前 言
软件工程包含一系列软件开发的基本原理、方法和实践经验，用来指导人们进行正确的软件开发。软件工程强调从工程化的原理出发，按照标准化规程和软件开发实践来引导软件开发人员进行软件开发和实践活动，并进行过程改进，促进软件企业向标准化和成熟化的方向发展。软件工程是一门理论与实践相结合的学科，更注重通过实践来理解原理和方法。为此，我们结合多年的软件工程教学和项目开发经验，通过5个项目实例，从不同的角度、利用不同的方法学来循序渐进地介绍软件开发过程中所涉及的原理、方法和技术。本书的另一个特色是从问题的角度引导学生根据自己的体会来讨论软件开发过程中的问题，进而理解软件工程的概念和原理，总结出一些有效的方法和实践经验。
编写思想
本书强调以问题为引导的软件工程所涉及的概念和方法，进而讨论具体的过程及其优缺点，并结合具体案例进行解析，让学生对问题产生的原因和新方法的提出有更深入的理解，还支持学生进行深入阅读。
我们将传统的结构化方法学和面向对象方法学分开介绍，这有利于学生理解二者的本质区别，厘清其分析与设计模型的不同特点，从而针对不同的项目来选择不同的开发方法学和过程。从结构化到面向对象的路线也便于学生逐步接受软件开发的思想和本质。
结构化方法学。重点讨论开发过程、原理和方法，这些都可以推广到面向对象的开发范型中。最后通过胰岛素输送这一高要求系统案例介绍如何将这些方法应用到实践中。
面向对象方法学。重点讨论面向对象分析模型和设计模型的构建，强调它们之间的关系，抓住面向对象模型开发的要点，通过UML建模语言来描述分析和设计模型，进一步加深学生对面向对象模型本质的理解，同时也清楚其适用的情况。最后通过POS机这一复杂系统案例帮助学生掌握面向对象分析与设计的主要思想。
本书还注重本科生研究性教学实践，针对现代软件开发方法—敏捷方法，重点介绍结对编程，在帮助学生理解结对编程思想的同时，分析其中存在的问题和解决方法，结合系统需求进行设计、实现与测试。通过这一过程可达到研究性教学的目的，也可将结对编程作为学期项目。
组织结构
本书分为四个部分，共14章内容。第一部分“软件工程基础”（第1～4章）主要从软件危机引出软件工程的基本概念和基本原理，介绍软件开发的工程化思想和开发过程等。第二部分“结构化分析、设计与测试”（第5～9章）针对传统结构化的软件开发方法学，主要介绍其基本概念、分析与设计过程、分析与设计模型、软件测试原理和技术、高要求系统的分析与设计方法等。第三部分“面向对象分析、设计与测试”（第10～12章）将介绍面向对象方法学的基本概念、用例分析模型及其设计过程、面向对象分析与设计模型、面向对象的实现以及测试技术。第四部分“软件维护与项目管理”（第13、14章）主要介绍软件维护策略与方法、软件项目管理概念与原理、软件成本估算以及项目计划与管理。
案例
由于本书分别介绍了传统的结构化方法学和面向对象方法学两大体系，因此专门选择了适合不同方法学的具有代表性的案例进行研究，以便读者能够深入理解其各自的优势。这些案例中既有简单常见的应用系统，如面对面结对编程系统和ATM系统；也有比较实用的系统，如POS机系统；还有一些稍微复杂的系统，如分布式结对编程系统和胰岛素输送系统。这些系统由简单到复杂，循序渐进，引导学生逐步理解系统的开发过程和关键问题。
面对面结对编程系统是一个辅助学生进行结对编程和学习的系统，该系统支持角色交换、信息统计和相容性分析等功能，克服了编程过程中的一些不便，如交换位置、相互干扰等。同时，该系统采用一台主机支持结对，还具有节约实验室建设费用等优点。
POS机系统是电子收款机系统的简称，通过计算机来处理销售和支付信息。该系统包括计算机终端、条码扫描仪、现金抽屉、票据打印机等硬件以及支持系统运转的软件，能够为不同服务的应用程序提供接口。收银员通过条码扫描仪读取的或键盘输入的商品条码号来记录商品信息，系统自动计算销售总价。收银员通过系统能够处理支付，包括现金支付、信用卡支付和支票支付。经理通过系统能够处理顾客退货。
ATM系统即自动柜员机系统，能够自动处理银行储户的各种业务，如取款、存款、转账、查询、修改密码等。ATM软件系统使客户能够直接访问银行计算机完成交易，无需银行工作人员的介入。
