1、软件开发模型因业务需要，“中科永联”正式更名为“中程在线”，欢迎大家浏览新网站“中程在线信息产业培训网”中科永联高级技术培训中心（）软件开发模型 (Software Development Model)是指软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发包括需求、设计、编码和测试等阶段，有时也包括维护阶段。软件开发模型能清晰、直观地表达软件开发全过程，明确规定了要完成的主要活动和任务，用来作为软件项目工作的基础。最早出现的软件开发模型是 1970 年 WRoyce 提出的瀑布模型。该模型给出了固定的顺序，将生存期活动从上一个阶段向下一个阶段逐级过渡，如同流水下泻，最终得到所开发的软件产品，投入
2、使用。但计算拓广到统计分析、商业事务等领域时，大多数程序采用高级语言(如 FORTRAN、COBOL 等)编写。瀑布模式模型也存在着缺乏灵活性、无法通过并发活动澄清本来不够确切的需求等缺点。典型的开发模型有：瀑布模型(waterfall model)；渐增模型/演化/迭代(incremental model)；原型模型(prototype model)；螺旋模型(spiral model)；喷泉模型(fountain model)；智能模型(intelligent model) ; 7. 混合模型(hybrid model)1. 边做边改模型（Build-and-Fix Model）遗憾的是，
3、许多产品都是使用“边做边改“ 模型来开发的。在这种模型中，既没有规格说明，也没有经过设计，软件随着客户的需要一次又一次地不断被修改.在这个模型中，开发人员拿到项目立即根据需求编写程序，调试通过后生成软件的第一个版本。在提供给用户使用后，如果程序出现错误，或者用户提出新的要求，开发人员重新修改代码，直到用户满意为止。 这是一种类似作坊的开发方式，对编写几百行的小程序来说还不错，但这种方法对任何规模的开发来说都是不能令人满意的，其主要问题在于：（1） 缺少规划和设计环节，软件的结构随着不断的修改越来越糟，导致无法继续修改；（2） 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险；（3） 没有考虑测试和程序的
4、可维护性，也没有任何文档，软件的维护十分困难。2. 瀑布模型（ Waterfall Model）1970 年 Winston Royce 提出了著名的“ 瀑布模型“ ，直到 80 年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。 瀑布模型将软件生命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性方式进行，当前活动接受上一项活动的工作结果，实施完成所需的工作内容。当前活动的工作结果需要进行验证，如果验证通过，则该结果作为下一项活动的输入，继续进行下一
5、项活动，否则返回修改。瀑布模型强调文档的作用，并要求每个阶段都要仔细验证。但是，这种模型的线性过程太理想化，已不再适合现代的软件开发模式，几乎被业界抛弃，其主要问题在于：（1） 各个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增加了工作量；（2） 由于开发模型是线性的，用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而增加了开发的风险；（3） 早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重的后果。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。一个软件系
6、统的整体可能是复杂的，而单个子程序总是简单的，可以用线性的方式来实现，否则干活就太累了。线性是一种简洁，简洁就是美。当我们领会了线性的精神，就不要再呆板地套用线性模型的外表，而应该用活它。例如增量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，在其它模型中也能够找到线性模型的影子。3. 快速原型模型（Rapid Prototype Model）快速原型模型的第一步是建造一个快速原型，实现客户或未来的用户与系统的交互，用户或客户对原型进行评价，进一步细化待开发软件的需求。通过逐步调整原型使其满足客户的要求，开发人员可以确定客户的真正需求是什么；第二步则在第一步的基础上开发客户满意
