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软件工程回顾,软件工程 (Software Engineering，简称为SE)是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及到程序设计语言，数据库，软件开发工具，系统平台，标准，设计模式等方面。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件比如有电子邮件，嵌入式系统，人机界面，办公套件，操作系统，编译器，数据库，游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，比如工业，农业，银行，航空，政府部门等。这些应用促进了经济和社会的发展，使得人们的工作更加高效，同时提高了生活质量。,现代软件开发对人才的要求,扎实的基础 创新独立的工作能力 主人翁精神和团队精神 沟通与协调能力 成就感、有激情 自觉的干好工作 锲而不舍，从错误中学习,软件工程的定义,IEEE 在软件工程术语汇编中的定义：软件工程是：1.将系统化的、严格约束的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护，即将工程化应用于软件；2.在1中所述方法的研究 目前比较认可的一种定义认为：软件工程是研究和应用如何以系统性的、规范化的、可定量的过程化方法去开发和维护软件，以及如何把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。,软件工程的目标,软件工程的目标是：在给定成本、进度的前提下，开发出具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性并且满足用户需求的软件产品。追求这些目标有助于提高软件产品的质量和开发效率，减少维护的困难。,可修改性 （modifiablity）。容许对系统进行修改而不增加原系统的复杂性。它支持软件的调试与维护，是一个难以达到的目标。,有效性 （efficiency）。软件系统能最有效地利用计算机的时间资源和空间资源。各种计算机软件无不将系统的时/空开销作为衡量软件质量的一项重要技术指标。很多场合，在追求时间有效性和空间有效性方面会发生矛盾，这时不得不牺牲时间效率换取空间有效性或牺牲空间效率换取时间有效性。时/空折衷是经常出现的。有经验的软件设计人员会巧妙地利用折衷概念，在具体的物理环境中实现用户的需求和自己的设计。,可理解性 （understandability）。系统具有清晰的结构，能直接反映问题的需求。可理解性有助于控制软件系统的复杂性，并支持软件的维护、移植或重用。,可靠性 （reliability）。能防止因概念、设计和结构等方面的不完善造成的软件系统失效，具有挽回因操作不当造成软件系统失效的能力。对于实时嵌入式计算机系统，可靠性是一个非常重要的目标。因为软件要实时地控制一个物理过程，如宇宙飞船的导航、核电站的运行，等等。如果可靠性得不到保证，一旦出现问题可能是灾难性的，后果将不堪设想。因此在软件开发、编码和测试过程中，必须将可靠性放在重要地位。,可维护性 （maintainability)。软件产品交付用户使用后，能够对它进行修改，以便改正潜伏的错误，改进性能和其他属性，使软件产品适应环境的变化，等等。由于软件是逻辑产品，只要用户需要，它可以无限期的使用下去，因此软件维护是不可避免的。软件维护费用在软件开发费用中占有很大的比重。可维护性是软件工程中一项十分重要的目标。软件的可理解性和可修改性有利于软件的可维护性。,可重用性 （reusebility）。概念或功能相对独立的一个或一组相关模块定义为一个软部件。软部件可以在多种场合应用的程度称为部件的可重用性。可重用的软部件有的可以不加修改直接使用，有的需要修改后再用。可重用软部件应具有清晰的结构和注解，应具有正确的编码和较低的时/空开销。各种可重用软部件还可以按照某种规则存放在软部件库中，供软件工程师选用。可重用性有助于提高软件产品的质量和开发效率、有助于降低软件的开发和维护费用。从更广泛的意义上理解，软件工程的可重用性还应该包括：应用项目的重用，规格说明（也称为规约）的重用，设计的重用，概念和方法的重用，等等。一般来说，重用的层次越高，带来的效益也就越大。,可适应性 （adaptability）。软件在不同的系统约束条件下，使用户需求得到满足的难易程度。适应性强的软件应采用广为流行的程序设计语言编码，在广为流行的操作系统环境中运行，采用标准的术语和格式书写文档。适应性强的软件较容易推广使用。,可移植性 （portability）。