软件工程

CHAPTER 1 THE NATURE OF SOFTWARE  1
1.1 The Nature of Software  3
1.1.1 De ning Software  4
1.1.2 Software Application Domains  6
1.1.3 Legacy Software  7
1.2 The Changing Nature of Software  9
1.2.1 WebApps  9
1.2.2 Mobile Applications  9
1.2.3 Cloud Computing  10
1.2.4 Product Line Software  11
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  12
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  12
CHAPTER 2 SOFTWARE ENGINEERING  14
2.1 De ning the Discipline  15
2.2 The Software Process  16
2.2.1 The Process Framework  17
2.2.2 Umbrella Activities  18
2.2.3 Process Adaptation  18
2.3 Software Engineering Practice  19
2.3.1 The Essence of Practice  19
2.3.2 General Principles  21
2.4 Software Development Myths  23
2.5 How It All Starts  26
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  27
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  27
PART ONE THE SOFTWARE PROCESS  29
CHAPTER 3 SOFTWARE PROCESS STRUCTURE  30
3.1 A Generic Process Model  31
3.2 De ning a Framework Activity  32
3.3 Identifying a Task Set  34
3.4 Process Patterns  35
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  37
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  38
CHAPTER 4 PROCESS MODELS  39
4.1 Prescriptive Process Models  40
4.1.1 The Waterfall Model  40
4.1.2 Incremental Process Models  42
4.1.3 Evolutionary Process Models  44
4.1.4 Concurrent Models  48
4.1.5 A Final Word on Evolutionary Processes  50
4.2 Specialized Process Models  51
4.2.1 Component-Based Development  52
4.2.2 The Formal Methods Model  52
4.2.3 Aspect-Oriented Software Development  53
4.3 The Uni ed Process  54
4.3.1 A Brief History  55
4.3.2 Phases of the Uni ed Process  55
4.4 Product and Process  57
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  59
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  59
CHAPTER 5 AGILE DEVELOPMENT  60
5.1 What Is Agility?  62
5.2 Agility and the Cost of Change  62
5.3 What Is an Agile Process  63?
5.3.1 Agility Principles  64
5.3.2 The Politics of Agile Development  65
5.4 Extreme Programming  66
5.4.1 The XP Process  66
5.4.2 Industrial XP  69
5.5 Other Agile Process Models  71
5.5.1 Scrum  72
5.5.2 Dynamic Systems Development Method  73
5.5.3 Agile Modeling  74
5.5.4 Agile Uni ed Process  76
5.6 A Tool Set for the Agile Process  77
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  78
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  79
CHAPTER 6 HUMAN ASPECTS OF SOFTWARE ENGINEERING  81
6.1 Characteristics of a Software Engineer  82
6.2 The Psychology of Software Engineering  83
6.3 The Software Team  84
6.4 Team Structures  86
6.5 Agile Teams  87
6.5.1 The Generic Agile Team  87
6.5.2 The XP Team  88
6.6 The Impact of Social Media  89
6.7 Software Engineering Using the Cloud  91
6.8 Collaboration Tools  92
6.9 Global Teams  93
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  94
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  95
PART TWO MODELING  97
CHAPTER 7 UNDERSTANDING REQUIREMENTS  98
7.1 Requirements Engineering  99
7.2 Establishing the Groundwork  105
7.2.1 Identifying Stakeholders  106
7.2.2 Recognizing Multiple Viewpoints  106
7.2.3 Working toward Collaboration  107
7.2.4 Asking the First Questions  107
7.3 Eliciting Requirements  108
7.3.1 Collaborative Requirements Gathering  109
7.3.2 Quality Function Deployment  112
7.3.3 Usage Scenarios  112
7.3.4 Elicitation Work Products  113
7.3.5 Agile Requirements Elicitation  114
7.3.6 Service-Oriented Methods  114
7.4 Developing Use Cases  115
7.5 Building the Analysis Model  120
7.5.1 Elements of the Analysis Model  120
7.5.2 Analysis Patterns  123
7.5.3 Agile Requirements Engineering  124
7.5.4 Requirements for Self-Adaptive Systems  124
7.6 Avoiding Common Mistakes  125
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  125
FURTHER READINGS AND OTHER INFORMATION SOURCES  126