分布式结对编程系统支持跨地域的结对编程或学习。为了支持异地结对者像在本地一样方便地工作，系统通过文本、音频和视频进行交流。系统与集成开发环境进行集成，包括VC++、Eclipse等开发环境。系统支持角色交换，但通常不严格遵循“驱动者”和“领航者”的角色，所以分布结对编程的工具应该允许合作者很容易地访问控制键盘。
胰岛素输送系统是关于人体胰腺操作（一种体内组织）的仿真，其目标是帮助那些糖尿病患者控制血糖水平。该系统用于监控血糖浓度，根据需要输送正确剂量的胰岛素，对安全性的要求非常高。
目 录
前言
第一部分 软件工程基础
第1章 软件工程概述
1.1 引言
1.2 什么是软件
1.2.1 软件的定义与特性
1.2.2 软件技术的演化
1.3 什么是软件工程
1.3.1 软件危机
1.3.2 解决软件危机的途径
1.3.3 软件工程的定义
1.4 软件工程的基本原理与基本原则
1.4.1 基本原理
1.4.2 基本原则
1.5 软件工程开发方法学
1.5.1 结构化开发方法学
1.5.2 面向对象开发方法学
1.5.3 重型软件工程与轻型软件工程
1.6 小结
习题
第2章 软件过程
2.1 引言
2.2 什么是软件过程
2.2.1 软件过程的定义
2.2.2 软件过程框架
2.3 软件产品与过程
2.4 软件生存周期
2.5 软件工程活动
2.6 小结
习题
第3章 软件过程模型
3.1 引言
3.2 什么是软件过程模型
3.3 传统的软件过程模型
3.3.1 瀑布模型
3.3.2 增量模型
3.3.3 螺旋模型
3.4 面向对象模型
3.4.1 构件集成模型
3.4.2 统一过程模型
3.5 小结
习题
第4章 敏捷软件开发方法
4.1 引言
4.2 敏捷软件开发过程
4.2.1 敏捷过程
4.2.2 敏捷开发原则
4.3 Scrum开发过程
4.3.1 Scrum的特点
4.3.2 Scrum模型与过程
4.4 极限编程
4.4.1 什么是极限编程
4.4.2 极限编程的要素
4.5 结对编程
4.5.1 什么是结对编程
4.5.2 结对编程的优势分析
4.5.3 结对编程的分类
4.5.4 结对编程的方式
4.6 小结
习题
第二部分 结构化分析、设计与测试
第5章 软件需求分析
5.1 引言
5.2 什么是软件需求
5.3 需求分析过程
5.4 会谈技术
5.4.1 非正式会谈
5.4.2 正式会谈
5.5 调查技术
5.5.1 确定调查内容
5.5.2 可靠可信分析
5.6 场景分析技术
5.7 小结
习题
第6章 结构化分析
6.1 引言
6.2 结构化分析模型
6.3 面向数据流的建模方法
6.3.1 数据流建模方法
6.3.2 实例分析
6.4 面向数据的建模方法
6.4.1 数据建模方法
6.4.2 实例分析
6.5 面向状态的建模方法
6.5.1 状态建模方法
6.5.2 实例分析
6.6 规格说明书编写示例
6.7 小结
习题
第7章 结构化设计
7.1 引言
7.2 软件设计过程
7.3 软件模块化设计
7.4 软件结构
7.5 结构化概要设计
7.5.1 数据流模型
7.5.2 数据流设计方法
7.5.3 实例分析
7.6 概要设计文档编写示例
7.7 详细设计
7.8 结构化详细设计
7.9 详细设计文档编写示例
7.10 编码实现
7.10.1 编码语言
7.10.2 编码风格
7.11 小结
习题
第8章 结构化软件测试
8.1 引言
8.2 软件测试的目的和原则
8.3 软件测试的基本过程
8.3.1 单元测试
8.3.2 集成测试
8.3.3 确认测试
8.3.4 系统测试
8.4 测试用例设计
8.5 黑盒测试技术
8.5.1 等价类划分
8.5.2 边界值分析
8.5.3 错误推测
8.5.4 因果图
8.6 白盒测试技术
8.6.1 逻辑覆盖
8.6.2 路径覆盖
8.6.3 循环路径测试策略
8.7 集成测试技术
8.7.1 集成策略
8.7.2 性能测试
8.7.3 实例分析