软件从一个计算机系统或环境搬到另一个计算机系统或环境的难易程度。为了获得比较高的可移植性，在软件设计过程中通常采用通用的程序设计语言和运行环境支撑。对依赖于计算机系统的低级（物理）特征部分，如编译系统的目标代码生成，应相对独立、集中。这样，与处理机无关的部分就可以移植到其他系统上使用。可移植性支持软件的可重用性和可适应性。,可追踪性 （tracebility）。根据软件需求对软件设计、程序进行正向追踪，或根据程序、软件设计对软件需求进行逆向追踪的能力。软件可追踪性依赖于软件开发各个阶段文档和程序的完整性、一致性和可理解性。降低系统的复杂性会提高软件的可追踪性。软件在测试或维护过程中或程序在执行期间出现问题时，应记录程序事件或有关模块中的全部或部分指令现场，以便分析、追踪产生问题的因果关系。,可互操作性 （interoperability）。多个软件元素相互通信并协同完成任务的能力。为了实现可互操作性，软件开发通常要遵循某种标准，支持折衷标准的环境将为软件元素之间的可互操作提供便利。可互操作性在分布计算环境下尤为重要。,软件工程的七条原理,用分阶段的生命周期计划严格管理 这一条是吸取前人的教训而提出来的。统计表明，50%以上的失败项目是由于计划不周而造成的。在软件开发与维护的漫长生命周期中，需要完成许多性质各异的工作。这条原理意味着，应该把软件生命周期分成若干阶段，并相应制定出切实可行的计划，然后严格按照计划对软件的开发和维护进行管理。 在整个软件生命周期中应指定并严格执行6类计划：项目概要计划、里程碑计划、项目控制计划、产品控制计划、验证计划、运行维护计划。,坚持进行阶段评审 统计结果显示： 大部分错误是在编码之前造成的，大约占63%错误发现的越晚，改正它要付出的代价就越大，要差2到3个数量级。 因此，软件的质量保证工作不能等到编码结束之后再进行，应坚持进行严格的阶段评审，以便尽早发现错误。,实行严格的产品控制 开发人员最痛恨的事情之一就是改动需求。但是实践告诉我们，需求的改动往往是不可避免的。这就要求我们要采用科学的产品控制技术来顺应这种要求。也就是要采用变动控制，又叫基准配置管理。当需求变动时，其它各个阶段的文档或代码随之相应变动，以保证软件的一致性。,采纳现代程序设计技术 从六、七时年代的结构化软件开发技术，到最近的面向对象技术，从第一、第二代语言，到第四代语言，人们已经充分认识到：方法大似气力。采用先进的技术即可以提高软件开发的效率，又可以减少软件维护的成本。,结果应该可以清晰地审查 软件是一种看不见、摸不着的逻辑产品。软件开发小组的工作进展情况可见性差，难于评价和管理。为更好地进行管理，应根据软件开发的总目标及完成期限， 尽量明确地规定开发小组的责任和产品标准，从而使所得到的标准能清楚地审查。,开发小组人员应该少而精 开发人员的素质和数量是影响软件质量和开发效率的重要因素，应该少而精。 这一条基于两点原因：高素质开发人员的效率比低素质开发人员的效率要高几倍到几十倍，开发工作中犯的错误也要少的多； 当开发小组为N人时，可能的通讯信道为N(N-1)/2, 可见随着人数N的增大，通讯开销将急剧增大。,承认不断改进软件工程实践的必要性 遵从上述六条基本原理，就能够较好地实现软件的工程化生产。但是，它们只是对现有的经验的总结和归纳，并不能保证赶上技术不断前进发展的步伐。因此，玻姆提出应把承认不断改进软件工程实践的必要性作为软件工程的第七条原理。根据这条原理，不仅要积极采纳新的软件开发技术，还要注意不断总结经验，收集进度和消耗等数据，进行出错类型和问题报告统计。这些数据既可以用来评估新的 软件技术的效果，也可以用来指明必须着重注意的问题和应该优先进行研究的工具和技术。,类与实例 构造方法 方法重载 属性和修饰符 封装 继承 多态 重构 抽象类 接口 集合 泛型,面向对象,什么是对象、什么是类？ 一切事物皆为对象，所有的东西都是对象，即一切可以看到的、听到的、闻到的东西，准确的说对象是一个自包含的实体，用一组可识别的特性和行为来标识，面向对象向编程就是针对对象来进行编程的意思。,类与实例 对象是什么？类是什么？,对象是一个自包含的实体，用一组可识别的特性和行为来标识。 面向对象编程就是针对对象来进行编程的意思。 类就是具有想听属性的功能的对象的抽象的集合。,编码时注意： 1、类名称首字母要大写。多个单词则各个首字母大写。 2、注意修饰符的使用。,家庭视频监控系统,第一讲 前言 第二讲 系统功能结构 第三讲 系统业务流程 第四讲 编码规范 第五讲 数据库设计 第六讲 编写公共类 第七讲 登录模块设计 第八讲 视频监控模块设计 第九讲 监控管理模块设计 第十讲 录像回放模块设计,前言,本章使用C#3.5+视频采集卡制作一个简单的家庭视频监控系统，并将系统划分为几个模块，分块进行详细的讲解，通过各个模块的学习，掌握视频监控系统的开发技术及原理。