软件工程思想----读书笔记

【软件工程的框架】

软件工程(SoftWare Engineering)的框架可概括为：目标、过程和原则。

(1)软件工程目标：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多待解决的问题，它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。

(2)软件工程过程：生产一个最终能满足需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤。软件工程过程主要包括开发过程、运作过程、维护过程。它们覆盖了需求、设计、实现、确认以及维护等活动。需求活动包括问题分析和需求分析。问题分析获取需求定义，又称软件需求规约。需求分析生成功能规约。设计活动一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件系统结构，包括子系统、模块以及相关层次的说明、每一模块的接口定义。详细设计产生程序员可用的模块说明，包括每一模块中数据结构说明及加工描述。实现活动把设计结果转换为可执行的程序代码。确认活动贯穿于整个开发过程，实现完成后的确认，保证最终产品满足用户的要求。维护活动包括使用过程中的扩充、修改与完善。伴随以上过程，还有管理过程、支持过程、培训过程等。

(3)软件工程的原则是指围绕工程设计、工程支持以及工程管理在软件开发过程中必须遵循的原则。

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【引子】想学习一下软件工程，看到林锐的《软件工程思想》页数比较少真合我意（哈哈，我喜欢把一本厚书分成几本看）。言归正传。

【第一章】软件工程的基本概念
1.软件工程的目标与模型
软件工程的目标----提供软件的质量与生产率,最终实现软件的工业化生产.好的软件工程方法可以同时提高质量与生产率.
影响软件质量的因素----正确性，性能、可靠性、容错性、易用性、灵活性、可扩充性、可理解性、可维护性等

软件工程的主要环节有----人员管理、项目管理、可行性与需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等

常用的软件工程模型----线性模型，渐增式模型，螺旋模型，快速原型模型，形式化描述模型等

线性模型（又称瀑布模型）。线性模型太理想化，太单纯，已不再适合现代的软件开发模式，几乎被业界抛弃。。但我们应该认识到，“线性”是人们最容易掌握并能熟练应用的思想方法。当人们碰到一个复杂的“非线性”问题时，总是千方百计地将其分解或转化为一系列简单的线性问题，然后逐个解决。。例如渐增式模型实质就是分段的线性模型。螺旋模型则是接连的弯曲了的线性模型。在其它模型中都能够找到线性模型的影子
2.软件开发的基本策略
“复用”、“分而治之”、“优化——折衷
【A】复用就是指“利用现成的东西”，文人称之为“拿来主义”。复用的内涵包括了提高质量与生产率两者。把复用的思想用于软件开发，称为软件复用。将具有一定集成度并可以重复使用的软件组成单元称为软构件 (Software Component)。软件复用可以表述为：构造新的软件系统可以不必每次从零做起，直接使用已有的软构件，即可组装（或加以合理修改）成新的系统。复用方法合理化并简化了软件开发过程，减少了总的开发工作量与维护代价，既降低了软件的成本又提高了生产率。另一方面，由于软构件是经过反复使用验证的，自身具有较高的质量。因此由软构件组成的新系统也具有较高的质量。
【B】分而治之
分而治之是指把一个复杂的问题分解成若干个简单的问题，然后逐个解决。这种朴素的思想来源于人们生活与工作的经验，完全适合于技术领域。软件人员在执行分而治之的时候，应该着重考虑：复杂问题分解后，每个问题能否用程序实现？所有程序最终能否集成为一个软件系统并有效解决原始的复杂问题？
【C】优化—折衷
软件的优化是指优化软件的各个质量因素，如提高运行速度，提高对内存资源的利用率，使用户界面更加友好，使三维图形的真实感更强等等。想做好优化工作，首先要让开发人员都有正确的认识：优化工作不是可有可无的事情，而是必须要做的事情。当优化工作成为一种责任时，程序员才会不断改进软件中的算法，数据结构和程序组织，从而提高软件质量。
当不能够使所有的目标都得到优化时，就需要“折衷”策略。软件折衷的重要原则是不能使某一方损失关键的职能，更不可以象“舍鱼而取熊掌”那样抛弃一方。
下面让我们用“优化——折衷”的策略解决“鱼和熊掌不可得兼”的难题。
问题提出：假设鱼每千克10元，熊掌每千克一万元。有个倔脾气的人只有20元钱，非得要吃上一公斤美妙的“熊掌烧鱼”，怎么办？
解决方案：化9元9角9分钱买999克鱼肉，化10元钱买1克熊掌肉，可做一道“熊掌戏鱼”菜。剩下的那一分钱还可建立奖励基金。
【第二章】程序员与程序经理
1程序员的品质
A.诚实
B.简单--实用主义 (简单是种美,复杂是对于人脑的再复杂的东西对于计算机而言只是01)
C.爱憎分明(追求技术上的挑战)
D.工作单调但不乏味(保持激情,满怀热情是一个程序员取得成功的保证.)
2.程序经理指的是程序员的领导者.
好的程序经理应该具备以下几个条件
一、技术水平是程序员队伍中的最高级别
二、能做最多且最难的工作
三、有人格魅力(如果管理者没有人格魅力，就没有人信服你，团队就不会有凝聚力，乌合之众不可能开发出优秀的软件。)
3聪明人是怎样的
比尔·盖茨曾这样描述聪明人：
聪明人一定反应敏捷，善于接受新事物。他能迅速进入一个新领域，给你一个头头是道的解释。他提出的问题往往一针见血、击中要害。他能及时掌握所学知识，并且博闻强记，他能把本来认为互不相干的领域联系在一起使问题得到解决。他富有创新精神与合作精神……
程序员升为经理后一定要编程!
好兵好将都不是天生的，是后天练出来的；既要学会冷静地分析问题，又要充满激情地去工作。
学就对了.
4向错误与失败学习
不管是生活或工作，人们都应该向错误与失败学习，目的是让我们在短暂的健康年华中少犯错误、少失败，多做几件正确的对社会有贡献的事。
导致软件项目失败的因素很多，如果不去找借口的话，就会发现错误的根源在自己身上：知识贫乏、才能低下、经验不足、骄傲自负……。我们必须正视自身的不足与缺点，才会学到经验教训。可人们常有太多的虚荣，为了克服心理障碍，白白浪费了很多本该用于创造的精力。程序员都有一种共同的体会：在调试程序时，时常碰到只有十几行的程序竟会产生上百个编译错误；最后发现这么多的错误其实是由某一行程序错误引发的。当我们在工作中碰到挫折时，先要冷静地分析问题（事出有因哪），找出问题的内因与外因。内因是最主要的，应该予以最先解决。软件人员在遭受项目失败并开始反省时，不要只是就事论事地仅把眼光锁在特定的项目上，吃一堑应该长好几个智才对
5提高综合素责
【第三章】项目计划与质量管理
在可行性分析之后，项目计划与质量管理将贯穿需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等软件工程环节。
项目计划是要提供一份合理的进程表，让所有开发人员任务明确、步调一致，最终共同准时地完成项目。项目计划是要付诸实施的，不象用嘴巴喊政治口号，可以很夸张。软件的项目计划重在“准确”而非“快速”。

