软件工程之软件开发模型类型

1.边做边改模型

2.瀑布模型

3.演化模型

4.增量模型

5.螺旋模型

6.喷泉模型

7.敏捷模型-SCRUM

各种模型的优点和缺点

　　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

1边做边改模型（Build-and-Fix Model）

　　国内许多软件公司都是使用"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

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　　早在20世纪50年代末期，软件领域中就出现了迭代模型。最早的迭代过程可能被描述为“分段模型（stagewise model）”。迭代模型是RUP推荐的周期模型。被定义为：迭代包括产生产品发布（稳定、可执行的产品版本）的全部开发活动和要使用该发布必需的所有其他外围元素。在某种程度上，开发迭代是一次完整地经过所有工作流程的过程：需求、分析设计、实施和测试工作流程。实质上，它类似小型的瀑布式项目。RUP 认为，所有的阶段都可以细分为迭代。每一次的迭代都会产生一个可以发布的产品，这个产品是最终产品的一个子集。

什么是迭代模型

　　在现代过程方法XP（eXtreme Programming，极限编程）、RUP无一例外地都推荐、主张采用能显著减少风险的迭代模型。美国国防部原本提倡瀑布过程和观点，在发现那么多采用 了瀑布模型的失败的项目之后，不但放弃了对它的要求，而且从1994年的报告开始，积极地鼓励采用更加现代化的迭代模型来取代瀑布模型做法。同时，中国中 科院也提倡选用迭代模型。

迭代模型的选择

　　对众多的开发模型和过程方法，及权威机构的看法，企业应选择什么样的开发模型，应慎重对从以下几方面进行考虑：

　　1、RUP虽然内容极其丰富，定义了选起、精化、构建、产品化4个阶段和业务建模、需求、分析设计、实现、测试、部署等9个工种，提供了一大堆的文档模板，但极易让人误解是重型的过程，实施推广有一定难度。

 　　2、再次，在质量管理方面：以实现系统架构、核心功能目标的迭代产品生的工作成果作为质量控制重点。每次迭代进行系统集成、系统测试，达到对软件质量的持续验证。每次系统测试，需要回归测试前一次迭代遗留发现的问题。每次迭代发布的小版本组织客户（包括内部客户、外部客户）进行评价，通过演示 操作等方式，评价该次迭代是否达到预定的目标，并以此为依据来制定下一次迭代的目标。

 　　3、最后，在其他方面：每次迭代成果须进行配置管理，版本控制很重要。在整个迭代过程中风险无处不在，建议每周作一次风险跟踪。同时通过重点关注进度、工作量、满意度、缺陷等数据收集，关注每次迭代情况。

 　　总之，选择一个合适的生命周期模型，并应用正确的方法，对于任何软件项目的成功是至关重要。企业在选择开发模型应从项目时间要求、需求明确程度、风险状况等选择合适的生命周期模型。

迭代模型的使用条件

　　1、在项目开发早期需求可能有所变化。

　　2、分析设计人员对应用领域很熟悉。

　　3、高风险项目。

　　4、用户可不同程度地参与整个项目的开发过程。

　　5、使用面向对象的语言或统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）。

　　6、使用CASE（Computer Aided Software Engineering，计算机辅助软件工程）工具，如Rose（Rose是非常受欢迎的物件软体开发工具。）。

　　7、具有高素质的项目管理者和软件研发团队。

迭代模型的优点

　　与传统的瀑布模型相比较，迭代过程具有以下优点：

 　　1）降低了在一个增量上的开支风险。如果开发人员重复某个迭代，那么损失只是这一个开发有误的迭代的花费。

 　　2）降低了产品无法按照既定进度进入市场的风险。通过在开发早期就确定风险，可以尽早来解决而不至于在开发后期匆匆忙忙。

 　　3）加快了整个开发工作的进度。因为开发人员清楚问题的焦点所在，他们的工作会更有效率。

　　4）由于用户的需求并不能在一开始就作出完全的界定，它们通常是在后续阶段中不断细化的。因此，迭代过程这种模式使适应需求的变化会更容易些。

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，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。

增量模型（Incremental Model）

　　又称演化模型。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

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。

敏捷软件开发模型--SCRUM

一 什么是Scrum?

