软件工程导论(A01-2).ppt

第第1 1章章 软件工程导论（软件工程导论（2 2 ） 工程师的使命：解决问题 要点1：工程方法含有5个步骤 1.1.明确问题；明确问题； 2.2.分析问题；分析问题； 3.3.寻找解决方案；寻找解决方案； 4.4.选定合适的解决方案；选定合适的解决方案； 5.5.详细说明解决方案。详细说明解决方案。 要点2：工科的科研活动，主要是为解决问题的求解活 动。 最佳的工科教育，是培养学生最佳的工科教育，是培养学生“ “拥有解决一切问题的能力拥有解决一切问题的能力” ” 这显然预示着这显然预示着“ “终生教育终生教育” ”的理念。的理念。 但是，首先要明确什么是问题以及和问题相关的问 题： 什么是问题？怎样认识问题？什么是问题？怎样认识问题？ 怎样求解问题？怎样求解问题？ 问题范围太广太复杂，找不到解决问题的答案的时候，又问题范围太广太复杂，找不到解决问题的答案的时候，又 该怎么办？该怎么办？ 你认为是问题，别人不这样看，你该怎么办？你认为是问题，别人不这样看，你该怎么办？ 问题为何得不到解决？问题为何得不到解决？ 解决问题的过程是什么？还会遇到什么问题？解决问题的过程是什么？还会遇到什么问题？ 4 要点3：所谓“问题”，即指“目标与现实之间存在的障 碍（差距）”。 即在你努力使现实接近目标时，妨碍你接近目标的根源即在你努力使现实接近目标时，妨碍你接近目标的根源 和现象。和现象。注意，不要直接把目标当作问题，那会妨碍注意，不要直接把目标当作问题，那会妨碍 你明确问题。你明确问题。 解释 目标，是我们思考的对象，即现象应有的理想状态。目标，是我们思考的对象，即现象应有的理想状态。 现实（现状），是思考的对象在设想的时间点所呈现出现实（现状），是思考的对象在设想的时间点所呈现出 （或设定的）的状态。（或设定的）的状态。 解决问题就是：设定目标，认清情况，在约定的范围内解决问题就是：设定目标，认清情况，在约定的范围内 消除那些可以消除的障碍。消除那些可以消除的障碍。 5 图 问题是什么 6 重要提示：教科书上的复习题、练习题， 不是我们所说的工程学科要解决问题。因 为目的不同，通常如： 以考察概念的认知和理解为目的以考察概念的认知和理解为目的 以实践或训练某种技能或方法为目的以实践或训练某种技能或方法为目的 以复习和加深印象为目的以复习和加深印象为目的 要点4：拥有问题，是成功的开端 让问题存在于我们的意识中让问题存在于我们的意识中如果有人感觉不到任如果有人感觉不到任 何问题，那么这个人要么是没有理想（目标），要么何问题，那么这个人要么是没有理想（目标），要么 是没有未来，抑或两者都没有。是没有未来，抑或两者都没有。 怎样认识问题？ 1.1.理解问题所作用的主体，以及该主体的目标是什么理解问题所作用的主体，以及该主体的目标是什么 如：”软件不好用”的问题的主体是用户；“管理数据难 以整合”的问题的主体就是某些管理者；“怎样适应研究 生的学习与生活”的问题主体，显然是研究生本人。 1.1.问题的维度问题的维度即问题的大小，分为：价值、时间、即问题的大小，分为：价值、时间、 空间。这也是给问题下定义的基本内容。空间。这也是给问题下定义的基本内容。 8 问题描述示例 在教材第12章中，首先给出了一个判断是不是 问题的方法即：用关于问题的决策和那个问 题对接！因为每个决策都必然对应着要解决的 一个问题。 问题是要导致决策活动的主要原因。问题是要导致决策活动的主要原因。 典型的问题语句 探究式的探究式的怎样怎样 ，如何，如何 ，怎么办？，怎么办？ 选择式的选择式的哪个，哪种，更哪个，哪种，更 ，最，最 ，能，能 质疑式的质疑式的为什么？为什么？ 9 示例：软件工程中的问题 经常在文字表述中以“XXX问题”来适度抽象 出问题所在的范围，如： 复杂软件系统的问题复杂软件系统的问题 安全问题安全问题 最终用户问题最终用户问题 可用性问题可用性问题 不稳定问题不稳定问题 沟通问题沟通问题 优化问题优化问题 设计问题设计问题 版本问题版本问题 10 示例：应用领域的问题 战略问题 管理问题 财务问题 协同问题 政策问题 效率问题 营销问题 欺诈问题 法律问题 隐私问题 安全问题 物流问题 优先级问题 。 