件开发人员应该擅长寻找可能的风险，准确地分析风险，否则将会带来更大的风险

一个阶段首先是确定该阶段的目标，完成这些目标的选择方案及其约束条件，然后从风险角度分析方案的开发策略，努力排除各种潜在的风险，有时需要通过建造原型来完成。

如果某些风险不能排除，该方案立即终止，否则启动下一个开发步骤。

最后，评价该阶段的结果，并设计下一个阶段。

演化模型（evolutionmodel）

演化模型是一种全局的软件（或产品）生存周期模型。

属于迭代开发方法。

该模型可以表示为：

第一次迭代（需求->设计->实现->测试->集成）->反馈->第二次迭代（需求->设计->实现->测试->集成）->反馈->……

即根据用户的基本需求，通过快速分析构造出该软件的一个初始可运行版本，这个初始的软件通常称之为原型，然后根据用户在使用原型的过程中提出的意见和建议对原型进行改进，获得原型的新版本。

重复这一过程，最终可得到令用户满意的软件产品。

采用演化模型的开发过程，实际上就是从初始的原型逐步演化成最终软件产品的过程。

演化模型特别适用于对软件需求缺乏准确认识的情况。

喷泉模型（fountainmodel）

（也称面向对象的生存期模型,OO模型）

喷泉模型

喷泉模型与传统的结构化生存期比较，具有更多的增量和迭代性质，生存期的各个阶段可以相互重叠和多次反复，而且在项目的整个生存期中还可以嵌入子生存期。

就像水喷上去又可以落下来，可以落在中间，也可以落在最底部。

智能模型（四代技术（4GL））

智能模型

智能模型拥有一组工具（如数据查询、报表生成、数据处理、屏幕定义、代码生成、高层图形功能及电子表格等），每个工具都能使开发人员在高层次上定义软件的某些特性，并把开发人员定义的这些软件自动地生成为源代码。

这种方法需要四代语言（4GL）的支持。

4GL不同于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好，即使没有受过训练的非专业程序员，也能用它编写程序；它是一种声明式、交互式和非过程性编程语言。

4GL还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的数据库和应用程序生成器。

目前市场上流行的4GL（如Foxpro等）都不同程度地具有上述特征。

但4GL目前主要限于事务信息系统的中、小型应用程序的开发。

混合模型（hybridmodel）

过程开发模型又叫混合模型（hybridmodel），或元模型（meta-model）,把几种不同模型组合成一种混合模型，它允许一个项目能沿着最有效的路径发展，这就是过程开发模型（或混合模型）。

实际上，一些软件开发单位都是使用几种不同的开发方法组成他们自己的混合模型。

RAD模型

快速应用开发（RAD）模型是一个增量型的软件开发过程模型。

强调极短的开发周期。

RAD模型是瀑布模型

采用RAD模型的软件过程

的一个“高速”变种，通过大量使用可复用构件，采用基于构件的建造方法赢得快速开发。

如果需求理解得好且约束了项目的范围，随后是数据建模、过程建模、应用生成、测试及反复。

采用RAD模型的软件过程如右图所示。

RAD模型各个活动期所要完成的任务如下。

（1）业务建模：

以什么信息驱动业务过程运作？

要生成什么信息？

谁生成它？

信息流的去向是哪里由谁处理？

可以辅之以数据流图。

（2）数据建模：

为支持业务过程的数据流找数据对象集合，定义数据对象属性，与其他数据对象关系构成数据模型，可辅之以E-R图。

（3）过程建模：

使数据对象在信息流中完成各业务功能。

创建过程以描述数据对象的增加、修改、删除、查找，即细化数据流图中的处理框。

（4）应用程序生成：

利用第四代语言（4GL）写出处理程序，重用已有构件或创建新的可重用构件，利用环境提供的工具自动生成并构造出整个应用系统。

（5）测试与交付，由于大量重用，一般只做系统测试，但新创建的构件还是要测试的。

[1]

各种模型的比较

每个软件开发组织应该选择适合于该组织的软件开发模型，并且应该随着当前正在开发的特定产品特性而变化，以减小所选模型的缺点，充分利用其优点，下表列出了几种常见模型的优缺点。

各种模型的优点和缺点

瀑布模型：

也称软件生存周期模型。

它在软件工程中占有重要地位，它提供了软件开发的基本框架，这比依靠“个人技艺”开发软件好得多。

它有利于大型软件开发过程中人员的组织、管理，有利于软件开发方法和工具的研究与使用，从而提高了大型软件项目开发的质量和效率。

缺点：

一是个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增

加了工作量；二是由于开发模型是线性的用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而卡增加了开发的风险；三是早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重后果。

原型模型：

开发人员和用户在“原型”上达成一致。

这样一来，可以减少

设计中的错误和开发中的风险，也减少了对用户培训的时间，而提高了系统的实用、正确性以及用户的满意程度。

缩短了开发周期，加快了工程进度。

降低成本。

缺点：

当告诉用户，还必须重新生产该产品时，用户是很难接受的。

这往往给工程继续开展带来不利因素。

不宜利用原型系统作为最终产品。

螺旋模型的优点:

1设计上的灵活性,可以在项目的各个阶段进行变更。

2以小的分段来构建大型系统,使成本计算变得简单容易。

3客户始终参与每个阶段的开发,保证了项目不偏离正确方向及项目的可控性。

缺点：

很难让用户确信这种演化方法的结果是可以控制的。

建设周期长，而软件技术发展比较快，所以经常出现软件开发完毕后，和当前的技术水平有了较大的差距，无法满足当前用户需求。

快速原型模型关注满足客户需求可能导致系统设计差、效率低，难于维护

增量模型开发早期反馈及时，易于维护需要开放式体系结构，可能会导致效率低下

螺旋模型风险驱动风险分析人员需要有经验且经过充分训练

三：

选择一个软件开发模型和工具安装并把各个功能操作并制作使用报告。

四：

阐述软件开发模型和工具的商业运营模式和开发成功的代表产品。