本書較好地體現(xiàn)了軟件工程的實用性，有較完整的軟件工程知識體系，有對工程概念、規(guī)則的生動說明，有與工程實踐相適應(yīng)的基于軟件生存周期的內(nèi)容編排，有基于案例的工程方法應(yīng)用；語言精簡、通俗易懂；

教學資源完備，書中案例均已基于主流軟件工具（Rose、Visio、PowerDesigner）建立模型，可作為教學或自學資源供讀者參考。

軟件工程是關(guān)于軟件產(chǎn)品研發(fā)與維護的工程方法學，是軟件開發(fā)者—軟件項目負責人、軟件分析師、軟件設(shè)計師、軟件程序員、軟件測試員研發(fā)與維護軟件時的作業(yè)指南。

20世紀60年代，軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展遭遇到了危機，出現(xiàn)了軟件研發(fā)成本進度難以控制，軟件產(chǎn)品不能滿足用戶需求，軟件程序容易出錯、難于維護等諸多危機現(xiàn)象。這樣的軟件危機引發(fā)了軟件研發(fā)者的心理恐慌，軟件工程即誕生于這樣的背景之下，其謀求對軟件研發(fā)維護能有方法上的指導，能有規(guī)則上的約束，以使得面對有待研發(fā)的復雜軟件系統(tǒng)，軟件開發(fā)者能更具預見力與自信心。

軟件工程影響著軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，軟件工程人才已越來越受到軟件業(yè)界的重視。可以看到的是，當前的軟件工程師已代替了早期的軟件程序員成為了軟件研發(fā)中的技術(shù)骨干。然而，軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不只是要求軟件工程師需要具備軟件工程知識與技能，還要求軟件研發(fā)的所有參與者—技術(shù)人員、管理人員、產(chǎn)品客戶都應(yīng)該具備一定的軟件工程知識與技能，由此軟件工程規(guī)則方法才能更順利地得以應(yīng)用。

軟件工程在隨軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而進步。目前軟件工程已是計算機科學領(lǐng)域中的一個重要分支，其已有了結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο蟮缺容^成熟的工程方法學體系，并已有了對技術(shù)、管理、經(jīng)濟的比較全面的工程方法支持。然而，直至今天，軟件工程還仍是處于成長過程中，仍然非常年輕，需要工程探索，需要逐步完善。

軟件工程的真正價值在于工程應(yīng)用與產(chǎn)生工程實效。本書編寫即充分考慮到了軟件工程的實用性，有對軟件工程概念、規(guī)則的生動說明，有與工程實踐相適應(yīng)的基于軟件生存周期的內(nèi)容編排，并有基于工程案例的工程方法應(yīng)用指導。

本書內(nèi)容由三個部分共16章組成。

第一部分是工程基礎(chǔ)（第1、2章），涉及軟件工程概況與軟件項目管理兩個方面的內(nèi)容。我們認為要學好軟件工程，首要的問題是學習者能對軟件工程有一個好的學習態(tài)度，這個部分即用于培養(yǎng)與樹立學習者的工程意識，并因此激發(fā)起學習者的工程學習熱情。

第二部分是工程過程（第3～9章），涉及一些主流的過程模式，并以軟件生存周期為線索，對軟件研發(fā)全過程進行了細節(jié)說明，包括：軟件需求分析、軟件概要設(shè)計、程序算法設(shè)計、軟件測試、軟件維護與進化等內(nèi)容。我們認為，以軟件生存周期為線索的內(nèi)容編排將有利于基于軟件項目的工程實踐與學以致用。

第三部分是工程方法（第10～16章），既包括主流的結(jié)構(gòu)化工程方法、面向?qū)ο蠊こ谭椒ā��?shù)據(jù)庫工程方法，也涉及一些非主流的工程方法，如敏捷工程方法、凈室工程方法等。諸多方法都通過案例進行了應(yīng)用說明。這個部分的核心內(nèi)容是面向?qū)ο蠊こ谭椒ǎ�有比較全面的基于UML的建模說明。第16章是一個較完整的面向?qū)ο蠊こ贪咐�，不僅有基于UML的分析設(shè)計建模，并通過C++、Java進行工程創(chuàng)建。