在本教材第一章，出现了68处“问题” 工程师通常面临的问题 当时的问题 可能出现的问题 在研问题 基于问题的 具体问题 某个问题 更多的问题 基本问题 更有挑战的问题 12 示例：面向服务的体系结构（SOA）中的 一些问题 需要构建哪些服务？必要性问题 每个服务需要封装哪些逻辑？设计问题 需要使用什么建模工具完成分析？手段 问题 如何将业务流程安装在基础架构中？ 设 计问题 应该在多长时间内为用户的应用程序的先前 版本提供支持？服务问题 13 在面向服务的分析阶段，如何从已建模的服务候 选中派生出物理的服务接口定义？建模问题 应该构建哪些类型的服务，并且应该如何将它们 组织到服务层次中去？建模问题 如何定义第一代标准以最好地支持SOA？标 准问题 可利用的扩展所提供的什么特性是SOA所需要的 ？目标问题 要点5：给问题下定义，必须明确三点：价值、限制、 范围 1.明确问题的价值 即解决问题的动机。如效益、影响等方面的重要性、必要即解决问题的动机。如效益、影响等方面的重要性、必要 性、关键性等；性、关键性等； 1.明确解决问题时被允许的时间以及解决方案的有效 期 即实效性、反复性、突破性、基础性、新颖性、创造性等即实效性、反复性、突破性、基础性、新颖性、创造性等 ，以及科研周期、项目期限等风险因素。，以及科研周期、项目期限等风险因素。 1.明确解决过程与解决方案的空间范围 即涉及的人员、岗位和领域、问题的影响范围、解决问题即涉及的人员、岗位和领域、问题的影响范围、解决问题 的任务大小，资源情况等。的任务大小，资源情况等。 注意：切不可盲目追求“所有范围内永远有效的答案 ” 15 要点6：问题的复杂性来自目标的层次性和间接性 目标的层次性造成问题的复杂性： 发现了一个目标，但接着发现它只是多层目标中的一个发现了一个目标，但接着发现它只是多层目标中的一个 。 目标并不是单一存在的，而是作为有层次的相互关联的目标并不是单一存在的，而是作为有层次的相互关联的 目标群存在的。目标群存在的。 目标的间接性也会造成问题的复杂性： 手段也是目标？手段也是目标？工科应用类课题易犯的毛病。工科应用类课题易犯的毛病。 这是单纯技术观点的思想基础。因为，某种手段的采这是单纯技术观点的思想基础。因为，某种手段的采 用，往往会给人以满足感。因而，人们常常会拘泥于采用，往往会给人以满足感。因而，人们常常会拘泥于采 用某种特定的手段（认为手段具有内在的价值）。用某种特定的手段（认为手段具有内在的价值）。 16 关于什么是问题，需要区别目标与手段 关键在于获取应用领域的知识，理解用户的准 确需求（目标）不是内在的能力，而是外在 的价值。 17 要点7：构成问题的要素是价值和事实这两个方面的 信息 1.价值信息即基于不同观点和标准的评价信息。 2.事实信息现有的事实信息是判断问题存在与否的 客观依据所以科研工作首先是调研及文献阅读， 目的是采集到我们对课题目标（或待解决问题）的 事实依据。如查新。 问题的事实信息大致有三种： 1.1.报告的事实：通过他人的认识，再经过沟通手段等获取报告的事实：通过他人的认识，再经过沟通手段等获取 的事实，但有可能被歪曲或被掩盖。的事实，但有可能被歪曲或被掩盖。 2.2.想象的事实：带有主体的主观意愿和一定的客观推断。想象的事实：带有主体的主观意愿和一定的客观推断。 3.3.观察的事实：以某种客观的方法了解的事实，如实验、观察的事实：以某种客观的方法了解的事实，如实验、 检测、调试、开发、部署等活动中暴露出来的问题。检测、调试、开发、部署等活动中暴露出来的问题。 18 对事实认识产生偏差的原因 以我的观察，研究生认识问题的情况按下面 的排序 1.1.对问题的状况理解不足或缺乏依据，以至于无对问题的状况理解不足或缺乏依据，以至于无 法掌握事实。