軟件工程是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科。采用工程的概念、原理、
技術(shù)和方法來開發(fā)與維護(hù)軟件，把經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來，這就是軟件工程。
軟件工程強(qiáng)調(diào)使用生存周期方法學(xué)和各種結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。它們是
在七十年代為了對(duì)付應(yīng)用軟件日益增長(zhǎng)的復(fù)雜程度、漫長(zhǎng)的開發(fā)周期以及用戶對(duì)
軟件產(chǎn)品經(jīng)常不滿意的狀況而發(fā)展起來的。人類解決復(fù)雜問題時(shí)普遍采用的一個(gè)策
略就是“各個(gè)擊破”，也就是對(duì)問題進(jìn)行分解然后再分別解決各個(gè)子問題的策略
。軟件工程采用的生存周期方法學(xué)就是從時(shí)間角度對(duì)軟件開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜問題
進(jìn)行分解，把軟件生存的漫長(zhǎng)周期依次劃分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段有相對(duì)獨(dú)立
的任務(wù)，然后逐步完成每個(gè)階段的任務(wù)。采用軟件工程方法論開發(fā)軟件的時(shí)候，
從對(duì)任務(wù)的抽象邏輯分析開始，一個(gè)階段一個(gè)階段地進(jìn)行開發(fā)。前一個(gè)階段任務(wù)
的完成是開始進(jìn)行后一個(gè)階段工作的前提和基礎(chǔ)，而后一階段任務(wù)的完成通常是
使前一階段提出的解法更進(jìn)一步具體化，加進(jìn)了更多的物理細(xì)節(jié)。每一個(gè)階段的開
始和結(jié)束都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于任何兩個(gè)相鄰的階段而言，前一階段的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)就
是后一階段的開始標(biāo)準(zhǔn)。在每一個(gè)階段結(jié)束之前都必須進(jìn)行正式嚴(yán)格的技術(shù)審查
和管理復(fù)審，從技術(shù)和管理兩方面對(duì)這個(gè)階段的開發(fā)成果進(jìn)行檢查，通過之后這
個(gè)階段才算結(jié)束；如果檢查通不過，則必須進(jìn)行必要的返工，并且返工后還要再
經(jīng)過審查。審查的一條主要標(biāo)準(zhǔn)就是每個(gè)階段都應(yīng)該交出“最新式的”（即和所
開發(fā)的軟件完全一致的）高質(zhì)量的文檔資料，從而保證在軟件開發(fā)工程結(jié)束時(shí)有
一個(gè)完整準(zhǔn)確的軟件配置交付使用。文檔是通信的工具，它們清楚準(zhǔn)確地說明了
到這個(gè)時(shí)候?yàn)橹梗P(guān)于該項(xiàng)工程已經(jīng)知道了什么，同時(shí)確立了下一步工作的基礎(chǔ)
。此外，文檔也起備忘錄的作用，如果文檔不完整，那么一定是某些工作忘記做
了，在進(jìn)入生存周期的下一階段之前，必須補(bǔ)足這些遺漏的細(xì)節(jié)。在完成生存周
期每個(gè)階段的任務(wù)時(shí)，應(yīng)該采用適合該階段任務(wù)特點(diǎn)的系統(tǒng)化的技術(shù)方法──結(jié)
構(gòu)分析或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。
把軟件生存周期劃分成若干個(gè)階段，每個(gè)階段的任務(wù)相對(duì)獨(dú)立，而且比較簡(jiǎn)
單，便于不同人員分工協(xié)作，從而降低了整個(gè)軟件開發(fā)工程的困難程度；在軟件
生存周期的每個(gè)階段都采用科學(xué)的管理技術(shù)和良好的技術(shù)方法，而且在每個(gè)階段
結(jié)束之前都從技術(shù)和管理兩個(gè)角度進(jìn)行嚴(yán)格的審查，合格之后才開始下一階段的
工作，這就使軟件開發(fā)工程的全過程以一種有條不紊的方式進(jìn)行，保證了軟件的
質(zhì)量，特別是提高了軟件的可維護(hù)性。總之，采用軟件工程方法論可以大大提高
軟件開發(fā)的成功率，軟件開發(fā)的生產(chǎn)率也能明顯提高。
目前劃分軟件生存周期階段的方法有許多種，軟件規(guī)模、種類、開發(fā)方式、
開發(fā)環(huán)境以及開發(fā)時(shí)使用的方法論都影響軟件生存周期階段的劃分。在劃分軟件
生存周期的階段時(shí)應(yīng)該遵循的一條基本原則就是使各階段的任務(wù)彼此間盡可能相
對(duì)獨(dú)立，同一階段各項(xiàng)任務(wù)的性質(zhì)盡可能相同，從而降低每個(gè)階段任務(wù)的復(fù)雜程
度，簡(jiǎn)化不同階段之間的聯(lián)系，有利于軟件開發(fā)工程的組織管理。一般說來，軟
