軟件開發(fā)過程與調(diào)試

1、第6章 軟件開發(fā)過程與調(diào)試,,6.1 開發(fā)過程概述,計算機軟件尤其是數(shù)據(jù)庫軟件已成為當代計算機應用的主流。軟件開發(fā)人員必須了解軟件開發(fā)的主要過程，掌握正確的開發(fā)手段，以達到事半功倍的效果。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,6.1.1 開發(fā)前的準備工作 項目在開發(fā)前都有系統(tǒng)任務書，主要規(guī)定軟件的開發(fā)目標、主要任務、功能、性能指標及研制人員和經(jīng)費、進度等安排，作為系統(tǒng)設計開發(fā)和檢驗的基本依據(jù)。系統(tǒng)任務書的基本內(nèi)容如下：

2、0; （1）引言，包括編寫目的、背景、參考資料。  （2）系統(tǒng)目標及任務，包括系統(tǒng)建設目標、主要任務、性能指標、標準化要求等。  （3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，包括系統(tǒng)應用組成及結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要功能等。  （4）系統(tǒng)的規(guī)模及進度要求，包括系統(tǒng)規(guī)模、研制進度、人員計劃等。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,系統(tǒng)任務書只是開發(fā)軟件項目的一個基本要求。在實際應用中，軟件開發(fā)人員和需求分析人員要對軟件項目的細節(jié)進行具體分

3、析，必要時還要進行實地調(diào)研，然后共同商討并確定系統(tǒng)的需求分析，需求分析的編寫目的在于：  （1）說明系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟和人員等條件下的可行性。 （2）分析原系統(tǒng)（工作環(huán)境）現(xiàn)狀,描述待開發(fā)系統(tǒng)的詳細需求，提供項目設計需要的基本信息，并使這些信息成為用戶和開發(fā)人員之間溝通的基礎。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,需求分析報告的基本內(nèi)容如下： （1）概述，包括編寫目的、背景、參考資料、術(shù)語及縮略語。 （2

4、）對現(xiàn)有系統(tǒng)的分析。（3）待開發(fā)系統(tǒng)的詳細需求，包括功能需求、使用范圍、業(yè)務流程、用戶界面、輸出要求、故障處理。 （4）使用環(huán)境（如網(wǎng)絡環(huán)境、硬件環(huán)境、軟件環(huán)境），以及與其他系統(tǒng)的關系。 （5）可行性分析，包括技術(shù)可行性分析、經(jīng)濟可行性分析、人員可行性分析，以及影響待開發(fā)系統(tǒng)的主要因素。 （6）結(jié)論意見。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,6.1.2 軟件開發(fā)過程 

5、有了系統(tǒng)任務書和需求分析報告，軟件設計人員就可以對軟件項目的實現(xiàn)進行系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析包括系統(tǒng)的總體設計方案、系統(tǒng)設計說明等，以作為軟件設計的依據(jù)。 1.系統(tǒng)總體方案  系統(tǒng)開發(fā)單位在與用戶充分溝通的基礎上，提出系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)架，描述系統(tǒng)功能、性能等主要指標，規(guī)定實現(xiàn)方法和要求，系統(tǒng)總體方案是系統(tǒng)進行詳細設計的依據(jù)。系統(tǒng)總體方案基本內(nèi)容包括：,開發(fā)過程概述（續(xù)）,（1）引言，包括編寫目的、背景、參考資料、術(shù)語

6、及定義。  （2）項目概述，包括：  ·項目的主要內(nèi)容。  ·系統(tǒng)需求分析，即用戶需求調(diào)查分析、現(xiàn)行系統(tǒng)的現(xiàn)狀調(diào)查分析等。  ·系統(tǒng)功能，即系統(tǒng)的功能要求、主要技術(shù)性能。  ·系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求，即基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)等。  ·系統(tǒng)的設計要求，即技術(shù)結(jié)構(gòu)要求、系統(tǒng)劃分及其接口要求、系統(tǒng)運行環(huán)

7、境要求、系統(tǒng)標準化綜合要求。 （3）實施總計劃，包括進度、預算、可能出現(xiàn)的問題和措施等。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,2．系統(tǒng)設計說明  系統(tǒng)設計說明根據(jù)系統(tǒng)總體方案提出的系統(tǒng)構(gòu)架、功能、性能及數(shù)據(jù)要求確定系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，說明系統(tǒng)主要的技術(shù)設計和采用的技術(shù)方法，以及系統(tǒng)的標準化約束等。系統(tǒng)設計說明是系統(tǒng)實施的基本依據(jù)，其主要內(nèi)容有： （1）引言，包括編寫目的、背景、條件和限制、參考資料、術(shù)語及定義。 

