《软件工具与环境》辅导.doc

软件工具与环境第1章辅导中央电大理工部（ 2002年10月09日）一、重点掌握的内容1软件开发工具的功能（1）认识与描述客观系统（2）存储及管理开发过程中的信息（3）代码的编写与生成（4）文档的编制或生成（5）软件项目的管理2软件开发工具的特性功能是指软件能做什么事，而性能则是指事情做到什么样的程度。前者是定性地说明能不能做的问题，告诉我们它能在软件开发工程中提供哪些帮助；后者则尽可能定量的说明软件开发工具能做到什么样的程度，说明这些支持或帮助的程度如何。当然，作为一般的软件来说，效率、响应速度等都是必须考虑的。但是，对于软件开发的工具来说，以下五项应当是特别重要的。（1）表达能力或描述能力（2）保持信息一致性的能力（3）使用的方便程度（4）工具的可靠性（5）对硬件和软件环境的要求3软件开发工具的分类（1）基于工作阶段的工具基于各个阶段对信息的需求不同，软件开发工具可分为三类：设计工具、分析工具、计划工具。设计工具是最具体的，它是指在实现阶段对人们提供帮助的工具。例如各种代码生成器、一般所说的第四代语言和帮助人们进行测试的工具（包括提供测试环境或测试数据）等，都属于设计工具之列。它是最直接的帮助人们编写与调试软件的工具。分析工具主要是指用于支持需求分析的工具，例如，帮助人们编写数据字典的、专用的数据字典管理系统（包括DEC公司的CDD,HP公司的Dictionary/3000)帮助人们绘制数据流程图的专用工具,帮助人们画系统结构图或ER图的工具等。他们不是直接帮助开发人员编写程序，而是帮助人们认识与表述信息需求与信息流程，从逻辑上明确软件的功能与要求。计划工具则是从更宏观的角度去看待软件开发。它不仅从项目管理的角度帮助人们组织与实施项目，把有关进度、资源、质量、验收情况等信息有条不紊地管理起来，而且考虑到了项目的反复循环、版本更新、实现了跨生命周期的信息管理与共享，为信息以及软件的复用创造了条件。（2）基于集成程度划分的工具集成化程度是用户接口一致性和信息共享的程度，是一个新的发展阶段。集成化的软件开发工具要求人们对于软件开发过程有更深入的认识和了解。开发与应用集成化的软件开发工具是应当努力研究与探索的课题，集成化的软件开发工具也常称为软件工作环境。（3）基于硬件、软件的关系划分的工具按与硬件和软件的关系，软件开发工具可以分为两类：依赖于特定计算机或特定软件（如某种数据库管理系统）和独立于硬件与其它软件的软件开发工具。一般来说，设计工具多是依赖于特定软件的，因为它生成的代码或测试数据不是抽象的，而是具体的某一种语言的代码或该语言所要求的格式的数据。而分析工具与计划工具则往往是独立于机器与软件的，集成化的软件开发工具常常是依赖于机器与软件的。（4）基于应用领域划分的工具按照应用领域的不同，应用软件可以分为事务处理、实时应用、嵌入式应用等。随着个人计算机与人工智能的发展，与这两个方面相联系的应用软件，也取得较大的进展。4软件开发环境软件开发环境是一组相关的软件工具的集合，将他们组织在一起,支持某种软件开发方法，软件开发环境又称之为集成式项目支持环境。（1）软件开发环境的特性 可用性 自动化程度 公共性 集成化程度 适应性 价值（2）软件开发环境的结构软件开发环境可分为四层：宿主层：它包括基本宿主硬件和基本宿主软件。核心层：一般包括工具组、环境数据库和会话系统基本层：一般包括最少限度的一组工具，如编译工具、编辑程序、调试程序、连接程序和装配程序等。这些工具都是由核心层来支援的。应用层：一特定的基本层为基础，但可包括一些补充工具，借以更好地支援各种应用软件的研制。二、一般掌握的内容1软件开发环境的分类软件开发环境的类型包括：(1)按研制目标分类针对各个不同应用领域的程序设计环境，如开发环境、项目管理环境、质量保证环境和维护环境等。(2)按环境结构来分类基于语言的环境，基于操作系统的环境和基于方法论的环境。(3)按工作模式分类交互式软件环境、批处理软件开发环境和个人分布式的环境等。2软件开发过程软件生存期也可以分为三个大的阶段：计划阶段、开发阶段和维护阶段。(1)计划阶段这里又可分两步：软件计划和需求分析。