軟件構造 第二章複習與總結

[軟件構造] 04 第二章複習與總結

Chapter 2: Process and Tools of Software Construction

第二章 軟件構造的過程與工具

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2.1 Software Lifecycle and Configuration Management

這一節最重要的是怎樣以Git工具爲基礎進行軟件配置管理(SCM)，大致瞭解傳統的與現代的軟件開發過程模型有哪些，以及它們之間的區別。
1. 軟件開發的生命週期

• From 0 to 1 從無到有：
  計劃$\Rightarrow$需求分析$\Rightarrow$設計$\Rightarrow$實現$\Rightarrow$測試與集成$\Rightarrow$運維
• From 1 to n 從有到好：
  不同版本之間不斷地進行的更新迭代

2.傳統的軟件過程模型

• Waterfall 瀑布模型：
  • 線性的，非迭代的
  • 將軟件生命週期劃分爲制定計劃、需求分析、軟件設計、程序編寫、軟件測試和運行維護等六個基本活動，並且規定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。
  • 瀑布模型的最大優點是簡單
  • 瀑布模型的突出缺點是不適應用戶需求的變化
• Incremental 增量模型：
  • 線性的，非迭代的
  • 相對於瀑布模型而言，採用增量模型進行開發，開發人員不需要一次性地把整個軟件產品提交給用戶，而是可以分批次進行提交。
• V-Model V字模型
  • 是瀑布模型的變種，反映了軟件測試活動與軟件開發過程(從分析到設計)的關係
• Prototyping 原型模型
  • 迭代的
  • 在開發真實系統之前，構造一個原型，在該原型的基礎上，逐漸完成整個系統的開發工作，通過逐步調整原型使其滿足客戶的要求
• Spiral 螺旋模型
  • 迭代的
  • 它將瀑布模型和快速原型模型結合起來，強調了其他模型所忽視的風險分析，特別適合於大型複雜的系統

這一部分不必拘泥於死記硬背的概念，應着重理解基本的過程，對其有一個大體的瞭解，在今後的學習過程中進行進一步的學習和應用。

3.敏捷開發
把一個複雜且開發週期很長的開發任務，分解爲很多小週期可完成的任務，這樣的一個週期就是一次迭代的過程；同時每一次迭代都可以生產或開發出一個可以交付的軟件產品。

• 快速交付
• XP 極限編程
• 結對編程
• 任務表與進度檢查

4. 軟件配置管理
一系列的概念：
軟件配置項SCI：軟件中發生變化和需要管理變化的基本單元。包括源代碼，數據，文檔等等。
基線baseline：軟件持續變化過程中的“穩定時刻”（例如：對外發布的版本）
配置管理數據庫CMDB：存儲軟件的各配置項隨時間發生變化的信息+基線
版本控制Versioning：爲軟件的任一特定時刻（Moment）的形態指 派一個唯一的編號，作爲“身份標識”

• 爲什麼需要版本控制？對個人，團隊的作用。
• Repository：倉庫，即SCM中的CMDB。
• VCS的發展：本地的版本控制系統$\Rightarrow$集中式的版本控制系統$\Rightarrow$分佈式的版本控制系統

5. Git的使用

該部分強烈建議閱讀Git使用手冊(https://www.git-scm.com/book/en/v2)。

• Git倉庫三部分：
  • .git目錄，本地的CMDB
  • 工作目錄：本地文件系統
  • 暫存區：下次要提交到.git倉庫的內容
• 一個文件的三種狀態：Modified，Staged，Committed
  已修改，已暫存，已提交
• Git的所有操作都是在一個圖數據結構(對象圖)上進行的。
• Git每次提交存儲一個快照圖，而傳統的VCS存儲配置項的增量變化。
• 本門課程需要掌握的Git命令：

  git init
  git add
  git push
  git commit
  git status
  git clone
  git checkout
  git merge
  ...

2.2 Process, Systems, and Tools of Software Construction

本節主要從廣義和狹義的角度講述了軟件構造的過程,以及在各個子過程中所使用的系統和工具。
1.廣義的軟件構造過程
（1）編碼Programming:
構造語言：

1. 編程語言：C,Java,C++,…
   編程工具：IDE集成開發環境
2. 建模語言：UML(也可以看作是一種工具)
   分爲 UML類圖，序列圖，組件圖，…
3. 配置語言：XML，YAML，JSON配置程序的參數和設置

（2）代碼評審和靜態代碼分析
結對編程，正式的代碼評審會議，…

（3）動態代碼分析和調優
執行程序並觀察現象、收集數據、分析不足

（4）調試與測試
測試：發現程序是否有錯誤。
調試：定位錯誤、發現錯誤、並對其進行修正的過程

（5）重構
在不改變代碼功能的前提下優化代碼。

本課程主要集中在上面的 1，4即編碼，測試和調試兩方面，剩餘的三方面由於今年的課程改革會很少地涉及到。
2 可見往年的第四章：面向可理解性的軟件構造
3 可見往年的第八章：面向性能的軟件構造
5 可見往年的第九章：重構

2.狹義的軟件構造過程
狹義的軟件構造關注在build階段，也就是藉助於工具，將軟件構造各階段的活動“自動化”。

常見的使用build的場景：

1. 傳統的編譯型語言編寫的軟件的編譯過程，eg:C,C++,…
2. 解釋型語言編寫的軟件的打包和測試過程，eg:Perl,Python
3. 基於網絡應用的編譯與打包
4. 單元測試過程
5. 代碼靜態分析工具的執行過程
6. 各種各樣的文檔化的過程

構建系統的組成：
版本控制工具，編譯工具，源代碼樹，目標文件樹，構建工具，構建機器，發行包，目標機器。

構建工具：
對於Java：Make，Ant，Maven，Gradle，Eclipse IDE

我認爲，這一節最重要的是教會了我構造工具有什麼，如何在開發中進行使用，以及它能夠幫我們做些什麼。學習到了如何將構建工具應用到lab實驗中進行自動構建，打包，測試等等一系列過程，真正的實現各階段活動的自動化。
本章概念繁多，但大多數只需瞭解即可，就考試而言，本章大概只能出簡單的選擇題，因而可以在後續的課程中對這些概念進行熟悉和學習。