8、; （2）系統(tǒng)總體技術(shù)方案，包括： ·概述，即系統(tǒng)目標、基本要求等。 ·系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即應用結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)等。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,·系統(tǒng)功能設計。功能設計包括業(yè)務管理功能設計、綜合查詢功能設計、郵件收發(fā)功能設計、數(shù)據(jù)庫接口設計。在對這些功能進行綜合分析的基礎上，進行數(shù)據(jù)庫表的設計。在對表的設計過程中，既要考慮關系數(shù)據(jù)庫冗余字段的處理，又要考慮系統(tǒng)運行的速度和實現(xiàn)的方便性等因

9、素。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,·系統(tǒng)安全設計?？梢钥紤]以下安全設計思想，例如系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通過電子郵件實現(xiàn)，要求電子郵件內(nèi)部只傳代碼，不傳涉密數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作需要充分利用數(shù)據(jù)庫的事務提交和回滾機制，確保業(yè)務處理的完整性和一致性；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應充分利用存儲空間，在不同的用戶之間通過數(shù)據(jù)冗余提高整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性；系統(tǒng)中存儲的用戶口令、備份口令、數(shù)據(jù)庫連接信息等重要數(shù)據(jù)必需經(jīng)過安全加密。 ·數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設計。

10、 ·界面友好設計。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,3．軟件開發(fā)  客戶/服務器結(jié)構(gòu)經(jīng)常把應用系統(tǒng)的業(yè)務邏輯編寫在客戶端的應用程序中，因此，當應用系統(tǒng)需要改變時，所有客戶端的應用程序都必須改變，這對于系統(tǒng)維護來說成本太高了。為了解決這些重復開發(fā)應用系統(tǒng)的成本以及為了增加應用系統(tǒng)的重復使用性發(fā)揮面向?qū)ο蠓治?面向?qū)ο笤O計的功能，就必須導入所謂的應用程序服務器，這就要采用B/S架構(gòu)，軟件開發(fā)人員以一種特

11、定的組件形式，組裝企業(yè)的邏輯程序代碼。這種經(jīng)過組裝，能夠執(zhí)行特定功能的對象便稱為“企業(yè)對象”，然后把這些企業(yè)對象分發(fā)到此應用程序服務器。,開發(fā)過程概述（續(xù)）,6.1.3 軟件開發(fā)后的工作  軟件項目在開發(fā)完成后還要對系統(tǒng)進行測試和維護，以測試開發(fā)出的軟件的功能和性能是否達到預定要求，當系統(tǒng)更新或出現(xiàn)問題時要進行維護以確保系統(tǒng)正常運行。軟件測試大綱是軟件設計人員用來自測系統(tǒng)的。它包括： （1）環(huán)

12、境測試：·硬件環(huán)境·軟件環(huán)境,開發(fā)過程概述（續(xù)）,（2）功能測試：·模擬現(xiàn)場測試·應用現(xiàn)場測試。 （3）性能測試：·服務器性能測試是服務器響應客戶請求、處理請求的時間，以及同時處理多用戶請求的能力。·系統(tǒng)性能測試測試系統(tǒng)靈敏度和處理作業(yè)的頻率。（4）系統(tǒng)維護主要指系統(tǒng)運行后的人員培訓，排除運行時出現(xiàn)的錯誤和故障等。,6.2 調(diào)試與測試,6.2.1 程

13、序調(diào)試 Visual C# 2005集成開發(fā)環(huán)境提供了一個功能強大的內(nèi)置調(diào)試器，用于對程序進行調(diào)試。1.程序中的錯誤 程序調(diào)試中可能出現(xiàn)各種各樣的錯誤是，但主要有以下3類： 1）語法錯誤 這種錯誤通常在編譯時便可發(fā)現(xiàn)。程序中如果有語法錯誤，在編譯時編譯器將以錯誤或警告的方式指出這類問題，并提供錯誤的地方及錯誤的原因等信息。,調(diào)試與測試（續(xù)）,2）運行錯誤

14、 程序能通過編譯，但用戶輸入了不正確的信息，例如，使用一個整型變量來存儲姓名，讓程序打開一個不存在的文件等，都會在程序運行時引發(fā)異常。雖然系統(tǒng)也會提示錯誤或警告，但程序會不正常終止，甚至造成死機現(xiàn)象。處理這種運行錯誤的辦法有兩種：一是通過添加一些編程邏輯來對用戶輸入的值進行檢查（這種辦法不徹底）；二是在程序中加入異常處理來捕獲并處理運行階段的異常錯誤。,調(diào)試與測試（續(xù)）,3）邏輯錯誤 程序的邏輯錯誤會導致運行結(jié)果錯誤