,本章主要内容： 单元测试及常用单元测试工具 Access2003数据库和数据表的创建 如何在WinForms程序中操作Access2003数据库 视频采集卡的使用 Pelco-D协议进行云台控制 如何读取和写入注册表信息,开发背景,为了紧随逐渐加快的生活节奏，并适应不断增加的生活压力，视频监控系统成为了生活中的需要。该系统的主要作用是：当用户外出时，可以监控家里的各种情况，并可以将家里的变化情况录制成视频文件，以供后期查看。,可行性分析,根据GB8567-88计算机软件开发文件编制指南中的可行性分析的要求，制定可行性研究报告。,1.引言 编写目的 为了给企业的决策层提供是否进行项目的实施的参考依据。以文件的形式分析项目的风险、项目需要的投资与效益 背景 外出时，可以监控家里的各种情况，现委托相关公司开发一个视频监控系统，项目名称为家庭视频监控系统,可行性研究前提,要求 系统要求能够提供视频监控、快照、录像和自动监控功能。 目标 主要目标是保证家里的安全。 条件、假定和限制 项目需要在一个月内交付用户使用，系统分析人员需要两天内到位，用户需要三天时间确认需求分析文档，去除其中可能出现的问题。,投资及效益分析,支出 根据系统的规模及项目的开发周期，公司决定投入三个人，公司将直接支付三万元的工资及各种福利待遇。在安装及调试阶段，用户培训员工出差等费用支出需要1万元。在项目维护阶段，预计需要投入1.5万元资金。项目累计投入需要5.5万元资金。,收益 用户提供项目资金10万元。对于项目运行后进行的改动，采取协商的原则，根据改动规模额外提供资金。从投资于收益效益比上，公司可以获得4.5万元的利润。,结论,根据分析，在技术上不会存在问题，因此延期的可能性很小。在效益上公司投入3人，一个月获利4.5万元，比较可观；在公司今后发展上可以储备软件开发的经验和资源，因此认为该项目可以开发。,编写项目计划书,1.引言 编写目的 为了保证项目开发人员按时保质地完成预定目标，更好的了解项目实际情况，按照合理的顺序开展工作，以书面的形式将项目的生命周期中的各项的任务范围、项目团队组织结构、团队成员的工作责任、团队内外的沟通方式、开发进度、检查工作等内容描述出来，作为项目相关人员之间的统一约定和项目生命周期内的所有项目活动的行为基础。,背景 家庭视频监控系统是由家庭委托我公司开发的小型视频监控系统，系统主要用于监控家里的人员活动情况，项目周期为一个月,2、概述 项目目标应该符合SMART原则，把项目要完成的工作用清晰的语言描述出来。家庭视频监控系统的项目指标如下。,应交付的成果 1、以光盘的形式提供家庭视频监控的源程序、系统数据库文件和系统使用说明书。 2、系统发布后，进行无偿维护和服务6个月，超过6个月进行系统有偿维护与服务。,项目开发环境 开发本系统所用的操作系统可以是Windows 2000 server、Windows XP、Windows Server 2003、Windows 7，开发工具是Visual Studio 2008 +视频采集卡，数据库采用Microsoft Access 2003。,项目验收方式与依据 项目验收分为内部验收和外部验收两种方式。在项目完成后，首先进行内部验收，由测试人员根据用户的需求和项目目标进行验收。通过内部验收后，交给用户进行内部验收，验收的主要依据为需求规格说明书,3、项目团队组织 组织结构 人员分工,系统功能结构,业务流程图,编码规范,1、数据库命名规范 2、程序代码命名规范,单元测试,单元测试是在软件开发过程中要进行的最低级别的测试活动，在单元测试活动中，软件的独立单元将在与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。 单元测试不仅仅是作为无错编码一种辅助手段在一次性的开发过程中使用，单元测试必须是可重复的，无论是在软件修改，或是移植到新的运行环境的过程中。因此，所有的测试都必须在整个软件系统的生命周期中进行维护。,在一种传统的结构化编程语言中，比如C，要进行测试的单元一般是函数或子过程。在象C+这样的面向对象的语言中， 要进行测试的基本单元是类。对Ada语言来说，开发人员可以选择是在独立的过程和函数，还是在Ada包的级别上进行单元测试。单元测试的原则同样被扩展到第四代语言(4GL)的开发中，在这里基本单元被典型地划分为一个菜单或显示界面。,经常与单元测试联系起来的另外一些开发活动包括代码走读(Code review)，静态分析(Static analysis)和动态分析(Dynamic analysis)。静态分析就是对软件的源代码进行研读，查找错误或收集一些度量数据，并不需要对代码进行编译和执行。