7、的软件产品。显然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺点，减少由于软件需求不明确带来的开发风险，具有显著的效果。快速原型的关键在于尽可能快速地建造出软件原型，一旦确定了客户的真正需求，所建造的原型将被丢弃。因此，原型系统的内部结构并不重要，重要的是必须迅速建立原型，随之迅速修改原型，以反映客户的需求。 4. 增量模型（Incremental Model）与建造大厦相同，软件也是一步一步建造起来的。在增量模型中，软件被作为一系列的增量构件来设计、实现、集成和测试，每一个构件是由多种相互作用的模块所形成的提供特定功能的代码片段构成.增量模型在各个阶段并不交付一个可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的
8、一个子集的可运行产品。整个产品被分解成若干个构件，开发人员逐个构件地交付产品，这样做的好处是软件开发可以较好地适应变化，客户可以不断地看到所开发的软件，从而降低开发风险。但是，增量模型也存在以下缺陷：（1） 由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的，所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分，这需要软件具备开放式的体系结构。（2） 在开发过程中，需求的变化是不可避免的。增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能力大大优于瀑布模型和快速原型模型，但也很容易退化为边做边改模型，从而是软件过程的控制失去整体性。在使用增量模型时，第一个增量往往是实现基本需求的核心产品。核心产品交付用户使用后，经过评价
9、形成下一个增量的开发计划，它包括对核心产品的修改和一些新功能的发布。这个过程在每个增量发布后不断重复，直到产生最终的完善产品。例如，使用增量模型开发字处理软件。可以考虑，第一个增量发布基本的文件管理、编辑和文档生成功能，第二个增量发布更加完善的编辑和文档生成功能，第三个增量实现拼写和文法检查功能，第四个增量完成高级的页面布局功能。5.螺旋模型（Spiral Model）1988 年，Barry Boehm 正式发表了软件系统开发的“螺旋模型“，它将瀑布模型和快速原型模型结合起来，强调了其他模型所忽视的风险分析，特别适合于大型复杂的系统。螺旋模型沿着螺线进行若干次迭代，图中的四个象限代表了以下活
10、动：（1） 制定计划：确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件；（2） 风险分析：分析评估所选方案，考虑如何识别和消除风险；（3） 实施工程：实施软件开发和验证；（4） 客户评估：评价开发工作，提出修正建议，制定下一步计划。螺旋模型由风险驱动，强调可选方案和约束条件从而支持软件的重用，有助于将软件质量作为特殊目标融入产品开发之中。但是，螺旋模型也有一定的限制条件，具体如下：（1） 螺旋模型强调风险分析，但要求许多客户接受和相信这种分析，并做出相关反应是不容易的，因此，这种模型往往适应于内部的大规模软件开发。（2） 如果执行风险分析将大大影响项目的利润，那么进行风险分析毫无意义，因此，
11、螺旋模型只适合于大规模软件项目。（3） 软件开发人员应该擅长寻找可能的风险，准确地分析风险，否则将会带来更大的风险一个阶段首先是确定该阶段的目标，完成这些目标的选择方案及其约束条件，然后从风险角度分析方案的开发策略，努力排除各种潜在的风险，有时需要通过建造原型来完成。如果某些风险不能排除，该方案立即终止，否则启动下一个开发步骤。最后，评价该阶段的结果，并设计下一个阶段。6.演化模型(incremental model)主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。用户可以给出待开发系统的核心需求，并且当看到核心需求实现后，能够有效地提出反馈，以支持系统的最终设计和实现。软件开发人员根据用户的需求，首