15、，也就是在問題的控制邏輯上產(chǎn)生了錯誤。要查出這類邏輯錯誤是最困難的，僅通過檢查代碼很難找到這類錯誤。2.程序調(diào)試的方法 程序調(diào)試的方法可以概括為以下幾種： （1）程序調(diào)試的設置。 （2）斷點的使用。 （3）控制程序的執(zhí)行。 （4）監(jiān)視和檢查數(shù)據(jù)的值。,調(diào)試與測試（續(xù)）,6.2.2 軟件質(zhì)量與測試 優(yōu)質(zhì)軟件是這樣定義的：軟件能夠滿足用戶顯式或隱式需求，文檔齊全，符合規(guī)定的操作標準，在其

16、基于開發(fā)的硬件上能高效運行。 軟件在正式投入使用以前，必須經(jīng)過嚴格的測試。在大型開發(fā)項目中，通常由專業(yè)測試人員和開發(fā)團隊共同來完成測試工作，以確保系統(tǒng)正常運行。,調(diào)試與測試（續(xù)）,1．白盒測試和黑盒測試 白盒測試的對象是源程序，并以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為依據(jù)來設計測試用例。在這種情況下，程序就像玻璃房子，其中的每件事情都是可見的。 白盒測試一般由程序員來完成，程序員都必須確保

17、其編寫的每一條指令和程序運行時的每一種情況都被測試過。 與白盒測試相比，黑盒測試是指程序就像看不見內(nèi)部的黑盒，對其進行測試時不需要知道程序內(nèi)部細節(jié)及程序是如何工作的。 黑盒測試計劃是根據(jù)需求說明編制的，因此，在軟件開發(fā)的需求分析階段編制詳盡的需求說明文檔相當重要。測試工程師以需求文檔為依據(jù)進行軟件測試。,調(diào)試與測試（續(xù)）,2．測試中要考慮的問題 測試的目的是在系統(tǒng)開發(fā)的每一階段，通

18、過適當?shù)臏y試手段檢查系統(tǒng)是否按照正確方向發(fā)展，及時發(fā)現(xiàn)不足和錯誤之處并予以改正，在測試中要考慮以下幾個問題： （1）不可能完全測試： 鑒于用戶系統(tǒng)的多樣性、復雜性和開發(fā)人員對用戶系統(tǒng)了解的局限性，任何測試都只能盡量地發(fā)現(xiàn)問題，減少錯誤，而不能確保沒有問題，因而要做到完全測試是不可能的。,調(diào)試與測試（續(xù)）,（2）測試要有獨立性： 在進行黑盒測試時，測試人員不能是系統(tǒng)開發(fā)人員，這兩種人員必須獨立而并行地開展工作。這就要求測試人員對系統(tǒng)要

19、有足夠的了解，并能熟練地運用各種測試方法，在開發(fā)的每一階段完成之前做好全面測試準備，以保證測試順利進行。 （3）測試有風險性：因為完全的測試是不可能的，而且從時間上來說，也不容許在系統(tǒng)開發(fā)中間加入很長的測試時間，因此在制定測試目標與測試計劃時，必須抓住重點，盡量使開發(fā)工作不發(fā)生大漏洞與大錯誤。因此，測試工作是有風險的。,調(diào)試與測試（續(xù)）,3．軟件測試階段 一般來說，軟件測試可分為3種，即程序測試、系統(tǒng)測試和用戶測試。程

20、序測試是指程序編完后進行的檢查和測試；系統(tǒng)測試是指在系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期中，對各個階段進行的工作；用戶測試屬于黑盒測試，是指部分有代表性的用戶對軟件進行測試和評價。,6.3 異常與異常處理,在編寫程序時，不僅要注意程序代碼的準確性與合理性，還要處理程序中可能出現(xiàn)的異常情況。.NET框架提供了一套稱為結(jié)構(gòu)化異常處理的標準錯誤機制，在這種機制中，如果出現(xiàn)錯誤或者任何預期之外的事件，都會引發(fā)異常。,,6.3.1 異常處理概述