本書的重點是軟件分析與設(shè)計，并主要體現(xiàn)在分析設(shè)計建模上。對于分析設(shè)計建模，本書有以下方面的教學考慮，這有利于學習者更好地把握建模方法：

（1）學習建模不能僅限于識別圖形元素或看懂圖表，而應(yīng)該學會如何基于一定的流程，并通過一定的建模方法，對軟件問題進行模型演變，由此使軟件問題得解。因此，本書中無論結(jié)構(gòu)化建模還是面向?qū)ο蠼�模，其都有較好的基于案例的由分析到設(shè)計的全過程推演，以反映軟件系統(tǒng)構(gòu)建的嚴密性。

（2）結(jié)構(gòu)化分析中的數(shù)據(jù)流細化建模一直是一個學習難點，其實它也是一個實際建模中的應(yīng)用難點，即不知道如何進行功能細化。對此，本書基于功能樹的功能逐級分解，可使這個難點得到較好的處理，其具有教學意義，同時也有一定的工程參考價值。

（3）統(tǒng)一開發(fā)過程中的面向?qū)ο蠼�模是基于用例�?qū)動的，由此可使對系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分析能延伸到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、過程設(shè)計、界面設(shè)計、安裝部署。然而，以往的大多數(shù)教科書，僅局限于綱領(lǐng)性說明，而無實際建模演示，因此也就看不到用例驅(qū)動的實際價值。對此，本書有較好的基于案例的用例驅(qū)動建模過程說明，如分析中基于用例的活動建模，設(shè)計中基于用例的類結(jié)構(gòu)建模、對象協(xié)作建模，諸多案例無不體現(xiàn)出用例驅(qū)動的價值。

一些初學者認為，軟件工程是教條式理論。然而，它卻不應(yīng)該成為教條，只是有可能出現(xiàn)教條式教學。實際上，軟件工程有很強的工程實踐性，其一系列的方法規(guī)則就建立在工程實踐基礎(chǔ)上。無疑，這個實踐性必然會對軟件工程的教學提出要求，這就是有用、能用、實用。顯然，經(jīng)過軟件開發(fā)者長期的實踐與努力探索而獲得的工程方法肯定是有用的，值得認真學習。然而，有用還只能體現(xiàn)出軟件工程的知識特性，若要使這些知識轉(zhuǎn)化為學習者的能力，則必須能用。通常的看法是，案例教學有利于培養(yǎng)學習者能力。本書提供了較豐富的案例，其目的就在于培養(yǎng)學習者的能力，以使書中的知識能夠被用起來。軟件工程教學還要求實用，可用來解決實際問題。對此，可采取項目方式進行工程實踐，這有利于知識、能力與實際應(yīng)用的結(jié)合，由此可使軟件工程學習具備實用性。

還需要注意的是，基于項目的工程實踐的成效依賴于教師的精心組織。我們的建議是，可3～5人一組進行項目實踐，并以組為單位進行整體評價，但各成員應(yīng)有特定任務(wù)，以方便對各成員做個體評價。這種教學模式的好處是，既可考察學習者的團隊協(xié)作，又可體現(xiàn)學習者的個人學習成就。還由于是團隊合作學習，有利于調(diào)動學習者的工程實踐熱情，能產(chǎn)生更好的工程實踐效果。

本書主要由曾強聰、趙歆編寫，陽王東、劉震、周新民、劉娜承擔了部分內(nèi)容的編寫工作。無疑，本書的創(chuàng)作是一件非常耗費心力的事情。首先是結(jié)構(gòu)，它應(yīng)該是嚴謹?shù)摹＝又�是語言，其應(yīng)該既嚴密又暢快，以便于閱讀，并能盡量吸引學習者去閱讀。接下來就是取舍內(nèi)容、定義概念、描述方法、設(shè)計案例等。

實際上，本書中的每一個細節(jié)都經(jīng)過反復推敲，因為畢竟是教科書，很擔心因工作疏忽而給學習者帶來誤導。然而，由于作者學識水平與時間都是有限的，因此書中難免有一些缺點和不足，對此特請廣大讀者批評指正，以使本書再版時能夠不斷完善。值得慶幸的是，軟件工程仍在不斷發(fā)展，因此本書的再版與完善也是一件很自然的事情。