12、先开发核心系统。当该核心系统投入运行后，用户试用之，完成他们的工作，并提出精化系统、增强系统能力的需求。软件开发人员根据用户的反馈，实施开发的迭代过程。第一迭代过程均由需求、设计、编码、测试、集成等阶段组成，为整个系统增加一个可定义的、可管理的子集。在开发模式上采取分批循环开发的办法，每循环开发一部分的功能，它们成为这个产品的原型的新增功能。于是，设计就不断地演化出新的系统。 实际上，这个模型可看作是重复执行的多个“瀑布模型”。 “演化模型 ”要求开发人员有能力把项目的产品需求分解为不同组，以便分批循环开发。这种分组并不是绝对随意性的，而是要根据功能的重要性及对总体设计的基础结构的影响而作出判
13、断。有经验指出，每个开发循环以六周到八周为适当的长度。7.喷泉模型（fountain model, (面向对象的生存期模型, OO 模型)）喷泉模型与传统的结构化生存期比较，具有更多的增量和迭代性质，生存期的各个阶段可以相互重叠和多次反复，而且在项目的整个生存期中还可以嵌入子生存期。就像水喷上去又可以落下来，可以落在中间，也可以落在最底部。8.智能模型(四代技术（4GL）)智能模型拥有一组工具（如数据查询、报表生成、数据处理、屏幕定义、代码生成、高层图形功能及电子表格等），每个工具都能使开发人员在高层次上定义软件的某些特性，并把开发人员定义的这些软件自动地生成为源代码。这种方法需要四代语言（4
14、GL）的支持。4GL 不同于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好，即使没有受过训练的非专业程序员，也能用它编写程序；它是一种声明式、交互式和非过程性编程语言。4GL 还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的数据库和应用程序生成器。目前市场上流行的 4GL（如Foxpro 等）都不同程度地具有上述特征。但 4GL 目前主要限于事务信息系统的中、小型应用程序的开发。 9.混合模型（hybrid model）过程开发模型又叫混合模型（hybrid model），或元模型（meta-model）,把几种不同模型组合成一种混合模型，它允许一个项目能沿着最有效的路径发展，这就是过程开发模型（或混合模型
15、）。实际上，一些软件开发单位都是使用几种不同的开发方法组成他们自己的混合模型。各种模型的比较每个软件开发组织应该选择适合于该组织的软件开发模型，并且应该随着当前正在开发的特定产品特性而变化，以减小所选模型的缺点，充分利用其优点，下表列出了几种常见模型的优缺点。模型 优点 缺点瀑布模型 文档驱动 系统可能不满足客户的需求快速原型模型 关注满足客户需求 可能导致系统设计差、效率低，难于维护增量模型 开发早期反馈及时，易于维护 需要开放式体系结构，可能会设计差、效率低螺旋模型 风险驱动 风险分析人员需要有经验且经过充分训练鉴于软件测试在面试阶段总是提及软件开发模型的缘故,于是粗略的总结一下软件开发模
16、型,请指正 !软件开发模型是软件开发的全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发模型能清晰、直观地表达软件开发全过程，明确规定了要完成的主要活动和任务，用来作为软件项目开发的基础。典型的开发模型有：瀑布模型(waterfall model)；渐增模型/演化/ 迭代(incremental model)；原型模型(prototype model)；螺旋模型(spiral model)；)RAD 模型(rap application development)瀑布模型将软件生命周期的各项活动规定为依固定顺序联接的若干阶段工作，形如瀑布流水，最终得到软件产品。优点： a.强调开发的阶段性； b.强调早期
17、计划及需求调查； c.强调产品测试。 缺点： a.依赖于早期进行的唯一一次需求调查，不能适应需求的变化； b.由于是单一流程，开发中的经验教训不能反馈应用于本产品的过程；c.风险往往迟至后期的开发阶段才显露，因而失去及早纠正的机会。演化模型主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。用户可以给出待开发系统的核心需求，并且当看到核心需求实现后，能够有效地提出反馈，以支持系统的最终设计和实现。软件开发人员根据用户的需求，首先开发核心系统。当该核心系统投入运行后，用户试用之，完成他们的工作，并提出精化系统、增强系统能力的需求。软件开发人员根据用户的反馈，实施开发的迭代过程。第一迭代过程均由需求、设计、编
