常見的軟件開發(fā)模型
2008-03-13 17:14:44
軟件工程的主要環(huán)節(jié)包括人員管理、項目管理,、需求分析,、系統(tǒng)設計、程序設計,、測試,、維護等，如圖1.5所示,。軟件開發(fā)模型是對軟件過程的建模,，即用一定的流程將各個環(huán)節(jié)連接起來，并可用規(guī)范的方式操作全過程，好比工廠的生產(chǎn)線,。
 圖1.5 軟件工程的主要環(huán)節(jié)
邊做邊改模型（Build-and-Fix Model）
遺憾的是,，許多產(chǎn)品都是使用"邊做邊改"模型來開發(fā)的。在這種模型中,，既沒有規(guī)格說明,，也沒有經(jīng)過設計，軟件隨著客戶的需要一次又一次地不斷被修改,，如圖1.6所示,。
 圖1.6 邊做邊改模型
在這個模型中，開發(fā)人員拿到項目立即根據(jù)需求編寫程序,，調(diào)試通過后生成軟件的第一個版本,。在提供給用戶使用后，如果程序出現(xiàn)錯誤,，或者用戶提出新的要求,，開發(fā)人員重新修改代碼，直到用戶滿意為止,。
這是一種類似作坊的開發(fā)方式,，對編寫幾百行的小程序來說還不錯，但這種方法對任何規(guī)模的開發(fā)來說都是不能令人滿意的,，其主要問題在于：
?。?） 缺少規(guī)劃和設計環(huán)節(jié)，軟件的結(jié)構(gòu)隨著不斷的修改越來越糟,，導致無法繼續(xù)修改,；
（2） 忽略需求環(huán)節(jié),，給軟件開發(fā)帶來很大的風險,；
（3） 沒有考慮測試和程序的可維護性,，也沒有任何文檔,，軟件的維護十分困難。
瀑布模型（Waterfall Model）
1970年Winston Royce提出了著名的"瀑布模型",，直到80年代早期,，它一直是唯一被廣泛采用的軟件開發(fā)模型。
瀑布模型如圖1.7所示,，它將軟件生命周期劃分為制定計劃,、需求分析、軟件設計,、程序編寫,、軟件測試和運行維護等六個基本活動，并且規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序,，如同瀑布流水,，逐級下落。
圖1.7 瀑布模型
在瀑布模型中,，軟件開發(fā)的各項活動嚴格按照線性方式進行,，當前活動接受上一項活動的工作結(jié)果，實施完成所需的工作內(nèi)容,。當前活動的工作結(jié)果需要進行驗證,，如果驗證通過，則該結(jié)果作為下一項活動的輸入,，繼續(xù)進行下一項活動,，否則返回修改。
瀑布模型強調(diào)文檔的作用,，并要求每個階段都要仔細驗證,。但是，這種模型的線性過程太理想化,，已不再適合現(xiàn)代的軟件開發(fā)模式,，幾乎被業(yè)界拋棄，其主要問題在于：
?。?） 各個階段的劃分完全固定,，階段之間產(chǎn)生大量的文檔，極大地增加了工作量,；
?。?） 由于開發(fā)模型是線性的,，用戶只有等到整個過程的末期才能見到開發(fā)成果,，從而增加了開發(fā)的風險；
?。?） 早期的錯誤可能要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn),，進而帶來嚴重的后果。
我們應該認識到,，"線性"是人們最容易掌握并能熟練應用的思想方法,。當人們碰到一個復雜的"非線性"問題時，總是千方百計地將其分解或轉(zhuǎn)化為一系列簡單
的線性問題,，然后逐個解決,。一個軟件系統(tǒng)的整體可能是復雜的，而單個子程序總是簡單的,，可以用線性的方式來實現(xiàn),，否則干活就太累了。線性是一種簡潔，簡潔
就是美,。當我們領(lǐng)會了線性的精神,，就不要再呆板地套用線性模型的外表，而應該用活它,。例如增量模型實質(zhì)就是分段的線性模型,，螺旋模型則是接連的彎曲了的線
性模型，在其它模型中也能夠找到線性模型的影子,。
快速原型模型（Rapid Prototype Model）
快速原型模型的第一步是建造一個快速原型,，實現(xiàn)客戶或未來的用戶與系統(tǒng)的交互，用戶或客戶對原型進行評價,，進一步細化待開發(fā)軟件的需求,。通過逐步調(diào)整原型使其滿足客戶的要求，開發(fā)人員可以確定客戶的真正需求是什么,；第二步則在第一步的基礎上開發(fā)客戶滿意的軟件產(chǎn)品,。
顯然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺點,，減少由于軟件需求不明確帶來的開發(fā)風險,，具有顯著的效果。
快速原型的關(guān)鍵在于盡可能快速地建造出軟件原型,，一旦確定了客戶的真正需求,，所建造的原型將被丟棄。因此,，原型系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不重要,，重要的是必須迅速建立原型，隨之迅速修改原型,，以反映客戶的需求,。