第一步，因为软件是计算机系统中一个子系统，这样不但要从确定的软件子系统出发，确定工作域，即确定软件总的目标、功能等；开发这样的软件系统需要哪些资源（人力和设备）。作出成本估算，而且还要求作出可行性分析，即在现有资源条件下能否实现这样的目标；最后要提出进度安排，并写出软件计划文档。上述问题都要进行管理评审。第二步，在管理评审通过以后，要确定系统定义和有效性标准（软件验收标准），写出软件需求说明书。还要开发一个初步用户手册，这里要进行技术评审。技术评审通过以后。再进行一次对软件计划的评审，因为这时对问题有了进一步的了解。而计划制定时，数据较少，且经验不足，所以对制定的计划需要进行多次修改，以尽量满足各种要求。然后再进入到开发阶段。(2)开发阶段开发阶段要经三个步骤：设计、编码和测试。首先对软件进行结构设计，定义接口，建立数据结构，规定标记。接着对每个模块进行过程设计、编码和单元测试。最后进行组合测试和有效性测试，对每一个测试用例和结果都要进行评审。(3)维护阶段首先要做的工作，就是配置评审，检查软件文档和代码是否齐全，两者是否一致，是否可以维护等，下面要确定维护组织和职责，并定义表明系统错误和修改报告的格式。维护可分为改正性维护、完善性维护和适应性维护等。维护内容广泛，有人把维护看成是第二次开发，不只是纠错。要适应环境的变化，就要扩充和改进，但不是建立新系统。维护的内容应该通知用户，要得到用户的认可。然后则可进入修改，修改不只是代码修改，必须要有齐全的修改计划、详细过程以及测试等文档。3常用开发环境目前，较流行的操作系统平台环境有Windows、UNIX和Linix等，(1) Windows98开发环境(2) Windows NT开发环境(3) Linux开发环境(4)Unix程序开发环境4软件开发环境与工具的发展方向（1）智能化（2）网络化（3）一体化（4）标准化5CASE 技术计算机辅助软件工程技术可以简单地定义为软件开发的自动化，通常简称为CASE（Computer Aided Software Engineering）技术。（1）CASE 工具CASE 工具不同于以往的软件工具，主要体现在以下的几个方面：支持专用的个人计算环境；使用图形功能对软件系统进行说明并建立文档；将软件生存期各阶段的工作连接在一起；收集和连接软件系统中从最初的需求到软件维护各个环节的所有信息；用人工智能技术实现软件开发和维护工作的自动化。（2）CASE的作用CASE有如下三大作用，这些作用从根本上改变了软件系统的开发方式。一个具有快速响应、专用资源和早期查错功能的交互式开发环境。对软件的开发和维护过程中的许多环节实现了自动化。通过一个强有力的图形接口，实现了直观的程序设计。软件工具与环境第2章辅导中央电大理工部（ 2002年10月09日）一、重点掌握的内容1PowerBuilder 6.0的功能（1）客户/服务器开发工具（2）面向对象的编程（3）支持多种关系数据库管理系统（4）丰富的数据表现风格（5）灵活快捷的数据转移方法（6）功能强大的调试器和多种调试方式2PowerBuilder对象（1）窗口及控件窗口和菜单是图形用户界面的两个基本要素，用户通过窗口向应用程序提供必要的数据、指示所需完成的工作，应用程序通过窗口显示运行状态和执行结果。菜单提供了应用程序安排多种操作与选项的便利途径。窗口与菜单结合在一起，既增加了程序的功能，又方便了用户的操作。窗口和菜单都是PowerBuilder的对象。窗口的属性决定了窗口的外观和行为（比如窗口底色、是否带标题栏、是否有边框等），它的事件说明了应用程序能够响应用户操作的操作类型，它的函数为程序控制窗口提供了简洁而安全的手段。除此之外，窗口还是其它PowerBuilder可视对象（比如按钮、编辑框、数据窗口控件等）的物理载体。窗口有多种类型，在应用程序使用具体窗口前，必须首先根据需要创建适宜的窗口，PowerBuilder开发环境的窗口画笔正是为此目的设计的。在窗口画笔中，能够以直观的、图形化的方式定义窗口、修改窗口、定义窗口的外观和行为，放置各种控件，编写窗口及其所附对象的事件处理程序等。完成了窗口定义后，程序中就可以重复使用它了。PowerBuilder 6.0提供了六种窗口类型，每种类型都有其特殊用途。