提高质量是软件工程的主要目标。但由于软件开发是一种智力创作活动，很难象传统工业那样通过执行严格的操作规范来保证软件产品的质量。世上最小心翼翼、最老实巴脚的程序员未必就能开发出高质量的软件来。程序员必须了解软件质量的方方面面（称为质量因素），如正确性、性能、易用性、灵活性、可复用性、可理解性等等，才能在进行系统设计、程序设计时将高质量内建其中。软件的高质量并不是“管理”出来的，实质上是设计出来的，质量的管理只是一种预防和认证的手段而已。
【1.项目计划】
在做软件的项目计划时，应屏弃一切浮夸作风。只有“知已知彼”才能做出合理的项目计划。这里“知彼”是指要了解项目的规模、难度与时间限制。“知已”是指要了解有多少可用资源，如可调用的程序员有几个？他们的水平如何？软硬件设施如何？

A.知己知彼
首先要了解项目的规模、难度与时间限制，才可以确定应该投入多少人力、物力去做这个项目。在可行性分析阶段就要考虑这个问题。但不幸的是，人们在陷入项目不能自拨之前总难以准确地估计项目的规模与难度。这里经验起到了最重要的作用。
项目的时间限制有两类。第一类，项目应该完成的日期写在合同中，如果延期了，则开发方要作出相应的赔偿。第二类是开发自己的软件产品，虽然只确定了该产品大致的发行日期并允许有延误，但如果拖延太久则会失去商机造成损失。
项目的资源分为三类：“人”、“可复用的软构件”和“软硬件环境”，如图3.1所示。（１）人是最有价值的资源。项目计划的制定者要确定开发人员的名单，要根据他们的专长进行分工。
（２）可复用的软构件是次有价值的资源。1.2.1节论述了复用软构件可提高软件的质量与生产率。软构件并非一定要用自己的，可以向专业的软件供应商购买。
（３）软硬件环境虽然不是最重要的资源，却是必需的资源。原则上软硬件环境只要符合项目的开发要求即可。有些项目可能要用到特殊的设备，则要事先作好准备，以免用时找不到而担搁了进程。
B进度安排
以下是一些有益的建议：
（1）制定进度表的人最好就是项目负责人，他最了解项目和开发人员。进度表要经过开发小组的讨论，在得到大部数人的支持后才能实施。避免出现一厢情愿的局面。
（2）进度安排并不见得一定要符合逻辑顺序。应尽可能地先做技术难度高的事，后做难度低的事。也就是辛苦在前，轻松在后。
（3）开发一个大的软件项目，应该将进度表分为若干个里程碑。一个里程碑之内的多个任务可以同步进行。程序员极容易沉迷于技术，要么乐不思蜀，要么焦头烂额。里程碑就象心灵的灯塔，使忙碌的人群不混乱，不迷失方向。
（4）进度表中必须留有缓冲时间，并将缓冲时间用到不确定的事情上。因为人们对即将要做的事情知之甚少，所以要留一些时间以防不测。Microsoft公司的一些开发小组甚至制定了“50% 缓冲规则”[Cusumano 1996]。对许多项目经理而言，容忍进度表中存在缓冲时间，不啻为观念上的一个飞跃。
（5）如果发现项目应交付的期限非常不合理，就要跟领导或跟客户据理力争，请求放宽期限、调整进度。当客户的需求发生变化时，就要对进度表作出相应的修正。不要觉得修改进度表很困难很麻烦，不修改才会产生真真的麻烦。很多人认为戒烟很困难，但马克·吐温曾说：“戒烟很容易，我一年就戒几十次。”
【2零缺陷质量管理的观念】
零缺陷”质量管理的观念来源于一些国际上著名的硬件生产厂商。尽管软件的开发与硬件生产有极大的差别，但我们仍可以从“零缺陷”质量管理中得到启迪。“零缺陷”质量管理至少有两个核心内容：一是高目标，二是可执行的规范。
A高目标
如果没有高目标，人的堕落就很快。如果没有“零缺陷”的质量目标，也许缺陷就会成堆。
做一个项目通常需要多个人的协作。假设项目的总质量（最高为1）是十个开发人员的工作质量之积。如果每个人的质量目标是0.95，那么十个人的累积质量不会超过0.19。如果每个人的质量目标是0.9分，那么十个人的累积质量不会超过0.03。只有每个人都做到1，项目总质量才会是1。
B可执行的规范