編 者

2014年9月

第1章 軟件工程綜述 1
1.1 什么是軟件工程 1
1.2 軟件有什么特點 2
1.2.1 軟件特點 3
1.2.2 軟件分類 4
1.3 為什么會發(fā)生軟件危機 6
1.4 軟件工程技術(shù) 8
1.4.1 軟件過程 8
1.4.2 工程方法 9
1.4.3 軟件工具 9
1.5 軟件工程管理 10
1.5.1 項目計劃 10
1.5.2 人員組織 10
1.5.3 過程管理 11
1.5.4 產(chǎn)品管理 11
1.5.5 工程目標 11
1.6 主流軟件工程方法學 12
1.6.1 結(jié)構(gòu)化方法學 12
1.6.2 面向?qū)ο蠓椒▽W 12
1.7 常用軟件工具 15
1.7.1 Microsoft Visio 15
1.7.2 Sybase PowerDesigner 15
1.7.3 IBM Rational Rose 16
小結(jié) 17
習題 18
第2章 軟件項目管理 19
2.1 軟件研發(fā)團隊 19
2.1.1 軟件研發(fā)機構(gòu) 19
2.1.2 軟件項目小組 20
2.1.3 項目小組管理機制 21
2.2 軟件項目計劃 23
2.2.1 任務(wù)分配 23
2.2.2 進度計劃 24
2.2.3 項目計劃書 26
2.3 軟件項目成本估算 26
2.3.1 程序代碼行成本估算 27
2.3.2 軟件功能點成本估算 28
2.3.3 基于軟件過程的成本估算 31
2.4 軟件項目風險 32
2.4.1 風險類別 32
2.4.2 風險識別 33
2.4.3 風險評估 34
2.4.4 風險防范 35
2.5 項目文檔管理 36
2.5.1 文檔概念 36
2.5.2 文檔分類 37
2.5.3 軟件文檔與軟件生命周期之間
的關(guān)系 37
2.5.4 文檔的使用者 38
2.5.5 文檔編碼 39
2.5.6 文檔格式 39
2.6 項目配置管理 41
2.6.1 軟件配置概念 41
2.6.2 配置規(guī)劃 41
2.6.3 軟件變更控制 43
2.6.4 軟件版本控制 43
2.7 項目質(zhì)量管理 44
2.7.1 質(zhì)量標準 44
2.7.2 質(zhì)量計劃 45
2.7.3 質(zhì)量保證 45
2.7.4 質(zhì)量指標 46
小結(jié) 47
習題 48
第3章 軟件工程過程模式 50
3.1 軟件生存周期 50
3.1.1 軟件定義期 50
3.1.2 軟件開發(fā)期 51
3.1.3 軟件運行與維護期 52
3.2 瀑布模式 53
3.2.1 瀑布模式的特點 53
3.2.2 瀑布模式中的信息反饋 54
3.2.3 瀑布模式的作用 55
3.3 原型進化模式 55
3.3.1 軟件原型 55
3.3.2 原型進化過程 56
3.4 增量模式 57
3.4.1 增量開發(fā)過程 57
3.4.2 增量模式的優(yōu)越性 57
3.5 螺旋模式 58
3.6 迭代模式 59
3.7 組件復用模式 60
小結(jié) 61
習題 62
第4章 計算機系統(tǒng)工程 63
4.1 計算機系統(tǒng)特征 63
4.2 計算機體系結(jié)構(gòu) 64
4.2.1 主機結(jié)構(gòu) 64
4.2.2 客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 65
4.2.3 瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 65
4.3 系統(tǒng)前期分析 66
4.3.1 分析過程 67
4.3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模 68
4.3.3 系統(tǒng)工作流建模 68
4.4 項目可行性分析 70
4.4.1 評估內(nèi)容 71
4.4.2 評估報告 72
小結(jié) 73
習題 74
第5章 軟件需求分析 75
5.1 需求分析任務(wù) 75
5.1.1 分析內(nèi)容 75
5.1.2 分析過程 76
5.1.3 任務(wù)承擔者 76
5.2 獲取用戶需求 77
5.2.1 識別用戶 77
5.2.2 從調(diào)查中收集用戶需求 79
5.2.3 建立需求規(guī)約 81
5.3 建立需求模型 82
5.3.1 業(yè)務(wù)域模型 83
5.3.2 業(yè)務(wù)流模型 83
5.4 定義與驗證軟件規(guī)格 84
5.4.1 軟件規(guī)格定義 84
5.4.2 軟件需求驗證 85
5.4.3 通過原型驗證用戶需求 85
5.4.4 通過評審驗證產(chǎn)品規(guī)格 86
5.5 需求規(guī)格說明書 86
小結(jié) 87
習題 88
第6章 軟件概要設(shè)計 89
6.1 概要設(shè)計任務(wù) 89
6.1.1 基本任務(wù) 89
6.1.2 設(shè)計過程 90