件生存周期由軟件定義、軟件開發(fā)和軟件維護(hù)三個(gè)時(shí)期組成，每個(gè)時(shí)期又進(jìn)一步
劃分成若干個(gè)階段。下面的論述主要針對(duì)應(yīng)用軟件，對(duì)系統(tǒng)軟件也基本適用。
軟件定義時(shí)期的任務(wù)是確定軟件開發(fā)工程必須完成的總目標(biāo)；確定工程的可行
性，導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)應(yīng)該采用的策略及系統(tǒng)必須完成的功能；估計(jì)完成該項(xiàng)工程
需要的資源和成本，并且制定工程進(jìn)度表。這個(gè)時(shí)期的工作通常又稱為系統(tǒng)分析
，由系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)完成。軟件定義時(shí)期通常進(jìn)一步劃分成三個(gè)階段，即問題定
義、可行性研究和需求分析。
開發(fā)時(shí)期具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在前一個(gè)時(shí)期定義的軟件，它通常由下述四個(gè)階段組
成：總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，編碼和單元測(cè)試，綜合測(cè)試。
維護(hù)時(shí)期的主要任務(wù)是使軟件持久地滿足用戶的需要。具體地說，當(dāng)軟件在
使用過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)應(yīng)該加以改正；當(dāng)環(huán)境改變時(shí)應(yīng)該修改軟件以適應(yīng)新的環(huán)境
；當(dāng)用戶有新要求時(shí)應(yīng)該及時(shí)改進(jìn)軟件滿足用戶的新需要。通常對(duì)維護(hù)時(shí)期不再
進(jìn)一步劃分階段，但是每一次維護(hù)活動(dòng)本質(zhì)上都是一次壓縮和簡(jiǎn)化了的定義和開
發(fā)過程。
下面扼要介紹軟件生存周期每個(gè)階段的基本任務(wù)和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。
問題定義階段必須回答的關(guān)鍵問題：“要解決的問題是什么？”如果不知道
問題是什么就試圖解決這個(gè)問題，顯然是盲目的，只會(huì)白白浪費(fèi)時(shí)間和金錢，最
終得出的結(jié)果很可能是毫無意義的。盡管確切地定義問題的必要性是十分明顯的
，但是在實(shí)踐中它卻可能是最容易被忽視的一個(gè)步驟。
通過問題定義階段的工作，系統(tǒng)分析員應(yīng)該提出關(guān)于問題性質(zhì)、工程目標(biāo)和
規(guī)模的書面報(bào)告。通過對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際用戶和使用部門負(fù)責(zé)人的訪問調(diào)查，分析員
扼要地寫出他對(duì)問題的理解，并在用戶和使用部門負(fù)責(zé)人的會(huì)議上認(rèn)真討論這份
書面報(bào)告，澄清含糊不精的地方，改正理解不正確的地方，最后得出一份雙方都
滿意的文檔。
問題定義階段是軟件生存周期中最簡(jiǎn)短的階段，一般只需要一天甚至更少的
時(shí)間。
這個(gè)階段要回答的關(guān)鍵問題：“對(duì)于上一個(gè)階段所確定的問題有行得通的解
決辦法嗎？”為了回答這個(gè)問題，系統(tǒng)分析員需要進(jìn)行一次大大壓縮和簡(jiǎn)化了的
系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的過程，也就是在較抽象的高層次上進(jìn)行的分析和設(shè)計(jì)的過程。
可行性研究應(yīng)該比較簡(jiǎn)短，這個(gè)階段的任務(wù)不是具體解決問題，而是研究問題的范圍，探索這個(gè)問題是否值得去解，是否有可行的解決辦法。
在問題定義階段提出的對(duì)工程目標(biāo)和規(guī)模的報(bào)告通常比較含糊。可行性研究
階段應(yīng)該導(dǎo)出系統(tǒng)的高層邏輯模型（通常用數(shù)據(jù)流圖表示），并且在此基礎(chǔ)上更
準(zhǔn)確、更具體地確定工程規(guī)模和目標(biāo)。然后分析員更準(zhǔn)確地估計(jì)系統(tǒng)的成本和效
益，對(duì)建議的系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的成本／效益分析是這個(gè)階段的主要任務(wù)之一。
可行性研究的結(jié)果是使用部門負(fù)責(zé)人做出是否繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)工程的決定的
重要依據(jù)，一般說來，只有投資可能取得較大效益的那些工程項(xiàng)目才值得繼續(xù)進(jìn)
行下去。可行性研究以后的那些階段將需要投入要多的人力物力。及時(shí)中止不值
得投資的工程項(xiàng)目，可以避免更大的浪費(fèi)。