法掌握事实。 2.2.对把握事实的重要性认识不足。对把握事实的重要性认识不足。 3.3.对问题结构、原因属性、原因间相互关系的认对问题结构、原因属性、原因间相互关系的认 知出现错误。知出现错误。 4.4.先入为主，沟通不好，引起认知错误。先入为主，沟通不好，引起认知错误。 5.5.缺少认识事实的手段和工具。还有个人努力的缺少认识事实的手段和工具。还有个人努力的 程度。程度。 19 因问题描述与解决的手段带来的偏差 1.1.问题定义不充分（大小、难易程度定义不足问题定义不充分（大小、难易程度定义不足 ）。）。 2.2.没有解决问题的良好程序（没有程式化的解没有解决问题的良好程序（没有程式化的解 决方法）。决方法）。 3.3.方案不足（缺少替代方案，对特定替代方案方案不足（缺少替代方案，对特定替代方案 固执己见）。固执己见）。 4.4.问题的结构、大小与手段不相适应（问题的问题的结构、大小与手段不相适应（问题的 结构与模式不匹配）。结构与模式不匹配）。 20 认识问题&认识的偏差 观察到的事实 想像的事实 偏差偏差 （不好的观察所致（不好的观察所致 ） 偏差偏差 （不好的解释所致）（不好的解释所致） 偏差偏差 （不好的交流所致）（不好的交流所致）报告的事实 受众得到的事实 21 要点8：研究如何解决问题，需要先设立一个研 究的框架，由此探讨解决问题的一般方法。 强烈推荐一个解决问题的框架“问题解决三 角形”研究方法（见下图）。 22 “问题-观点-论证”三角形的意义 对于科研人员，这个过程恰恰就是 研究的过程 对于研究生，就是论文的研究和写 作过程，而且还是硕士论文的基本 结构。 硕士论文结构的三分法：硕士论文结构的三分法： 问题描述第1第2章 观点陈述第3第4章 论证研究第5第6章 结论综述第7章 23 问题 观点 论据 单循环情况 不信，试一试？ 在本课程的作业中使用在本课程的作业中使用“ “问题问题- -观点观点- -论据论据” ” 不是不是“ “试一试试一试” ”，而是必须做！，而是必须做！ 本节要点 要点1：“竞技场”案例的意义网络应用系 统的价值来自运营。 要点2：竞技场系统是游戏运营管理系统， 其作用是组织和举行基于网络的多用户游 戏（如联赛）。所以，竞技场系统还支持 任何一种新游戏的加入，让Internet上的 任何地方的人都可以参与和观看游戏。 解释：“竞技场”案例的意义网络应用系统的价 值来自运营 表面上看，现代游戏产业是基于电脑游戏产品而得到表面上看，现代游戏产业是基于电脑游戏产品而得到 繁荣与发展的。但是，本质上是依赖于大量的网络用繁荣与发展的。但是，本质上是依赖于大量的网络用 户的参与才得以形成。户的参与才得以形成。 进入进入2121世纪，出现了一些网络游戏运营平台。例如世纪，出现了一些网络游戏运营平台。例如 绿色竞技场绿色竞技场内蒙古在线游戏互动平台，开始强调内蒙古在线游戏互动平台，开始强调 游戏的运营与服务功能：游戏的运营与服务功能： 玩家可以在Internet上运行各种市面上流行的多人联机游 戏。 游戏互动平台还可以记录和显示玩家的竞技结果，积分 排名。 在线交流，查看当前在线游戏状况，自动启动游戏等功 能设计。 但是，关于网络游戏，有三个最重要的事 实被大多数的游戏发行商和软件设计人员 所忽略/误解： 1.1.错误地仅为发行而设计错误地仅为发行而设计, , 而没有为售后而设而没有为售后而设 计。计。 2.2.网络游戏网络游戏9090% %的工作都是在发行后才开始的的工作都是在发行后才开始的 。 3.3.没有努力掌握玩家的期望，反而误导玩家对没有努力掌握玩家的期望，反而误导玩家对 游戏抱有不现实的期望。游戏抱有不现实的期望。 运营平台的功能和性能的重要性 网络游戏开发经验与教训： 过度注重游戏的兴奋度，忽视了游戏玩家的参与过度注重游戏的兴奋度，忽视了游戏玩家的参与 性。性。 在每周玩20小时的情况下，6个月后玩家都会对你 的游戏产生厌倦。