好规范必须是本企业有能力执行的。一个普通企业照搬一流企业的规范未必行得通。软件工程的规范很容易从书籍中找到，但有了这些规范并不表明就能把软件做好。软件是如此的灵活，如果没有规范来制约，就容易因无序的喜好而导致混沌；但规范如果太严密了，就会扼杀程序员生机勃勃的创造力。制定软件规范是进退两难的事。程序员必须深入了解软件多方面的质量因素，把那些能提高软件质量因素的各种规范植入脑中，才能在各个实践环节自然而然地把高质量设计到软件中
【3软件的质量因素】
为了便于理解，可以参照武侠小说中的武学分类，将质量因素粗略地分成几大派。你想那武学源源流长，相互渗透，谁能数得清有多少江湖派别。但想在道上混，总得知道六大门派：“少林派”、“武当派”、“峨嵋派”、“华山派”、“昆仑派”和“崆峒派”。软件质量因素的分类如图3.2所示。其中“正确性与精确性”排在首位，地位如同“少林派”与“武当派”；而“性能与效率”，“易用性”，“可理解性与简洁性”和“可复用性与可扩充性”亦是举足轻重的质量因素，地位仿佛“峨嵋派”，“华山派”，“昆仑派”和“崆峒派”
A正确性与精确性
正确性与精确性之所以排在质量因素的第一位，是因为如果软件运行不正确或者不精确，就会给用户造成不便甚至造成损失。开发一个大的软件项目，程序员要为“正确”、“精确”四个字竭尽精力。
与正确性、精确性相关的质量因素是容错性和可靠性。
容错性首先承认软件系统存在不正确与不精确的因素，为了防止潜在的不正确与不精确因素引发灾难，系统为此设计了安全措施。在一些高风险的软件系统，如航空航天、武器、金融等系统中，容错性设计非常重要。
可靠性是指在一定的环境下，在给定的时间内，系统不发生故障的概率。可靠性本来是硬件领域的术语。
B性能与效率
用户都希望软件的运行速度高些（高性能），并且占用资源少些（高效率）。旧社会地主就是这么对待长工的：干活要快点，吃得要少点。程序员可以通过优化算法、数据结构和代码组织来提高软件系统的性能与效率。优化的关键工作是找出限制性能与效率的“瓶颈”，不要在无关痛痒的地方瞎忙乎。
C易用性
易用性是指用户感觉使用软件的难易程度。用户可能是操作软件的最终用户，也可能是那些要使用源代码的程序员。现代人的生活节奏快，干啥事都想图个方便。所以把易用性作为重要的质量因素无可非议。
导致软件易用性差的根本原因是开发人员犯了“错位”的毛病：他以为只要自己用起来方便，用户也一定会满意。俗话说“王婆卖瓜，自卖自夸”。当程序员向用户展示软件时，常会得意地讲：“这个软件非常好用，我操作给你看，……是很好用吧！”软件的易用性要让用户来评价。当用户真的感到软件很好用时，一股温暖的感觉油然而生，于是就用“友好”来评价易用性。
D可理解性与简洁性
可理解性表达了人们一种质朴的愿望：我化钱买了它，总得让我明白它是什么东西。我小时候的一个伙伴在读中学时，就因无法理解电荷之分正负，觉得很烦恼，便早早地缀学当工人。
可理解性也是对用户而言的。开发人员只有在自己思路清晰时才可能写出让别人能理解的程序。编程时还要注意不可滥用技巧，应该用自然的方式编程。我们的确不知道自己的得意之举究竟是锦上添花，还是画蛇添足。就象蒸出一笼馒头，在上面插一朵鲜花，本想弄点诗情画意，却让人误以为那是一堆热气腾腾的牛粪。
简洁是一种美，不管是自己还是用户都会有同感。在生活中，与简洁对立的是“罗里罗嗦”。中国小说中最“婆婆妈妈”的男人是唐僧。有一项民意调查：如果世上只有唐僧、孙悟空、猪八戒和沙僧这四类男人，你要嫁给哪一类？请列出优先级。调查结果表明，现代女性毫不例外地把唐僧摆在老末。
一个原始的应用问题可能很复杂，但高水平的人就能够把软件系统设计得很简洁。如果软件系统臃肿不堪，它迟早会出问题。简洁是人们对工作“精益求精”的结果。
E可复用性与可扩充性
复用的一种方式是原封不动地使用现成的软构件，另一种方式是对现成的软构件进行必
要的扩充后再使用。可复用性好的程序一般也具有良好的可扩充性。
【4质量检查】
检查是人们不信任自己和别人的一种行为。当某些事情涉及到利益分配时，更需要有检查活动来保证公平
检查工作要预防被检查者弄虚作假。
检查工作要有科学的评审方式。