這個(gè)階段的任務(wù)仍然不是具體地解決問題，而是準(zhǔn)確地確定“為了解決這個(gè)問題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么”，主要是確定目標(biāo)系統(tǒng)必須具備哪些功能。
用戶了解他們所面對(duì)的問題，知道必須做什么，但是通常不能完整準(zhǔn)確地表
達(dá)出他們的要求，更不知道怎樣利用計(jì)算機(jī)解決他們的問題；軟件開發(fā)人員知道
怎樣使用軟件實(shí)現(xiàn)人們的要求，但是對(duì)特定用戶的具體要求并不完全清楚。因此系統(tǒng)分析員在需求分析階段必須和用戶密切配合，充分交流信息，以得出經(jīng)過用戶確
認(rèn)的系統(tǒng)邏輯模型。通常用數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡(jiǎn)要的算法描述表示系統(tǒng)的邏
輯模型。
在需求分析階段確定的系統(tǒng)邏輯模型是以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因
此必須準(zhǔn)確完整地體現(xiàn)用戶的要求。系統(tǒng)分析員通常都是計(jì)算機(jī)軟件專家，技術(shù)
專家一般都喜歡很快著手進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，然而，一旦分析員開始談?wù)摮绦蛟O(shè)計(jì)的
細(xì)節(jié)，就會(huì)脫離用戶，使他們不能繼續(xù)提出他們的要求和建議。較件工程使用的結(jié)
構(gòu)分析設(shè)計(jì)的方法為每個(gè)階段都規(guī)定了特定的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，需求分析階段必須提出
完整準(zhǔn)確的系統(tǒng)邏輯模型，經(jīng)過用戶確認(rèn)之后才能進(jìn)入下一個(gè)階段，這就可以有
效地防止和克服急于著手進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的傾向。
這個(gè)階段必須回答的關(guān)鍵問題是：“概括地說，應(yīng)該如何解決這個(gè)問題？”
首先，應(yīng)該考慮幾種可能的解決方案。列如，目標(biāo)系統(tǒng)的一些主要功能是用
計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成還是用人工完成；如果使用計(jì)算機(jī)，那么是使用批處理方式還是
人機(jī)交互方式；信息存儲(chǔ)使用傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫……。通常至少應(yīng)該考慮
下述幾類可能的方案：
低成本的解決方案。系統(tǒng)只能完成最必要的工作，不能多做一點(diǎn)額處的工
作。
中等成本的解決方案。這樣的系統(tǒng)不僅能夠很好地完成預(yù)定的任務(wù)，使用
起來很方便，而且可能還具有用戶沒有具體指定的某些功能和特點(diǎn)。雖然用戶沒
有提出這些具體要求，但是系統(tǒng)分析員根據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)斷定，這些附加的
能力在實(shí)踐中將證明是很有價(jià)值的。
高成本的“十全十美”的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)具有用戶可能希望有的所有功
能和特點(diǎn)。
系統(tǒng)分析員應(yīng)該使用系統(tǒng)流程圖或其他工具描述每種可能的系統(tǒng)，估計(jì)每種
方案的成本和效益，還應(yīng)該在充分權(quán)衡各種方案的利弊的基礎(chǔ)上，推薦一個(gè)較好
的系統(tǒng)（最佳方案），并且制定實(shí)現(xiàn)所推薦的系統(tǒng)的詳細(xì)計(jì)劃。如果用戶接受分
析員推薦的系統(tǒng)，則可以著手完成本階段的另一項(xiàng)主要工作。
上面的工作確定了解決問題的策略以及目標(biāo)系統(tǒng)需要哪些程序，但是，怎樣設(shè)
計(jì)這些程序呢？結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一條基本原理就是程序應(yīng)該模塊化，也就是一個(gè)大程
序應(yīng)該由許多規(guī)模適中的模塊按合理的層次結(jié)構(gòu)組織而成。總體設(shè)計(jì)階段的第二
項(xiàng)主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)，也就是確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的
關(guān)系。通常用層次圖或結(jié)構(gòu)圖描繪軟件的結(jié)構(gòu)。
總體設(shè)計(jì)階段以比較抽象概括的方式提出了解決問題的辦法。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段