21、在編寫程序時，不僅要關心程序的正常運行，還應具有相應的對各種可能發(fā)生的不可預測的事件的處理措施。在現(xiàn)代編程語言中，異常處理是解決這些問題的主要方法。異常處理是一種功能強大的機制，用于處理應用程序可能產(chǎn)生的錯誤或是其他可以中斷程序執(zhí)行的異常情況。異常處理可以捕捉程序執(zhí)行時發(fā)生的錯誤，使程序更具健壯性。,異常與異常處理（續(xù)）,異常與異常處理（續(xù)）,1.異常類 【例6-1】在程序中應用異常處理的示例。using System;name

22、space TestException{class Class1{[STAThread]static void Main(string[] args){int a,b,result;try,異常與異常處理（續(xù)）,{Console.WriteLine("please input a:");a=int.Parse(Console.ReadLine());

23、 Console.WriteLine("please input b:");b=int.Parse(Console.ReadLine());result=a/b;}catch(Exception e){Console.WriteLine("{0}",e.Message);}Console.WriteLine("this is a te

24、st example");Console.ReadLine();} } },異常與異常處理（續(xù)）,2．兩種派生的異常類 Exception是C#異常的基類，其兩種派生的異常類如下： （1）ApplicationException： ApplicationException是由用戶程序（而不是由公共語言運行庫）引發(fā)的，如果需要自定義異常處理程序，需要從ApplicationExcep

25、tion類派生。 （2）SystemException:一般是在發(fā)生非致命的、可由用戶程序恢復的錯誤時由公共語言運行時引發(fā)。這些錯誤（如數(shù)組超出界限）是由運行時檢查失敗引起的可以在任何方法的執(zhí)行過程中發(fā)生。SystemException不向Exception添加新功能，不提供導致Exception原因的信息。,,6.3.2 異常處理語句 在C#程序中，可以使用異常處理語句處理異常。主要的異常處理語句有throw語

26、句、try…catch語句和try…catch…finally語句。通過這3個異常處理語句可以對可能產(chǎn)生異常的程序代碼進行監(jiān)控。,異常與異常處理（續(xù)）,異常與異常處理（續(xù)）,1.try…catch語句 try…catch語句允許在try后面的大括號{}中放置可能發(fā)生異常情況的程序代碼，以對這些程序代碼進行監(jiān)控，并在catch后面的大括號{}中放置處理錯誤的程序代碼，以處理程序發(fā)生的異常。try…catch語句的格式如

27、下：try{…//可能引發(fā)異常的語句}catch(異常類名  異常變量名){…//包括異常處理、異常信息顯示等},異常與異常處理（續(xù)）,2.try…catch…finally語句 在try…catch…finally語句中，finally語句同樣以區(qū)塊的方式存在，并放在所有try…catch語句的最后面，無論程序是否產(chǎn)生異常，最后都會執(zhí)行finally語句區(qū)塊中的程序代碼，其格式如

28、下： try { …//可能引發(fā)異常的語句 } catch(異常類名  異常變量名) { //異常處理部分 } finally { //最后程序代碼 },,6.3.3 使用throw語句 使用throw語句可以在特定的情形下，強制拋出異常。throw語句的格式如下： throw 

29、 其中，ExObject表示要拋出的異常對象。使用throw語句顯式地拋出異常，有助于開發(fā)人員控制拋出的異常的相關消息，并允許使用catch語句拋出其他異常，從而使異常處理機制更為靈活。,異常與異常處理（續(xù)）,異常與異常處理（續(xù)）,【例6-4】一個使用throw強制拋出異常的示例。using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;namespa

30、ce TestThrowException{ class Program { static void Main(string[] args) { int a, b; try {,異常與異常處理（續(xù)）,Console.Write("please input a:");

31、 a = int.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("please input b:"); b = int.Parse(Console.ReadLine()); if (b == 0) throw new DivideByZeroExc

32、eption(); Console.WriteLine("result={0}", a / b); } catch (DivideByZeroException e) { Console.WriteLine("{0}", e.Message);

33、 },異常與異常處理（續(xù)）,catch (FormatException e) { Console.WriteLine("{0}", e.Message); } catch (Exception e) { Console.WriteLine("{

34、0}", e.Message); } Console.ReadLine(); } }},小 結(jié),典型的軟件系統(tǒng)開發(fā)過程包括需求分析、系統(tǒng)設計、編碼實現(xiàn)和測試發(fā)布等主要環(huán)節(jié)。軟件調(diào)試和測試是確保軟件質(zhì)量的關鍵所在。讀者應結(jié)合本章的內(nèi)容，在實踐中掌握各種程序調(diào)試方法。異常出來機制對于保障軟件的健壯性和系統(tǒng)的安全性非常重要，因此也應該熟練掌握。,第6章結(jié)束,謝