做项目计划时切忌“冒进”，不要指望在项目陷入困境后靠增加人手来解救。软件的高质量主要是设计出来的，不是“管”出来的，更不能依赖质量检查。为此程序员要充分了解软件的质量因素，只有提高设计水平，才能开发出高质量的软件。

【第四章】可行性分析与需求分析
可行性分析是要决定“做还是不做”。
需求分析是要决定“做什么，不做什么”。
即使可行性分析是客观的、科学的，但决策仍有可能是错误的。
4.1可行性分析的要素
做可行性分析不能以偏盖全，也不可以什么鸡毛蒜皮的细节都加以权衡。可行性分析必须为决策提供有价值的证据。一般地，软件领域的可行性分析主要考虑四个要素：经济、技术、社会环境和人
【一，经济】经济可行性分析主要包括：“成本——收益”分析和“短期——长远利益”分析
【二，技术】技术可行性分析可以简单地表述为：做得了吗？做得好吗？做得快吗？
【三，社会环境】社会环境的可行性至少包括两种因素：市场与政策。
市场又分为未成熟的市场、成熟的市场和将要消亡的市场。政策对软件公司的生存与发展影响非常大
【四，人】有句名言：“人分四类——人物，人才，人手，人渣。”
如果一个软件公司里上述四类人齐全了，那么最好的分工是让“人物”当领导，“人才”做第一线的开发人员，“人手”做行政人员，“人渣”负责行贿。
4.2需求分析案例
4.3需求分析为什么困难
有几种原因使需求分析变得困难：（1）客户说不清楚需求；（2）需求自身经常变动；（3）分析人员或客户理解有误。
A.)尽可能地分析清楚哪些是稳定的需求，哪些是易变的需求。以便在进行系统设计时，将软件的核心建筑在稳定的需求上，否则将会吃尽苦头。
B)在合同中一定要说清楚“做什么”和“不做什么”。如果合同含含糊糊，日后扯皮的事情就多。要防止象韩复渠那样，在别人请他喝酒吃饭时他什么都点头（人家就更加献殷勤），吃完了他就宣布刚才答应的事都不算数，便扬长而去。
4.4 如何进行需求分析
我们要围绕两个核心问题开展需求分析：（1）应该了解什么？（2）通过什么方式去了解？
【应该了解什么】
需求分析不象侦探推理那样从蛛丝马迹着手。应该先了解宏观的问题，再了解细节的问题
一个软件系统（记为 S）的涉及面可能很广，可以按不同的问题域（记为D）分类，每个问题域对应于一个软件子系统。
S = { D1，D2，D3，… Dn }
问题域Di 由若干个问题（记为P）组成，每个问题对应于子系统中的一个软构件。
Di = { P1，P2，P3，… Pm }
问题Pj有若干个行为（或功能，记为F），每个行为对应于软构件中的接口。
Pj = { F1，F2，F3，… Fk }
按图4.1结构写成的需求说明书，对于那些只想了解宏观需求的领导，和需要了解细节的技术员都合适。在写需求说明书时还应该注意两个问题：
（1）最好为每个需求注释“为什么”，这样可让程序员了解需求的本质，以便选用最合适的技术来实现此需求。
（2）需求说明不可有二义性，更不能前后相矛盾。如果有二义性或前后相矛盾，则要重新分析此需求。
【通过什么方式去了解】
了解需求的方式有好几种：
（1）直接与客户交谈。如果分析人员生有足球评论员的那张“大嘴”，就非常容易侃出需求。
（2）有些需求客户讲不清楚，分析人员又猜不透，这时就要请教行家。有些高手真的很厉害，你还没有开始问，他就能讲出前因后果。让你感到“听君一席言，胜读十年书。”
（3）有很多需求可能客户与分析人员想都没有想过，或者想得太幼稚。要经常分析优秀的和蹩脚的同类软件，看到了优点就尽量吸取，看到了缺点就引以为戒。前人既然付了学费，后人就不要拒绝坐享其成。

小结：如果您学会了客观、科学的可行性分析，在作决策时就要果断，要学习热恋中的这个年青人——
“倒底行还是不行？行就结婚，不行就离婚。”