6.2 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計 91
6.2.1 軟件系統(tǒng)支持環(huán)境 91
6.2.2 軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 92
6.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 96
6.3.1 動態(tài)程序數(shù)據(jù) 96
6.3.2 靜態(tài)存儲數(shù)據(jù) 96
6.4 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 96
6.4.1 程序模塊 97
6.4.2 模塊獨立性 99
6.4.3 結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu) 103
6.4.4 面向?qū)ο蟪绦蚪Y(jié)構(gòu) 104
6.5 概要設(shè)計說明書 105
小結(jié) 107
習題 107
第7章 程序算法設(shè)計與編碼 109
7.1 程序結(jié)構(gòu)化流程控制 109
7.2 程序算法設(shè)計工具 110
7.2.1 程序流程圖 110
7.2.2 NS圖 110
7.2.3 PAD圖 112
7.2.4 PDL語言 113
7.3 程序算法復雜度評估 114
7.3.1 程序算法復雜度 114
7.3.2 McCabe方法 114
7.4 程序編碼 116
7.4.1 編程語言 116
7.4.2 編程規(guī)范 118
7.4.3 程序運行效率 120
小結(jié) 121
習題 121
第8章 軟件測試 123
8.1 測試目的、計劃與方法 123
8.1.1 測試目的 123
8.1.2 測試計劃 123
8.1.3 測試方法 124
8.2 測試任務(wù) 125
8.2.1 單元測試 125
8.2.2 集成測試 127
8.2.3 確認測試 129
8.3 測試用例 130
8.3.1 白盒測試用例設(shè)計 130
8.3.2 黑盒測試用例設(shè)計 132
8.4 面向?qū)ο蟪绦驕y試 134
8.4.1 面向?qū)ο髥卧獪y試 134
8.4.2 面向?qū)ο蠹�成測試 134
8.4.3 面向?qū)ο蟠_認測試 135
8.5 程序調(diào)試 135
8.5.1 診斷方法 135
8.5.2 調(diào)試策略 136
8.6 測試工具 137
8.6.1 測試數(shù)據(jù)生成程序 137
8.6.2 動態(tài)分析程序 137
8.6.3 靜態(tài)分析程序 137
小結(jié) 137
習題 138
第9章 軟件維護與再工程 140
9.1 軟件維護分類 140
9.2 軟件可維護性 141
9.2.1 軟件可維護性評估 141
9.2.2 如何提高軟件的可維護性 141
9.3 軟件維護實施 142
9.3.1 維護機構(gòu) 142
9.3.2 維護過程 143
9.4 軟件再工程 145
9.4.1 逆向工程 145
9.4.2 重構(gòu)工程 146
9.4.3 正向工程 146
小結(jié) 146
習題 147
第10章 結(jié)構(gòu)化分析建模 148
10.1 結(jié)構(gòu)化分析 148
10.2 功能層級圖 149
10.3 數(shù)據(jù)流圖與功能建模 149
10.3.1 數(shù)據(jù)流圖 149
10.3.2 數(shù)據(jù)流細化 151
10.3.3 功能建模 152
10.3.4 數(shù)據(jù)字典 154
10.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與行為建模 156
小結(jié) 158
習題 159
第11章 結(jié)構(gòu)化設(shè)計建模 162
11.1 建模語言 162
11.1.1 程序結(jié)構(gòu)圖 162
11.1.2 HIPO圖 163
11.1.3 框架偽碼 164
11.2 基于數(shù)據(jù)流的程序結(jié)構(gòu)映射 165
11.2.1 變換流映射 165
11.2.2 事務(wù)流映射 167
11.2.3 混合流映射 168
11.3 程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化 170
11.4 設(shè)計舉例 173
小結(jié) 179
習題 179
第12章 面向?qū)ο蠓治鼋��?181
12.1 面向?qū)ο蠊こ谭椒?181
12.1.1 面向?qū)ο蠊こ探�模方�?181
12.1.2 UML建模語言 182
12.2 用例建模 185
12.2.1 圖形元素 185
12.2.2 參與者關(guān)系 186
12.2.3 用例關(guān)系 186
12.2.4 用例建模舉例 188
12.3 活動建模 190
12.3.1 圖形元素 190