的任務(wù)就是把解法具體化，也就是回答下面這個(gè)關(guān)鍵問題：“應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)這
個(gè)系統(tǒng)呢？”
這個(gè)階段的任務(wù)還不是編寫程序，而是設(shè)計(jì)出程序的詳細(xì)規(guī)格說明。這種規(guī)
格說明的作用很類似于其他工程領(lǐng)域中工程師經(jīng)常使用的工程藍(lán)圖，它們應(yīng)該
包含必要的細(xì)節(jié)，程序員可以根據(jù)它們寫出實(shí)際的程序代碼。
通常用ＨＩＰＯ圖（層次圖加輸入／處理／輸出圖）或ＰＤＬ語言（過程設(shè)計(jì)語言
）描述詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果。
這個(gè)階段的關(guān)鍵任務(wù)是寫出正確的容易理解、容易維護(hù)的程序模塊。
程序員應(yīng)該根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的性質(zhì)和實(shí)際環(huán)境，選取一種適當(dāng)?shù)母呒?jí)程序設(shè)計(jì)
語言（必要時(shí)用匯編語言），把說細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果翻譯成用選定的語言書寫的程序
，并且仔細(xì)測(cè)試編寫出的每一個(gè)模塊。
這個(gè)階段的關(guān)鍵任務(wù)是通過各種類型的測(cè)試（及相應(yīng)的調(diào)試）使軟件達(dá)到預(yù)定
的要求。
最基本的測(cè)試是集成測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。所謂集成測(cè)試是根據(jù)設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)
，把經(jīng)過單元測(cè)試檢驗(yàn)的模塊按某種選定的策略裝配起來，在裝配過程中對(duì)程
序進(jìn)行必要的測(cè)試。所謂驗(yàn)收測(cè)試則是按照規(guī)格說明書的規(guī)定（通常在需求分析
階段確定），由用戶（或在用戶積極參加下）對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收。
必要時(shí)還可以再通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或平行運(yùn)行等方法對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)一步測(cè)試檢驗(yàn)。
為了使用戶能夠積極參加驗(yàn)收測(cè)試，并且在系統(tǒng)投入生產(chǎn)性運(yùn)行以后能夠正確
有效地使用這個(gè)系統(tǒng)，通常需要以正式的或非正式的方式對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)。
通過對(duì)軟件測(cè)試結(jié)果的分析可以預(yù)測(cè)軟件的可靠性；反之，根據(jù)對(duì)軟件可靠
性的要求也可以決定測(cè)試和調(diào)試過程什么時(shí)候可以結(jié)束。
應(yīng)該用正式的文檔資料把測(cè)試計(jì)劃、詳細(xì)測(cè)試方案以及實(shí)際測(cè)試結(jié)果保存下
來，做為軟件配置的一個(gè)組成成分。
維護(hù)階段的關(guān)鍵任務(wù)是，通過各種必要的維護(hù)活動(dòng)使系統(tǒng)持久地滿足用戶的
需要。
通常有四類維護(hù)活動(dòng)：改正性維護(hù)，也就是診斷和改正在使用過程中發(fā)現(xiàn)的
軟件錯(cuò)誤；適應(yīng)性維護(hù)，即修改軟件以適應(yīng)環(huán)境的變化；完善性維護(hù)，
即根據(jù)用戶的要求改進(jìn)或擴(kuò)充軟件使它更完善；預(yù)防性維護(hù)，即修改軟件為將來
的維護(hù)活動(dòng)預(yù)先做準(zhǔn)備。
雖然沒有把維護(hù)階段進(jìn)一步劃分成更小的階段，但是實(shí)際上每一項(xiàng)維護(hù)活動(dòng)
都應(yīng)該經(jīng)過提出維護(hù)要求（或報(bào)告問題），分析維護(hù)要求，提出維護(hù)要求，提出
維護(hù)方案，審批維護(hù)方案，確定維護(hù)計(jì)劃，修改軟件設(shè)計(jì)，修改程序，測(cè)試程序，
復(fù)查驗(yàn)收等一系列步驟，因此實(shí)質(zhì)上是經(jīng)歷了一次壓縮和簡(jiǎn)化了的軟件定義和開
發(fā)的全過程。的階段，但是實(shí)際上每一項(xiàng)維護(hù)活動(dòng)
都應(yīng)該經(jīng)過提出維護(hù)要求（或報(bào)告問題），分析維護(hù)要求，提出維護(hù)要求，提出
維護(hù)方案，審批維護(hù)方案，確定維護(hù)計(jì)劃，修改軟件設(shè)計(jì)，修改程序，測(cè)試程序，
復(fù)查驗(yàn)收等一系列步驟，因此實(shí)質(zhì)上是經(jīng)歷了一次壓縮和簡(jiǎn)化了的軟件定義和開
發(fā)的全過程。