【第五章】系统设计
系统设计是把需求转化为软件系统的最重要的环节。系统设计的优劣在根本上决定了软件系统的质量。就象“一切帝国主义都是纸老虎”那样可以断定“差的系统设计必定产生差的软件系统。”所以我们要努力保证系统设计“根正苗红”，把一切左倾、右倾的设计思潮消灭在萌芽状态
本章讲述系统设计的四方面内容：体系结构设计、模块设计、数据结构与算法设计、用户界面设计。如果将软件系统比喻为人体，那么：
（1）体系结构就如同人的骨架。如果某个家伙的骨架是猴子，那么无论怎样喂养和美容，这家伙始终都是猴子，不会成为人。
（2）模块就如同人的器官，具有特定的功能。人体中最出色的模块设计之一是手，手只有几种动作，却能做无限多的事情。人体中最糟糕的模块设计之一是嘴巴，嘴巴将最有价值但毫无相干的几种功能如吃饭、说话、亲吻混为一体，使之无法并行处理，真乃人类之不幸。
（3）数据结构与算法就如同人的血脉和神经，它让器官具有生命并能发挥功能。数据结构与算法分布在体系结构和模块中，它将协调系统的各个功能。人的耳朵和嘴巴虽然是相对独立的器官，但如果耳朵失聪了，嘴巴就只能发出“啊”“呜”的声音，等于丧失了说话的功能（所以聋子天生就是哑巴），可人们却又能用手势代替说话。人体的数据结构与算法设计真是十分神奇并且十分可笑。
（4）用户界面就如同人的外表，最容易让人一见钟情或一见恶心。象人类追求心灵美和外表美那样，软件系统也追求（内在的）功能强大和（外表的）界面友好。
【一，体系结构设计】
杨叔子院子曾这样指点其弟子：
文学中有科学，音乐中有数学，漫画中有现代数学的拓扑学。漫画家可以“几笔”就把一个人画出来，不管怎么美化或丑化，就是活像。为什么？因为那“几笔”不是别的，而是拓扑学中的特征不变量，这是事物最本质的东西。
体系结构是软件系统中最本质的东西：
（1）体系结构是对复杂事物的一种抽象。良好的体系结构是普遍适用的，它可以高效地处理多种多样的个体需求。一提起“房子”，我们的脑中马上就会出现房子的印象（而不是地洞的印象）。“房子”是人们对住宿或办公环境的一种抽象。不论是办公楼还是民房，同一类建筑物（甚至不同类的建筑物）之间都具有非常相似的体系结构和构造方式
（2）体系结构在一定的时间内保持稳定。只有在稳定的环境下，人们才能干点事情，社会才能发展。
良好的体系结构意味着普适、高效和稳定。
本节将论述两种非常通用的软件体系结构：层次结构和客户机/服务器（Client/Server）结构。
1.层次结构
层次结构表达了这么一种常识：有些事情比较复杂，我们没法一口气干完，就把事情分为好几层，一层一层地去做。高层的工作总是建立在低层的工作之上。层次关系主要有两种：上下级关系（上层子系统可以使用下层子系统的功能，而下层子系统不能够使用上层子系统的功能）和顺序相邻关系（顺序相邻关系的层次结构表明通讯只能在相邻两层之间发生，信息只能被一层一层地顺序传递。这种层次结构的经典之作是计算机网络的OSI参考模型）。
1.1其它的层次结构
目前在大型商业应用软件系统中还流行一种包含中间件（Middleware）的层次结构，如图5.3所示[Jacobson 1997]。中间件支持与平台无关的分布式计算，可以用DCOM和CORBA对象来实现。