主窗口弹出式窗口子窗口响应窗口MDI框架窗口控件(2)菜单对象菜单和菜单项都是PowerBuilder对象，它们也有一组确定其特征与行为的属性，实际上，菜单项的快捷键与图标是常用的两类属性，除此之外，菜单对象还有其它属性，比如：初始状态下菜单项是否显示、是否有效，用户选择菜单项后它的微帮助是什么，菜单项前面是否显示选中符号（P）等。通过设置属性能够有效、明确地控制菜单行为与外观。(3)数据窗口数据窗口是PowerBuilder提供给开发人员快速建立应用程序的强有力的工具，数据窗口包括两方面的内容：数据窗口对象和数据窗口控件。数据窗口对象主要用于展示数据并允许用户增删修改数据，数据窗口控件则把数据窗口对象放置到窗口上并呈现在用户面前。 3用户对象用户对象是拓展PowerBuilder功能的最灵活对象之一。利用用户对象，既可以扩展系统原有对象的功能，增加新的使用方法，又能够创建出高度可重用的自定义部件，在一个或多个应用程序中反复使用，缩减开发和维护的时间，进一步提高应用程序的开发效率。同时，对速度敏感的部分可以用C+开发，然后将其嵌入到PowerBuilder应用程序中。 PowerBuilder的用户对象分为两类(共六种)：可视用户对象：像按钮、编辑框那样具备可视的外观，主要完成应用程序与用户之间的信息交流；类用户对象：没有屏幕表现形式，它们主要用于封装和完成一定的业务逻辑。 （1）用户对象分类PowerBuilder的用户对象分两种类型： 可视用户对象 类用户对象可视用户对象：是个可重用控件或一组完成一定功能的控件。例如，可视用户对象可以由作为一个整体使用的几个按钮组成，每个按钮都可以有自己的事件处理程序，完成标准的处理功能。当这个用户对象定义之后，在应用程序需要这种用户对象的地方就可以反复使用它了。在某些时候或某些情况下，可能需要反复使用不具备可视部件的处理模块。可视用户对象有三种类型 标准可视用户对象 定制可视用户对象 外部可视用户对象类用户对象有三种类型 标准类用户对象 定制类用户对象 C+类用户对象 （2）创建新用户对象步骤创建标准可视用户对象创建定制可视用户对象创建外部可视用户对象创建定制类用户对象创建标准类用户对象 (3)使用可视用户对象 4利用PowerBuilder创建应用程序二、一般掌握的内容1窗口与用户对象间的通讯 窗口与用户对象之间往往需要交换信息。2用户事件PowerBuilde的窗口、控件、用户对象等都有一组系统预先定义好的事件，打开与前面所述的某对象相关联的代码编辑器后，在事件列表框中就会看到这组事件。一般来说，这些系统预定义事件能够满足应用程序的大多数需求。然而，有时候应用程序需要某种特殊控制，有时候应用程序需要在特定情况下执行某段代码，有时候应用程序中对象间需要灵活的通讯，此时，开发人员可以根据需要为对象定义自己的事件，这类事件就称做用户事件。 3数据库应用（1）应用程序开发步骤S1：系统分析和系统设计S2：系统开发S3：调试S4：测试S5：生成可执行文件（2） PowerScript编程语言不同的应用程序开发环境使用的编程语言也不同，PowerBuilder使用的编程语言叫做PowerScript。（3） 嵌入式SQL语句在PowerBuilder 6.0开发的应用程序中，绝大多数情况下（但并非所有情况）与数据库的交互操作都是通过数据窗口完成的，原因在于数据窗口以大量丰富的功能为应用程序的开发提供了十分便利的手段，然而数据窗口也不是万能的（比如程序中连接数据库就必须通过嵌入式SQL来完成），有时候需要在程序中直接使用SQL语句操作数据库，例如读取一条记录。针对这类应用需求，PowerScript提供了一整套嵌入式SQL语句。利用嵌入式SQL语句，能够在程序中灵活地操纵数据库。PowerScript支持在程序中使用嵌入式SQL语句，并且支持在SQL语句中使用具体数据库管理系统（DBMS）特有的SQL语句、函数和保留字，实际上，对这类语句，PowerBuilder 6.0在将其发送到DBMS之前，并不做任何处理，而由DBMS完成相应操作，最后PowerBuilder 6.0得到处理结果。