CHAPTER 8 REQUIREMENTS MODELING: SCENARIO-BASED METHODS  128
8.1 Requirements Analysis  129
8.1.1 Overall Objectives and Philosophy  130
8.1.2 Analysis Rules of Thumb  131
8.1.3 Domain Analysis  132
8.1.4 Requirements Modeling Approaches  133
8.2 Scenario-Based Modeling  135
8.2.1 Creating a Preliminary Use Case  135
8.2.2 Re ning a Preliminary Use Case  138
8.2.3 Writing a Formal Use Case  139
8.3 UML Models That Supplement the Use Case  141
8.3.1 Developing an Activity Diagram  142
8.3.2 Swimlane Diagrams  143
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  144
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  145
CHAPTER 9 REQUIREMENTS MODELING: CLASS-BASED METHODS  146
9.1 Identifying Analysis Classes  147
9.2 Specifying Attributes  150
9.3 De ning Operations  151
9.4 Class-Responsibility-Collaborator Modeling  154
9.5 Associations and Dependencies  160
9.6 Analysis Packages  161
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  162
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  163
CHAPTER 10 REQUIREMENTS MODELING: BEHAVIOR, PATTERNS, AND燱EB/MOBILE APPS  164
10.1 Creating a Behavioral Model  165
10.2 Identifying Events with the Use Case  165
10.3 State Representations  166
10.4 Patterns for Requirements Modeling  169
10.4.1 Discovering Analysis Patterns  170
10.4.2 A Requirements Pattern Example: Actuator-Sensor  171
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  175
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  176
CHAPTER 11 DESIGN CONCEPTS  177
11.1 Design within the Context of Software Engineering  178
11.2 The Design Process  1811
1.2.1 Software Quality Guidelines and Attributes  181
11.2.2 The Evolution of Software Design  183
11.3 Design Concepts  184
11.3.1 Abstraction  185
11.3.2 Architecture  185
11.3.3 Patterns  186
11.3.4 Separation of Concerns  187
11.3.5 Modularity  187
11.3.6 Information Hiding  188
11.3.7 Functional Independence  189
11.3.8 Re nement  190
11.3.9 Aspects  190
11.3.10 Refactoring  191
11.3.11 Object-Oriented Design Concepts  191
11.3.12 Design Classes  192
11.3.13 Dependency Inversion  194
11.3.14 Design for Test  195
11.4 The Design Model  196
11.4.1 Data Design Elements  197
11.4.2 Architectural Design Elements  197
11.4.3 Interface Design Elements  198
11.4.4 Component-Level Design Elements  200
11.4.5 Deployment-Level Design Elements  201
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  202
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  203
CHAPTER 12 ARCHITECTURAL DESIGN  204
12.1 Software Architecture  205
12.1.1 What Is Architecture  205
12.1.2 Why Is Architecture Important  206
12.1.3 Architectural Descriptions  207
12.1.4 Architectural Decisions  208
12.2 Architectural Genres  209
12.3 Architectural Styles  210
12.3.1 A Brief Taxonomy of Architectural Styles  210
12.3.2 Architectural Patterns  215
12.3.3 Organization and Re nement  215
12.4 Architectural Considerations  216
12.5 Architectural Decisions  218
12.6 Architectural Design  219
12.6.1 Representing the System in Context  219
12.6.2 De ning Archetypes  221
12.6.3 Re ning the Architecture into Components  222
12.6.4 Describing Instantiations of the System  224
12.6.5 Architectural Design for Web Apps  225
12.6.6 Architectural Design for Mobile Apps  226
12.7 Assessing Alternative Architectural Designs  226
12.7.1 Architectural Description Languages  228
12.7.2 Architectural Reviews  229
12.8 Lessons Learned  230
12.9 Pattern-based Architecture Review  230
12.10 Architecture Conformance Checking  231
12.11 Agility and Architecture  232
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  234
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  234
CHAPTER 13 COMPONENT-LEVEL DESIGN  236
13.1 What Is a Component  237
13.1.1 An Object-Oriented View  237
13.1.2 The Traditional View  239
13.1.3 A Process-Related View  242
13.2 Designing Class-Based Components  242