Application Systems
Business-specific Components
Middleware
System Software

2.客户机/服务器结构
客户机/服务器结构存在两个显然的优点：
（1）以集中的方式高效率地管理通讯。前面讲电话系统的故事就是要说明这一点。
（2）可以共享资源。比如在信息管理系统中，服务器将信息集中起来，任何客户机都可以通过访问服务器而获得所需的信息。
客户机和服务器之间的通讯以“请求——响应”的方式进行。客户机先向服务器发起“请求”（Request），服务器再响应（Response）这个请求。采用“请求——响应”这种通讯方式的基本动机是为了解决“聚集”（Rendezvous）问题。在客户机/服务器结构中，服务器在启动后必须（无限期地）等待客户机的“请求”，因此就形成了“请求——响应”的通讯方式。
在Internet/Intranet领域，目前“浏览器—Web 服务器—数据库服务器” 结构是一种非常流行的客户机/服务器结构。这种结构最大的优点是：客户机统一采用浏览器，这不仅让用户使用方便，而且使得客户机端不存在维护的问题。当然，软件开发布和维护的工作不是自动消失了，而是转移到了Web 服务器端。在Web 服务器端，程序员要用脚本语言编写响应页面。例如用Microsoft的ASP语言查询数据库服务器，将结果保存在Web 页面中，再由浏览器显示出来。
【二，模块设计】
在设计好软件的体系结构后，就已经在宏观上明确了各个模块应具有什么功能，应放在体系结构的哪个位置。我们习惯地从功能上划分模块，保持“功能独立”是模块化设计的基本原则。因为，“功能独立”的模块可以降低开发、测试、维护等阶段的代价。但是“功能独立”并不意味着模块之间保持绝对的孤立。一个系统要完成某项任务，需要各个模块相互配合才能实现，此时模块之间就要进行信息交流。
评价模块设计优劣的三个特征因素：“信息隐藏”、“内聚与耦合”和“封闭——开放性”。
A信息隐藏
在一节不和谐的课堂里，老师叹气道：“要是坐在后排聊天的同学能象中间打牌的同学那么安静，就不会影响到前排睡觉的同学。”
这个故事告诉我们，如果不想让坏事传播开来，就应该把坏事隐藏起来，“家丑不可外扬”就是这个道理。为了尽量避免某个模块的行为去干扰同一系统中的其它模块，在设计模块时就要注意信息隐藏。应该让模块仅仅公开必须要让外界知道的内容，而隐藏其它一切内容。
模块的信息隐藏可以通过接口设计来实现。一个模块仅提供有限个接口（Interface），执行模块的功能或与模块交流信息必须且只须通过调用公有接口来实现。
B内聚与耦合
内聚（Cohesion）是一个模块内部各成分之间相关联程度的度量。耦合（Coupling）是模块之间依赖程度的度量。内聚和耦合是密切相关的，与其它模块存在强耦合的模块通常意味着弱内聚，而强内聚的模块通常意味着与其它模块之间存在弱耦合。模块设计追求强内聚，弱耦合。
一、内聚强度
内聚按强度从低到高有以下几种类型：
（1）偶然内聚。如果一个模块的各成分之间毫无关系，则称为偶然内聚。
（2）逻辑内聚。几个逻辑上相关的功能被放在同一模块中，则称为逻辑内聚。如一个模块读取各种不同类型外设的输入。尽管逻辑内聚比偶然内聚合理一些，但逻辑内聚的模块各成分在功能上并无关系，即使局部功能的修改有时也会影响全局，因此这类模块的修改也比较困难。
（3）时间内聚。如果一个模块完成的功能必须在同一时间内执行（如系统初始化），但这些功能只是因为时间因素关联在一起，则称为时间内聚。
（4）过程内聚。如果一个模块内部的处理成分是相关的，而且这些处理必须以特定的次序执行，则称为过程内聚。
（5）通信内聚。如果一个模块的所有成分都操作同一数据集或生成同一数据集，则称为通信内聚。
（6）顺序内聚。如果一个模块的各个成分和同一个功能密切相关，而且一个成分的输出作为另一个成分的输入，则称为顺序内聚。
（7）功能内聚。模块的所有成分对于完成单一的功能都是必须的，则称为功能内聚。
二、耦合强度
耦合的强度依赖于以下几个因素：（1）一个模块对另一个模块的调用；（2）一个模块向另一个模块传递的数据量；（3）一个模块施加到另一个模块的控制的多少；（4）模块之间接口的复杂程度。
耦合按从强到弱的顺序可分为以下几种类型：
（1）内容耦合。当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时，就发生了内容耦合。此时，被修改的模块完全依赖于修改它的模块。
（2）公共耦合。两个以上的模块共同引用一个全局数据项就称为公共耦合。
（3）控制耦合。一个模块在界面上传递一个信号（如开关值、标志量等）控制另一个模块，接收信号的模块的动作根据信号值进行调整，称为控制耦合。
（4）标记耦合。模块间通过参数传递复杂的内部数据结构，称为标记耦合。此数据结构的变化将使相关的模块发生变化。
（5）数据耦合。模块间通过参数传递基本类型的数据，称为数据耦合。