软件工具与环境第3章辅导中央电大理工部（ 2002年10月09日）一、重点掌握内容1PowerDesigner 6.0的模块组成及其功能PowerDesigner由以下六个模块组成： ProcessAnalyst用于系统的需求分析，设计和构造数据流程图和数据字典。 DataArchitec用于对概念层和物理层的交互式数据库设计和构造。 AppModeler用于物理建模和应用对象及数据敏感组件的生成。 MetaWorks用于团队开发、信息共享和模型管理。 WarehouseArchitect用于数据仓库的设计和实现。 Viewer用于以只读的、图形化方式访问整个企业的模型信息。2PowerDesigner 6.0中的模型种类PowerDesigner 6.0中的模型共有四种：由ProcessAnalyst 模块生成的处理分析模型PAM；由DataArchitect 模块生成的概念模型CDM和物理模型PDM；以及由WarehouseArchitect模块产生的数据仓库模型WAM。在PowerDesigner中是将一个大型应用分成若干个项目，每个项目可以包括若干个PAM、CDM、PDM、和WAM模型，每个模型还可以包括若干子模型。3.Powerdesigner 6.0 中的对象特性在PowerDesigner6.0中的所有对象，包括项目、模型、子模型以及它们各自的组成成分均设置了一些属性来描述对象的特征，例如名称(Name)、代码(Code)、作者、建立日期、修改日期等等，这些属性又称为对象的特性。不同的对象，其包含的特性数目和内容也不同，并且一般情况下，一个对象的所有特性中只有名称和代码必须要求用户设置。4ProcessAna1ystProcessAna1yst是PowerDesigner中的一个用于设计信息系统处理分析模型PAM (Process Ana1yst Model) 的模块，ProcessAna1yst进行的工作对应于数据库系统设计中的需求分析阶段，PAM的主要组成部分是数据流图，它描述了信息系统中所用到的基本数据以及对这些数据的处理。采用PAM可以分析信息系统的功能，将组成系统的各个处理过程以一个树状的层次结构模型表示出来，并以此作为下一阶段概念模型设计和物理模型设计的基础。（1）ProcessAna1yst的基本功能ProcessAna1yst模块的基本功能是通过建立处理分析模型PAM帮助系统分析人员收集数据、编写数据字典，并绘制数据流图。具体包括如下功能：建立功能模型（OMT）和数据流图（DFD）；建立层次化的处理模型；定制和打印模型文档；从CDM中引入数据项；应用OLE技术链接和嵌入其他应用中的对象。（2）处理分析模型PAMPAM是对系统进行功能分析的处理分析模型，它不仅定义了各个系统元素的静态组成，还以简洁的符号清晰地表示了系统各元素之间的动态联系，描述了系统对数据的转换和处理功能。采用PAM可以分析系统的处理过程并将其以一个树状的层次结构模型表示出来。定义一个PAM，要定义数据的来源，数据的输出，对数据的处理，系统处理过程中要处理的数据和系统中传送的数据流。这些即是PAM中要定义和处理的主要对象，对于这些对象，可以进一步定义组成它们的数据项。在PAM中还允许定义商业规则来表示现实世界系统管理中应该遵守的规则，例如法令、客户需求和内部规章等，进而表示对数据的处理要求和指导模型的设计。还可以用来定义对特定对象的安全性完整性检查要求。使用PAM的报表功能可以将构成数据流程图的各个对象的组成以及相应的商业规则打印出来，形成初步的数据字典，并在以后进一步完善。（3）处理分析模型中对象特性在PowerDesigner中对每个对象均设立一些属性来表示对象的特有性质，通常为对象名称、代码、标识、描述等。不同的对象设立的属性也略有不同。PowerDesigner是在特性窗口中显示数据字典中对象的特性。特性窗口的标题标明了所显示的对象的类型。例如：Model Properties说明了显示的是模型的特性。（4）处理分析模型中的对象列表列表用于显示同类的对象。例如，可以显示数据项的列表或者域的列表。列表窗口的标题表明了列出的对象的类型。如List of Data Items表明了该窗口列出的是数据项。