增量模型（Incremental Model）
與建造大廈相同，軟件也是一步一步建造起來的,。在增量模型中,，軟件被作為一系列的增量構(gòu)件來設計、實現(xiàn),、集成和測試,，每一個構(gòu)件是由多種相互作用的模塊所形成的提供特定功能的代碼片段構(gòu)成，如圖1.8所示,。
增量模型在各個階段并不交付一個可運行的完整產(chǎn)品,，而是交付滿足客戶需求的一個子集的可運行產(chǎn)品。整個產(chǎn)品被分解成若干個構(gòu)件,，開發(fā)人員逐個構(gòu)件地交付
產(chǎn)品,，這樣做的好處是軟件開發(fā)可以較好地適應變化,，客戶可以不斷地看到所開發(fā)的軟件，從而降低開發(fā)風險,。但是,，增量模型也存在以下缺陷：
（1） 由于各個構(gòu)件是逐漸并入已有的軟件體系結(jié)構(gòu)中的,，所以加入構(gòu)件必須不破壞已構(gòu)造好的系統(tǒng)部分,，這需要軟件具備開放式的體系結(jié)構(gòu)。
?。?） 在開發(fā)過程中,，需求的變化是不可避免的。增量模型的靈活性可以使其適應這種變化的能力大大優(yōu)于瀑布模型和快速原型模型,，但也很容易退化為邊做邊改模型,，從而是軟件過程的控制失去整體性。
圖1.8 增量模型
在使用增量模型時,，第一個增量往往是實現(xiàn)基本需求的核心產(chǎn)品,。核心產(chǎn)品交付用戶使用后，經(jīng)過評價形成下一個增量的開發(fā)計劃,，它包括對核心產(chǎn)品的修改和一些新功能的發(fā)布,。這個過程在每個增量發(fā)布后不斷重復，直到產(chǎn)生最終的完善產(chǎn)品,。
例如,，使用增量模型開發(fā)字處理軟件?？梢钥紤],，第一個增量發(fā)布基本的文件管理、編輯和文檔生成功能,，第二個增量發(fā)布更加完善的編輯和文檔生成功能,，第三個增量實現(xiàn)拼寫和文法檢查功能，第四個增量完成高級的頁面布局功能,。
螺旋模型（Spiral Model）
1988年,，Barry Boehm正式發(fā)表了軟件系統(tǒng)開發(fā)的"螺旋模型"，它將瀑布模型和快速原型模型結(jié)合起來,，強調(diào)了其他模型所忽視的風險分析，特別適合于大型復雜的系統(tǒng),。
如圖1.9所示,，螺旋模型沿著螺線進行若干次迭代，圖中的四個象限代表了以下活動：
?。?） 制定計劃：確定軟件目標,，選定實施方案,，弄清項目開發(fā)的限制條件；
?。?） 風險分析：分析評估所選方案,，考慮如何識別和消除風險；
?。?） 實施工程：實施軟件開發(fā)和驗證,；
（4） 客戶評估：評價開發(fā)工作,，提出修正建議,，制定下一步計劃。
螺旋模型由風險驅(qū)動,，強調(diào)可選方案和約束條件從而支持軟件的重用,，有助于將軟件質(zhì)量作為特殊目標融入產(chǎn)品開發(fā)之中。但是,，螺旋模型也有一定的限制條件,，具體如下：
（1） 螺旋模型強調(diào)風險分析,，但要求許多客戶接受和相信這種分析,，并做出相關(guān)反應是不容易的，因此,，這種模型往往適應于內(nèi)部的大規(guī)模軟件開發(fā),。
（2） 如果執(zhí)行風險分析將大大影響項目的利潤,，那么進行風險分析毫無意義,，因此，螺旋模型只適合于大規(guī)模軟件項目,。
?。?） 軟件開發(fā)人員應該擅長尋找可能的風險，準確地分析風險,，否則將會帶來更大的風險,。
圖1.9 螺旋模型
一個階段首先是確定該階段的目標，完成這些目標的選擇方案及其約束條
件,，然后從風險角度分析方案的開發(fā)策略,，努力排除各種潛在的風險，有時需要通過建造原型來完成,。如果某些風險不能排除,，該方案立即終止，否則啟動下一個開
發(fā)步驟,。最后,，評價該階段的結(jié)果,，并設計下一個階段。
各種模型的比較
每個軟件開發(fā)組織應該選擇適合于該組織的軟件開發(fā)模型,，并且應該隨著當前正在開發(fā)的特定產(chǎn)品特性而變化,，以減小所選模型的缺點，充分利用其優(yōu)點,，下表列出了幾種常見模型的優(yōu)缺點,。
|
模型 |
優(yōu)點 |
缺點 |
| 瀑布模型 |
文檔驅(qū)動 |
系統(tǒng)可能不滿足客戶的需求 |
| 快速原型模型 |
關(guān)注滿足客戶需求 |
可能導致系統(tǒng)設計差、效率低,，難于維護 |
| 增量模型 |
開發(fā)早期反饋及時,，易于維護 |
需要開放式體系結(jié)構(gòu)，可能會設計差,、效率低 |
| 螺旋模型 |
風險驅(qū)動 |
風險分析人員需要有經(jīng)驗且經(jīng)過充分訓練 |
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