动态分析就是通过观察软件运行时的动作，来提供执行跟踪，时间分析，以及测试覆盖度方面的信息。,单元测试（模块测试）是开发者编写的一小段代码，用于检验被测代码的一个很小的、很明确的功能是否正确。通常而言，一个单元测试是用于判断某个特定条件（或者场景）下某个特定函数的行为。例如，你可能把一个很大的值放入一个有序list 中去，然后确认该值出现在list 的尾部。或者，你可能会从字符串中删除匹配某种模式的字符，然后确认字符串确实不再包含这些字符了。,单元测试的优点,它是一种验证行为。 程序中的每一项功能都是测试来验证它的正确性。它为以后的开发提供支缓。就算是开发后期，我们也可以轻松的增加功能或更改程序结构，而不用担心这个过程中会破坏重要的东西。而且它为代码的重构提供了保障。这样，我们就可以更自由的对程序进行改进。,优点二 它是一种设计行为。 编写单元测试将使我们从调用者观察、思考。特别是先写测试（test-first），迫使我们把程序设计成易于调用和可测试的，即迫使我们解除软件中的耦合。,优点三 它是一种编写文档的行为。 单元测试是一种无价的文档，它是展示函数或类如何使用的最佳文档。这份文档是可编译、可运行的，并且它保持最新，永远与代码同步。,优点四 它具有回归性。 自动化的单元测试避免了代码出现回归，编写完成之后，可以随时随地的快速运行测试。,视频监控模块设计,家庭视频监控模块主要功能就是视频监控，视频监控模块主要用来监控某一区域日常变化情况，用户可以通过云台控制和方法控制两大功能监控其他区域的日常变化。另外如果用户临时需要离开，可以将该区域的变化情况录制成视频文件，以便后期查看。,视频监控模块技术分析,视频监控模块，主要用到了视频采集卡厂商提供的SDK开发包以及串口通信技术。,1.sdk开发包 Sdk是视频采集卡厂商提供的开发视频监控系统的一组库函数，使用SDK开发包中的库函数，程序开发人员可以在不了解视频压缩、回放和网络传输等技术的前提下，进行视频程序开发。,2、串口通信技术 视频监控系统主要使用串口通信技术实现了对云台和方向的控制，主要用于控制串行端口文件资源，它提供同步I/O和时间驱动的I/O，对管脚和中断状态的访问以及对串行驱动程序属性的访问。该类位于System.IO.Ports命名空间下。,监控管理模块设计,监控管理模块主要用来对系统登录用户进行管理，通过此模块，可以添加修改和删除用户信息,监控管理模块技术分析,监控管理模块实现时，主要用到了ADO.NET技术操作数据库 使用ADO.net技术操作数据库时，主要用到了Connection、Command、DataAdapter和DataSet对象,在线考试系统,传统考试要求老师刻试卷、印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷、讲评试卷和分析试卷。这是一个漫长而复杂的过程，已经越来越不适应现代教学的需要。在线考试系统是传统考场的延伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地的对学生进行考试，加上Web数据库技术的利用，大大简化了传统考试的过程。,本章主要内容,验证不同身份的登录用户 随机抽取试题 如何实现考试计时功能 如何实现试卷无刷新 如何实现系统自动评分 合理的创建后台管理,开发背景,Internet技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了革命性的变化，Internet的开放性、分布性的特点和基于Internet的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限制。与传统考试模式相比，在线考试具有无可比拟的优越性，它可以将传统考试过程中的试卷组织、审定印制、传送收集、登记发放、评判归档各个环节缩小到一至两个环节，几乎屏蔽了所有人工直接干预考试活动的可能性，不但能够节约大量的时日、人力、物力与财力，而且还可以大幅度增加考试成绩的客观性和公正性。,需求分析,本系统的用户可分为管理员和普通用户两类。 本系统共分成两个界面：一个界面用于管理员登录，主要负责进行基本资料、题库、试卷、成绩的管理以及查询等；另外一个界面用于普通用户登录，主要负责在线考试、查询以往考试。,对管理员来说，包括试卷管理、题库管理、成绩管理。 1、试卷管理：管理员可以从课程，各种题型的数量等方面对某份试卷提出一定的要求生成试卷规则，。同时，管理员还可以对库中已有的试卷进行修改和删除，添加新试卷等。 4、学生管理：管理员可以对用户的资料进行查询、删除。,2、题库管理：管理员可以对题库中的试题进行三种基本操作：添