在列表窗口中还可以改动一个或多个列表对象的特性。 （5）处理分析模型中的工具面板工具面板中各个小按钮快速地提供了建立和修改模型所需的功能。对于不同的建模方法，工具面板中的符号也会有一些不同。将结合对工具按钮的使用具体介绍各工具按钮的功能。（6）建立PAM模型的基本步骤S1： 建立一个新的PAM模型框架。S2：输入模型特性并为新的PAM模型设置选项。S3：在新的PAM模型中建立对象，包括： 处理过程；外部实体；数据流；数据存储。S4： 对模型中对象定义商业规则。S5：为模型对象定义组成的数据项。S6：对根处理过程进一步分解。S7： 检查与合并PAM模型。5ProcessAna1yst应用（1）建立根处理模型新建模型建立并定义处理过程建立并定义外部实体在对象间建立数据流（2）分解根处理模型根处理模型是处理层次中的最顶层。可以被分解为若干个子处理。（3）建立控制流控制流连接的两端都是处理过程。掌握建立控制流的过程。二、一般掌握的内容1概念数据模型（CDM）和物理数据模型（PDM）概念数据模型即E-R图，它将现实的应用抽象为实体和实体之间的联系。DataArchitect为概念数据模型规定了域、数据项、实体、实体属性、联系和继承链等数据对象，以进行概念层次上的设计。物理数据模型针对某种DBMS定义了物理层次上的表、域、列、参照、码、索引、视图、扩展属性和检查参数等数据对象。2DataArchitect功能 用实体-关系图为信息系统建模。在DataArchitect中，这种实体关系图叫作概念数据模型（CDM），这是概念层次上的建模。 基于某一数据库管理系统生成相应的物理数据模型（PDM），这是物理层次上的建模。 定制物理数据模型以满足物理上和性能上的要求，这是对物理数据模型的维护。 为目标数据库管理系统生成一个数据库创建脚本。 如果目标数据库支持，生成参照完整性触发器。 定制并打印模型报告，生成CDM和PDM的设计文档。 从现有数据库和应用进行反向工程，对CDM及PDM进行维护。 为物理数据模型的对象定义扩展属性，利用扩展属性在4GL用户界面和PDM之间传递信息，实现数据库设计与用户界面的接口。 3商业规则概念数据模型和物理数据模型也涉及商业规则。商业规则在概念层次上可以引导CDM的建立，说明与模型有关的信息，它适用于那些用其他方法无法模型化的信息。在从CDM生成PDM的过程中，商业规则直接转换到PDM中。可以在PDM中进一步修改商业规则以适应物理条件。商业规则以文字描述开始，随着设计的进展，模型从PAM、CDM最终到PDM，可通过增加表达式来完善规则，表达式的语法依赖于目标数据库和使用的4GL。(1)将表达式附在商业规则上的具体做法(2)编辑商业规则表达式的具体做法(3)生成效验规则表达式的具体做法(4)向触发器或存储过程中插入规则表达式向触发器中插入规则表达式的具体做法4 建模工具 无论是建立CDM还是建立PDM都要通过一系列工具来实现,这些工具被组织在位于DataArchitect工作区之上的工具面板之中。二者使用的工具面板几乎是相同的。5DataArchitect的概念数据模型（CDM） 概念数据模型属于信息系统的概念设计工具，即理论意义上的实体-联系图，在这个层次上，不必考虑系统物理实现的细节，它表示了数据库的整体逻辑结构，独立于任何软件和数据存储结构。 概念数据模型的数据对象有域（Domain）、数据项（Data item）、实体（Entity）、实体属性（Entity attribute），联系（Relationship）和继承链（Inheritance link）等。这些数据对象只是在概念层次上的抽象，并未涉及到物理数据库的实现。概念数据模型的作用是用图形化的形式表示数据组织，检查数据设计的有效性，进而生成物理数据模型（PDM）。 模型的特性用来说明项目名（Project name）和项目代码（Project code）、模型名（Name）和模型代码（Code）、标签（Label）、作者（Author）、版本号（Version），语言（Language）、创建时间（Created）和修改时间（Modified）、CDM文件全路径名（File）等。6. 使用D