除非在游戏运行6个月或12年 后再出一个全新的3A级游戏。 只要能够让玩家在游戏内结成团体，他就会留在只要能够让玩家在游戏内结成团体，他就会留在 游戏中。游戏中。 不要花太多时间在游戏功能上，而要下功夫做好交互机 制，减少或消除玩家和其他人一起游戏的困难，保持游 戏的长期运行。 客服的需求就是设计和开发中最重要的目标，因为，玩 家客户的满意度越高，游戏的运营成本就越低。 解释：竞技场系统是游戏运营管理系统，其作用 是组织和举行基于网络的多用户游戏（如联赛 ）。 从组织上看，竞技场是独立比赛，但组织者也可以从组织上看，竞技场是独立比赛，但组织者也可以 定义一种新的联赛风格，让选手参与一组比赛，并定义一种新的联赛风格，让选手参与一组比赛，并 能够统计胜利和失败（这样计算出谁赢了联赛），能够统计胜利和失败（这样计算出谁赢了联赛）， 以此计算出选手们的总排名。以此计算出选手们的总排名。 为了补偿运作费用，组织者也可以邀请潜在的赞助为了补偿运作费用，组织者也可以邀请潜在的赞助 商在比赛期间打广告。商在比赛期间打广告。 功能需求（简介） 游戏组织者可以定义一种新的联赛风格，描游戏组织者可以定义一种新的联赛风格，描 述选手如何对应于一组比赛，述选手如何对应于一组比赛， 系统应能够统计胜利和失败（这样计算出谁系统应能够统计胜利和失败（这样计算出谁 赢了联赛）来计算出选手们的总排名。赢了联赛）来计算出选手们的总排名。 为了补偿运作费用，组织者也可以邀请潜在为了补偿运作费用，组织者也可以邀请潜在 的赞助商在比赛期间打广告。的赞助商在比赛期间打广告。 内容：教材中含有“竞技场实例分析”一节的每一章 ： 第4章描写开发者如何根据客户提供的信息写 一个初始用例集合，即需求分析。 详细地定义竞技场联赛应如何组织和公布，以及选手详细地定义竞技场联赛应如何组织和公布，以及选手 应该如何申请新的联赛。这是需求获取过程，会提出应该如何申请新的联赛。这是需求获取过程，会提出 更多的问题并查找系统的歧义和遗漏的信息。更多的问题并查找系统的歧义和遗漏的信息。 第5章描述怎样从一个用例模型中构造一个对 象模型和一个行为模型，即系统分析。 考察怎样开发这些分析模型，以导出对用例模型的求考察怎样开发这些分析模型，以导出对用例模型的求 精和更多需求的发现。精和更多需求的发现。 案例串讲简要介绍 第7章选择客户/服务器体系结构来实现系统构架，即系 统设计。 讨论诸如数据存储和访问控制的问题。考虑在网上验证用户的不同讨论诸如数据存储和访问控制的问题。考虑在网上验证用户的不同 机制，找出需要存储的持久对象。机制，找出需要存储的持久对象。 第8章和第9章找出更多的解决方案域对象，以弥补系统 设计和实现之间的差距，即对象设计与接口设计。 选择设计模式，为解决具体问题而重用模板解决方法。例如，一种选择设计模式，为解决具体问题而重用模板解决方法。例如，一种 策略模式用来包装不同风格的联赛。策略模式用来包装不同风格的联赛。模式采用和接口设计模式采用和接口设计 第10章中把迄今为止已构建的UML模型转化为Java代码 ，并当发现新的优化问题时，重新检查对象设计，即将模型 映射为代码。阐述对象设计和实现之间的经常性重复活动。 魔兽世界 有有8 8个可以选择的种族：矮人，侏儒，人类，暗夜精灵个可以选择的种族：矮人，侏儒，人类，暗夜精灵 ，兽人，牛头人，巨魔和亡灵。，兽人，牛头人，巨魔和亡灵。 每个种族都有各自的种族特性以及可以选择的每个种族都有各自的种族特性以及可以选择的职业职业职业职业 。 8 8个种族还分成两个对立的阵营：个种族还分成两个对立的阵营：联联联联盟和部落盟和部落。 每个角色只能够和本方阵营的玩家交谈，组队和建立工会 。 整个世界中有些地方对于一方是友好的而对另外一方是敌 对的。 联盟 部落 据2007年数据 全球最受爱戴游戏厂商玻璃渣宣布，其旗下著名全球最受爱戴游戏厂商玻璃渣宣布，其旗下著名 网络游戏网络游戏魔兽世界魔兽世界全球玩家已经超越全球玩家已经超