12.3.2 業(yè)務(wù)級活動建模 191
12.3.3 用例級活動建模 192
12.4 類分析建模 193
12.4.1 實體類 193
12.4.2 實體類關(guān)系 194
11.4.3 類分析建模舉例 197
小結(jié) 198
習題 198
第13章 面向?qū)ο笤O(shè)計建模 200
13.1 面向?qū)ο笤O(shè)計方法 200
13.1.1 面向?qū)ο笤O(shè)計特點 200
13.1.2 基于UML的設(shè)計建模 202
13.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 203
13.2.1 確定系統(tǒng)構(gòu)架 203
13.2.2 設(shè)計類體 205
13.2.3 抽象類、接口及其用途 209
13.2.4 程序邏輯結(jié)構(gòu) 212
13.3 動態(tài)過程設(shè)計 217
13.3.1 協(xié)作圖 217
13.3.2 時序圖 219
13.3.3 狀態(tài)圖 221
13.4 物理裝配與部署 222
13.4.1 程序構(gòu)件圖 222
13.4.2 系統(tǒng)部署圖 224
小結(jié) 226
習題 227
第14章 數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計 229
14.1 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu) 229
14.1.1 基本體系結(jié)構(gòu) 229
14.1.2 基于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 231
14.1.3 數(shù)據(jù)庫分布應(yīng)用 232
14.1.4 SQL語言 232
14.2 數(shù)據(jù)庫分析建模 233
14.2.1 實體關(guān)系圖 233
14.2.2 基于工具的ER建模 234
14.2.3 商品訂購數(shù)據(jù)建模舉例 236
14.3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計 237
14.3.1 數(shù)據(jù)表 237
14.3.2 數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián) 237
14.3.3 數(shù)據(jù)索引 238
14.3.4 數(shù)據(jù)完整性 239
14.3.5 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)優(yōu)化 240
14.4 數(shù)據(jù)庫訪問設(shè)計 240
14.4.1 數(shù)據(jù)視圖 240
14.4.2 存儲過程 241
14.4.3 數(shù)據(jù)事務(wù) 241
小結(jié) 242
習題 242
第15章 非主流工程方法 244
15.1 敏捷工程方法 244
15.1.1 敏捷價值觀 244
15.1.2 敏捷工程法則 245
15.1.3 敏捷過程特點 245
15.1.4 敏捷設(shè)計原則 246
15.1.5 極限編程 246
15.1.6 自適應(yīng)軟件開發(fā) 247
15.1.7 動態(tài)系統(tǒng)開發(fā)方法 248
15.2 凈室工程方法 248
15.2.1 工程策略 249
15.2.2 盒結(jié)構(gòu)建模 249
15.2.3 程序正確性驗證 251
15.3 Jackson程序設(shè)計方法 253
15.3.1 設(shè)計步驟 254
15.3.2 設(shè)計舉例 255
15.4 Z語言形式化規(guī)格說明 258
15.4.1 Z語言特點 258
15.4.2 Z語言應(yīng)用舉例 259
小結(jié) 261
習題 262
第16章 “象棋對壘程序系統(tǒng)”工程案例 263
16.1 系統(tǒng)分析 263
16.1.1 基本需求說明 263
16.1.2 功能用例分析 263
16.1.3 任務(wù)活動分析 265
16.2 系統(tǒng)設(shè)計 266
16.2.1 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計 266
16.2.2 類結(jié)構(gòu)設(shè)計 266
16.2.3 對象交互設(shè)計 268
16.2.4 棋局對壘界面設(shè)計 272
16.2.5 系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計 273
16.3 程序框架清單 274
16.3.1 客戶端程序 274
16.3.2 服務(wù)器程序 279
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