18、码、测试、集成等阶段组成，为整个系统增加一个可定义的、可管理的子集。在开发模式上采取分批循环开发的办法，每循环开发一部分的功能，它们成为这个产品的原型的新增功能。于是，设计就不断地演化出新的系统。 实际上，这个模型可看作是重复执行的多个“瀑布模型”。“演化模型 ”要求开发人员有能力把项目的产品需求分解为不同组，以便分批循环开发。这种分组并不是绝对随意性的，而是要根据功能的重要性及对总体设计的基础结构的影响而作出判断。有经验指出，每个开发循环以六周到八周为适当的长度。螺旋模型基本的做法是在“瀑布模型”的每一个开发阶段之前，引入非常严格的风险识别、风险分析和风险控制。直到采取了消除风险的措施之后，
19、才开始计划下一阶段的开发工作。否则，项目就很可能被取消。 另外，如果有充足的把握判断遗留的风险已降低到一定的程度，项目管理人员可作出决定让余下的开发工作采用另外的生命周期模型，如“演化模型”，“瀑布模型”，或自定的混合模型。 优点：a.强调严格的全过程风险管理。b.强调各开发阶段的质量。c.提供机会检讨项目是否有价值继续下去。 缺点：a.引入非常严格的风险识别，风险分析，和风险控制，这对风险管理的技能水平提出了很高的要求。这需要人员，资金，和时间的投入。螺旋模型是瀑布模型与演化模型相结合，并加入两者所忽略的风险分析所建立的一种软件开发模型。该模型于 1998 年由美国 TRW公司（B.W.Bo
20、ehm）提出。软件项目风险的大小作为指引软件过程的一个重要因素，引入这一概念有可能使得软件开发被看作一种元模型，因为它能包容任何一个开发过程模型。快速原型是指 在进行了基本需求分析之后，快速开发出产品的原型，然后基于这个原型，同客户沟通、交流，更好地了解客户需求，不断修改这个原型，到了双方认可的程度，再做详细地分析、设计和编程，最终开发出令客户满意的产品。 一般步骤如下： (1) 先定义软件的总体目标，根据已知的需求来规划出可实现的区域。 (2) 然后是 “快速设计”，集中于系统的总体框架、基本功能和直观的输入方式和输出格式等。 (3) 有了原型，使客户对系统实现哪些具体功能、功能实现到什么程
21、度有更好的理解。开发者可以边开发边评估，不断细化软件的需求，逐步调整原型使其满足客户的要求。这形成一个迭代的过程。即使开始建立的原型过于简单或性能很差，难以使用，但为下一次建立适用的模型积累了经验，而浪费的成本、时间有限。原型模型的优点是使用户能够感受到实际的系统，使开发者能够快速地构造出系统的框架。原型模型的缺点是产品的先天性不足，因为开发者常常需要做实现上的折中，可能采用不合适的操作系统或程序设计语言，以使原型能够尽快工作。RAD 模型RAD（rap application development）模型，即快速应用开发模型。由于其模型构图形似字母“V”，故也称 V 模型，是属于线性顺序一类
22、的软件开发模型。它通过使用基于构件的开发方法来缩短产品开发的周期，提高开发的速度。RAD 模型实现的前提是能做好需求分析，并且项目范围明确，这一点正好和原型模型相反。RAD 模型还有一种改进型，将“编码”从 V 字型的顶点移到左侧，和单元测试对应，从而构成水平的对应关系。从水平对应关系看左边是设计和分析，右边是验证和测试。右边是对左边结果的检验，即对设计和分析的结果进行测试，以确认是否满足用户的需求。如：需求分析和功能设计对应验收测试，说明在做需求分析、产品功能设计的同时，测试人员就可以阅读、审查需求分析的结果，从而了解产品的设计特性、用户的真正需求，可以准备用例（use case）。当系统设计人员在做系统设计时，测试人员可以了解系统是如何实现的，基于什么样的平台，这样可以事先准备系统的测试环境，包括硬件和第三方软件的采购。因为这些准备工作，实际上要很长时间才能完成。在做详细设计时，测试人员就可以准备测试用例（test case，以有效地发现软件缺陷的最小测试执行单元）。一面编程，一面进行单元测试，是一种很有效的办法，使我们可以尽快找出程序中的错误。充分的单元测试可以大幅度提高程序质量、减少成本。