Scrum (英式橄榄球争球队), 软件开发模型是敏捷开发的一种，在最近的一两年内逐渐流行起来。

Scrum的基本假设是：

开发软件就像开发新产品，无法一开始就能定义软件产品最终的规程，过程中需要研发、创意、尝试错误，所以没有一种固定的流程可以保证专案成功。Scrum 将软件开发团队比拟成橄榄球队，有明确的最高目标，熟悉开发流程中所需具备的最佳典范与技术，具有高度自主权，紧密地沟通合作，以高度弹性解决各种挑战，确保每天、每个阶段都朝向目标有明确的推进。

Scrum 开发流程通常以 30 天(或者更短的一段时间)为一个阶段，由客户提供新产品的需求规格开始，开发团队与客户于每一个阶段开始时挑选该完成的规格部分，开发团队必须尽力于 30 天后交付成果，团队每天用 15 分钟开会检查每个成员的进度与计划，了解所遭遇的困难并设法排除。

二 Scrum较传统开发模型的优点

Scrum模型的一个显著特点就是响应变化，它能够尽快地响应变化。下面的图片使用传统的软件开发模型(瀑布模型、螺旋模型或迭代模型)。随着系统因素（内部和外部因素）的复杂度增加，项目成功的可能性就迅速降低。


下图是Scrum模型和传统模型的对比：

三 Scrum模型

一)  有关Scrum的几个名词

backlog: 可以预知的所有任务， 包括功能性的和非功能性的所有任务。

sprint:一次跌代开发的时间周期，一般最多以30天为一个周期.在这段时间内，开发团队需要完成一个制定的backlog,并且最终成果是一个增量的，可以交付的产品。

sprint backlog:一个sprint周期内所需要完成的任务。

scrumMaster: 负责监督整个Scrum进程，修订计划的一个团队成员。

time-box: 一个用于开会时间段。比如每个daily scrum meeting的time-box为15分钟。

sprint planning meeting: 在启动每个sprint前召开。一般为一天时间（8小时）。该会议需要制定的任务是：产品Owner和团队成员将backlog分解成小的功能模块,  决定在即将进行的sprint里需要完成多少小功能模块，确定好这个Product Backlog的任务优先级。另外，该会议还需详细地讨论如何能够按照需求完成这些小功能模块。制定的这些模块的工作量以小时计算。

Daily Scrum meeting：开发团队成员召开，一般为15分钟。每个开发成员需要向ScrumMaster汇报三个项目：今天完成了什么？　是否遇到了障碍？　即将要做什么？通过该会议，团队成员可以相互了解项目进度。

Sprint review meeting：在每个Sprint结束后，这个Team将这个Sprint的工作成果演示给Product Owner和其他相关的人员。一般该会议为４小时。

Sprint retrospective meeting：对刚结束的Sprint进行总结。会议的参与人员为团队开发的内部人员。一般该会议为３小时。

二）实施Scrum的过程简单介绍

1) 将整个产品的backlog分解成Sprint Backlog,这个Sprint Backlog是按照目前的人力物力条件可以完成的。
2) 召开sprint planning meeting，划分，确定这个Sprint内需要完成的任务，标注任务的优先级并分配给每个成员。注意这里的任务是以小时计算的，并不是按人天计算。
3) 进入sprint开发周期，在这个周期内，每天需要召开Daily Scrum meeting。
4) 整个sprint周期结束，召开Sprint review meeting，将成果演示给Product Owner.
5) 团队成员最后召开Sprint retrospective meeting，总结问题和经验。
6) 这样周而复始，按照同样的步骤进行下一次Sprint.

整个过程如下图所示：

软件工程之软件开发模型类型