8.8 调试技术
8.8.1 调试过程
8.8.2 调试策略
8.9 软件测试文档
8.9.1 软件测试计划文档
8.9.2 集成测试文档
8.10 小结
习题
第9章 高要求系统的分析与设计
9.1 引言
9.2 什么是高要求系统
9.3 高要求系统的需求分析
9.3.1 风险需求描述
9.3.2 安全性描述
9.3.3 信息安全描述
9.3.4 软件可靠性描述
9.3.5 胰岛素输送系统完整的需求描述
9.4 形式化描述方法
9.4.1 软件过程中的形式化描述
9.4.2 接口描述方法
9.4.3 行为描述
9.5 高要求系统的设计
9.6 高要求系统的开发
9.7 系统验证
9.7.1 可靠性验证
9.7.2 安全性保证
9.7.3 信息安全评估
9.8 小结
习题
第三部分 面向对象分析、设计与测试
第10章 面向对象分析
10.1 引言
10.2 面向对象模型
10.3 UML
10.3.1 UML的组成
10.3.2 UML的视图
10.4 面向对象分析过程
10.5 用例驱动分析
10.5.1 用例建模分析
10.5.2 开发活动图
10.5.3 开发泳道图
10.6 领域与业务建模
10.6.1 识别业务类和领域类
10.6.2 业务类图
10.6.3 识别属性和操作
10.6.4 开发协作图
10.6.5 开发包图
10.6.6 逻辑架构
10.7 系统行为建模
10.7.1 系统顺序图
10.7.2 建立操作契约
10.7.3 建立顺序图
10.7.4 系统状态图
10.8 POS机系统案例分析
10.9 分布式结对编程系统分析
10.9.1 项目概述
10.9.2 功能描述
10.9.3 逻辑分析与建模
10.10 小结
习题
第11章 面向对象设计
11.1 引言
11.2 面向对象设计模型
11.3 构件设计
11.3.1 构件设计的步骤
11.3.2 构件设计的原则
11.4 并发性设计
11.5 设计模式
11.5.1 基于职责的设计
11.5.2 常见的设计模式
11.6 面向对象详细设计
11.6.1 模型精化
11.6.2 逻辑架构精化设计
11.6.3 分层设计
11.6.4 类操作设计
11.7 方法设计
11.8 精化设计
11.9 数据存储与持久性设计
11.10 部署设计与构件图
11.11 小结
习题
第12章 面向对象实现与测试
12.1 引言
12.2 面向对象实现
12.3 POS机系统实现
12.4 分布式结对编程系统实现
12.5 面向对象测试
12.6 面向对象测试策略
12.7 测试驱动开发
12.7.1 什么是测试驱动开发
12.7.2 测试驱动开发的步骤
12.7.3 编写测试程序
12.7.4 代码重构
12.8 小结
习题
第四部分 软件维护与项目管理
第13章 软件维护
13.1 引言
13.2 软件的可维护性
13.3 软件维护的类型
13.4 软件维护方法
13.5 提高软件的可维护性
13.5.1 结构化维护与非结构化维护
13.5.2 提高软件可维护性的技术途径
13.6 小结
习题
第14章 软件项目管理
14.1 引言
14.2 软件项目组织
14.3 软件过程管理
14.3.1 软件过程度量
14.3.2 软件过程改进
14.3.3 软件项目度量
14.4 软件项目风险管理
14.4.1 风险识别
14.4.2 风险预测
14.4.3 风险管理
14.5 软件配置管理
14.5.1 基本概念
14.5.2 软件配置管理过程
14.6 软件项目估算
14.6.1 软件项目资源
14.6.2 软件规模度量
14.6.3 估算管理
14.7 分解技术
14.7.1 基于问题分解的估算
14.7.2 基于过程分解的估算
14.8 经验估算技术
14.8.1 专家类比推断
14.8.2 中级COCOMO估算模型
14.9 软件质量管理
14.9.1 软件质量保证
14.9.2 软件质量度量
14.10 项目进度管理
14.10.1 项目进度管理计划
14.10.2 进度安排
14.10.3 进度跟踪管理
14.11 小结