（6）非直接耦合。模块间没有信息传递时，属于非直接耦合。
如果模块间必须存在耦合，就尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，坚决避免使用内容耦合。
C封闭——开放性
如果一个模块可以作为一个独立体被其它程序引用，则称模块具有封闭性。如果一个模块可以被扩充，则称模块具有开放性。
从字面上看，让模块具有“封闭——开放性”是矛盾的，但这种特征在软件开发过程中是客观存在的。当着手一个新问题时，我们很难一次性解决问题。应该先纵观问题的一些重要方面，同时作好以后补充的准备。因此让模块存在“开放性”并不是坏事情。“封闭性”也是需要的，因为我们不能等到完全掌握解决问题的信息后再把程序做成别人能用的模块。
模块的“封闭——开放性”实际上对应于软件质量因素中的可复用性和可扩充性。采用面向过程的方法进行程序设计，很难开发出既具有封闭性又具有开放性的模块。采用面向对象设计方法可以较好地解决这个问题。
【三、数据结构与算法设计】
学会设计数据结构与算法，可以让我们编写出高效率的程序，
设计高效率的程序是基于良好的数据结构与算法，而不是基于编程小技巧。
一般说来，数据结构与算法就是一类数据的表示及其相关的操作（这里算法不是指数值计算的算法）。从数据表示的观点来看，存储在数组中的一个有序整数表也是一种数据结构。算法是指对数据结构施加的一些操作，例如对一个线性表进行检索、插入、删除等操作。一个算法如果能在所要求的资源限制（Resource Constraints）范围内将问题解决好，则称这个算法是有效率（Efficient）的。例如一个资源限制可能是“用于存储数据的内存有限”，或者“允许执行每个子任务所需的时间有限”。一个算法如果比其它已知算法所需要的资源都少，这个算法也被称为是有效率的。算法的代价（Cost）是指消耗的资源量。一般说来，代价是由一个关键资源例如时间或空间来评估的。
人们对常用的数据结构与算法的研究已经相当透彻，可以归纳出一些设计原则：
（1）每一种数据结构与算法都有其时间、空间的开销和收益。当面临一个新的设计问题时，设计者要彻底地掌握怎样权衡时空开销和算法有效性的方法。这就需要懂得算法分析的原理，而且还需要了解所使用的物理介质的特性（例如，数据存储在磁盘上与存储在内存中，就有不同的考虑）。
（2）与开销和收益有关的是时间——空间的权衡。通常可以用更大的时间开销来换取空间的收益，反之亦然。时间——空间的权衡普遍地存在于软件开发的各个阶段中。
（3）程序员应该充分地了解一些常用的数据结构与算法，避免不必要的重复设计工作。
（4）数据结构与算法为应用服务。我们必须先了解应用的需求，再寻找或设计与实际应用相匹配的数据结构。[Shaffer 1998]
【四、用户界面设计】
【第六章】C++程序设计
【第七章】测试与改错
错误是一种严重的程序缺陷。测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷，并期望通过改错来把缺陷统统消灭，以期提高软件的质量。测试的目的是为了发现尽可能多的缺陷。
这里缺陷是一种泛称，它可以指功能的错误，也可以指性能低下，易用性差等等。测试总是先假设程序中存在缺陷，再通过执行程序来发现并最终改正缺陷。理解测试的目的是个
很重要的意识问题。
测试的主要内容与常用方法
正确性测试
正确性测试又称功能测试，它检查软件的功能是否符合规格说明。由于正确性是软件最重要的质量因素，所以其测试也最重要。
基本的方法是构造一些合理输入，检查是否得到期望的输出。
容错性测试
容错性测试是检查软件在异常条件下的行为。容错性好的软件能确保系统不发生无法意料的事故。
性能与效率测试
性能与效率测试主要是测试软件的运行速度和对资源的利用率。有时人们关心测试的“绝对值”，如数据送输速率是每秒多少比特。有时人们关心测试的“相对值”，如某个软件比另一个软件快多少倍。
性能与效率测试中很重要的一项是极限测试，因为很多软件系统会在极限测试中崩溃。例如，连续不停地向服务器发请求，测试服务器是否会陷入死锁状态不能自拔；给程序输入特别大的数据，看看它是否吃得消。
易用性测试
易用性测试没有一个量化的指标，主观性较强。调查表明，当用户不理解软件中的某个特性时，大多数人首先会向同事、朋友请教。要是再不起作用，就向产品支持部门打电话。只有30%的用户会查阅用户手册。
一般认为，如果用户不翻阅手册就能使用软件，那么表明这个软件具有较好的易用性。
文档测试
文档测试主要检查文档的正确性、完备性和可理解性。好多人甚至不知道文档是软件的一个组成部分。
正确性是指不要把软件的功能和操作写错，也不允许文档内容前后矛盾。
【改错】
总结关于改错的几点思想方法
（1）要有勇气
（2）不可蛮干
（3）找出错误的根源，我们应该运用归纳、推理等方法尽早确定错误的根源。
（4）在改错之后一定要马上进行重新测试，以免引入新的错误。
程序出了错误一定要改错，但是“编写优质无错”的程序才是根本的解决之道

【第八章维护与再生】
【1软件维护的常识】
一些学者将软件维护划分为主要的三类：纠错性维护（Corrective maintenance）、适应性维护（Adaptive maintenance）和完善性维护（Perfective maintenance）：
（1）纠错性维护。由于前期的测试不可能揭露软件系统中所有替在的错误，用户在使用软件时仍将会遇到错误，诊断和改正这些错误的过程称为纠错性维护。
（2）适应性维护。由于新的硬件设备不断推出，操作系统和编译系统也不断地升级，为了使软件能适应新的环境而引起的程序修改和扩充活动称为适应性维护。
（3）完善性维护。在软件的正常使用过程中，用户还会不断提出新的需求。为了满足用户新的需求而增加软件功能的活动称为完善性维护。
Lientz 和Swanson调查发现（1980年），完善性维护约占65%，适应性维护约占18%，纠错性维护约占17%[Sommerville 1992]。上述调查已是20年前的事了，我们不必太关心具体的比例，心里有数即可。
以下一些因素将导致维护工作变得困难：
（1）软件人员经常流动，当需要对某些程序进行维护时，可能已找不到原来的开发人员。只好让新手去“攻读”那些程序。
（2）人们一般难以读懂他人的程序。在勉强接受这类任务时，心里不免嘀咕：“我又不是他肚子里的虫子，怎么知道他如何编程。”
（3）当没有文档或者文档很差时，你简直不知道如何下手。
（4）很多程序在设计时没有考虑到将来要改动，程序之间相互交织，触一而牵百。即使有很好的文档，你也不敢轻举妄动，否则你有可能陷进错误堆里。
（5）如果软件发行了多个版本，要追踪软件的演化非常困难。
（6）维护将会产生不良的副作用，不论是修改代码、数据或文档，都有可能产生新的错误。
（7）维护工作毫无吸引力。高水平的程序员自然不愿主动去做，而公司也舍不得让高水平的程序员去做。带着低沉情绪的低水平的程序员只会把维护工作搞得一塌糊涂。
【2维护的代价及其主要因素】
影响维护代价的非技术因素主要有：
（1）应用域的复杂性。如果应用域问题已被很好地理解，需求分析工作比较完善，那么维护代价就较低。反之维护代价就较高。
（2）开发人员的稳定性。如果某些程序的开发者还在，让他们对自己的程序进行维护，那么代价就较低。如果原来的开发者已经不在，只好让新手来维护陌生的程序，那么代价就较高。
（3）软件的生命期。越是早期的程序越难维护，你很难想像十年前的程序是多么的落后（设计思想与开发工具都落后）。一般地，软件的生命期越长，维护代价就越高。生命期越短，维护代价就越低。
（4）商业操作模式变化对软件的影响。比如财务软件，对财务制度的变化很敏感。财务制度一变动，财务软件就必须修改。一般地，商业操作模式变化越频繁，相应软件的维护代价就越高。
影响维护代价的技术因素主要有：
（1）软件对运行环境的依赖性。由于硬件以及操作系统更新很快，使得对运行环境依赖性很强的应用软件也要不停地更新，维护代价就高。
（2）编程语言。虽然低级语言比高级语言具有更好的运行速度，但是低级语言比高级语言难以理解。用高级语言编写的程序比用低级语言编写的程序的维护代价要低得多（并且生产率高得多）。一般地，商业应用软件大多采用高级语言。比如，开发一套Windows环境下的信息管理系统，用户大多采用Visual Basic、Delphi或Power Builder来编程，用Visual C++的就少些，没有人会采用汇编语言。
（3）编程风格。良好的编程风格意味着良好的可理解性，可以降低维护的代价。
（4）测试与改错工作。如果测试与改错工作做得好，后期的维护代价就能降低。反之维护代价就升高。
（5）文档的质量。清晰、正确和完备的文档能降低维护的代价。低质量的文档将增加维护的代价（错误百出的文档还不如没有文档）。
【3再生工程】
再生工程主要出于如下愿望：（1）在商业上要提高产品的竞争力；（2）在技术上要提高产品的质量。但这种愿望无法靠软件的维护来实现，因为：（1）软件的可维护性可能极差，实在不值得去做；（2）即使软件的可维护性比较好，但也只是治表不治本。再生工程干脆对已有软件进行全部或部分的改造，赋予软件新的活力。
在对待一个不良之徒时，可以进行思想教育并给予他关心和帮助，这种方式类似于“软件维护”；也可以把他关进监狱，送去劳改，这种方式相当于软件的“再生工程”；如果此人坏透顶了，就毙掉算了。
再生工程与维护的共同之处是没有抛弃原有的软件。如果把维护比作“修修补补”，那么再生工程就算是“痛改前非”。再生工程并不见得一定比维护的代价要高，但再生工程在将来获取的利益却要比通过维护得到的多。
再生工程主要有三种类型：重构、逆向工程和前向工程。
8.3.1 重构
重构一般是指通过修改代码或数据以使软件符合新的要求。重构通常并不推翻原有软件的体系结构，主要是改造一些模块和数据结构。重构的一些好处如下：
（1）使软件的质量更高，或使软件顺应新的潮流（标准）。
（2）使软件的后续（升级）版本的生产率更高。
（3）降低后期的维护代价。
要注意的是，在代码重构和数据重构之后，一定要重构相应的文档。
8.3.2 逆向工程
逆向工程来源于硬件世界。硬件厂商总想弄到竞争对手产品的设计和制造“奥秘”。但是又得不到现成的档案，只好拆卸对手的产品并进行分析，企图从中获取有价值的东西。我的很多同学从事集成电路设计工作，他们经常解剖国外的集成电路，甚至不作分析就原封不动地复制该电路的版图，然后投入生产，并美其名曰“反向设计”（Reverse Design）。
软件的逆向工程在道理上与硬件的相似。但在很多时候，软件的逆向工程并不是针对竞争对手的，而是针对自己公司多年前的产品。期望从老产品中提取系统设计、需求说明等有价值的信息。
8.3.3 前向工程
前向工程也称预防性维护，由Miller倡导。他把这个术语解释成“为了明天的需要，把今天的方法应用到昨天的系统上”。[Pressman 1999]
乍看起来，主动去改造一个目前运行得正常的软件系统简直就是“惹事生非”。但是软件技术发展如此迅速，与其等待一个有价值的产品逐渐老死，还不如主动去更新，以获取更大的收益。其道理就同打预防性针一样。所以，预防性维护是“吃小亏占大便宜”的事。

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