13.2.1 Basic Design Principles  243
13.2.2 Component-Level Design Guidelines  246
13.2.3 Cohesion  247
13.2.4 Coupling  249
13.3 Conducting Component-Level Design  250
13.4 Component-Level Design for WebApps  256
13.4.1 Content Design at the Component Level  257
13.4.2 Functional Design at the Component Level  257
13.5 Designing Traditional Components  257
13.6 Component-Based Development  258
13.6.1 Domain Engineering  259
13.6.2 Component Quali cation, Adaptation, and Composition  259
13.6.3 Architectural Mismatch  261
13.6.4 Analysis and Design for Reuse  262
13.6.5 Classifying and Retrieving Components  262
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  264
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  264
CHAPTER 14 USER INTERFACE DESIGN  266
14.1 The Golden Rules  267
14.1.1 Place the User in Control  267
14.1.2 Reduce the User抯 Memory Load  268
14.1.3 Make the Interface Consistent  270
14.2 User Interface Analysis and Design  271
14.2.1 Interface Analysis and Design Models  271
14.2.2 The Process  272
14.3 Interface Analysis  274
14.3.1 User Analysis  274
14.3.2 Task Analysis and Modeling  275
14.3.3 Analysis of Display Content  280
14.3.4 Analysis of the Work Environment  280
14.4 Interface Design Steps  281
14.4.1 Applying Interface Design Steps  281
14.4.2 User Interface Design Patterns  283
14.4.3 Design Issues  284
14.5 Design Evaluation  286
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  288
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  289
PART THREE QUALITY MANAGEMENT  291
CHAPTER 15 QUALITY CONCEPTS  292
15.1 What Is Quality  293
15.2 Software Quality  294
15.2.1 Garvin抯 Quality Dimensions  295
15.2.2 McCall抯 Quality Factors  296
15.2.3 ISO 9126 Quality Factors  298
15.2.4 Targeted Quality Factors  298
15.2.5 The Transition to a Quantitative View  300
15.3 The Software Quality Dilemma  300
15.3.1 揋ood Enough?Software  301
15.3.2 The Cost of Quality  302
15.3.3 Risks  304
15.3.4 Negligence and Liability  305
15.3.5 Quality and Security  305
15.3.6 The Impact of Management Actions  306
15.4 Achieving Software Quality  307
15.4.1 Software Engineering Methods  307
15.4.2 Project Management Techniques  307
15.4.3 Quality Control  307
15.4.4 Quality Assurance  308
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  308
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  309
CHAPTER 16 SOFTWARE QUALITY ASSURANCE  310
16.1 Background Issues  311
16.2 Elements of Software Quality Assurance  312
16.3 SQA Processes and Product Characteristics  314
16.4 SQA Tasks, Goals, and Metrics  314
16.4.1 SQA Tasks  315
16.4.2 Goals, Attributes, and Metrics  316
16.5 Formal Approaches to SQA  318
16.6 Statistical Software Quality Assurance  318
16.6.1 A Generic Example  319
16.6.2 Six Sigma for Software Engineering  320
16.7 Software Reliability  321
16.7.1 Measures of Reliability and Availability  321
16.7.2 Software Safety  322
16.8 The ISO 9000 Quality Standards  323
16.9 The SQA Plan  325
16.10 A Framework for Product Metrics  325
16.10.1 Measures, Metrics, and Indicators  325
16.10.2 The Challenge of Product Metrics  326
16.10.3 Measurement Principles  327
16.10.4 Goal-Oriented Software Measurement  327
16.10.5 The Attributes of Effective Software Metrics  328
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  329
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  330
CHAPTER 17 SOFTWARE TESTING STRATEGIES  332
17.1 A Strategic Approach to Software Testing  332
17.1.1 Veri cation and Validation  334
17.1.2 Organizing for Software Testing  334
17.1.3 Software Testing Strategy桾he Big Picture  335
17.1.4 Criteria for Completion of Testing  338
17.2 Strategic Issues  338
17.3 Test Strategies for Conventional Software  339
17.3.1 Unit Testing  339
17.3.2 Integration Testing  341
17.4 Test Strategies for Object-Oriented Software  347
17.4.1 Unit Testing in the OO Context  347
17.4.2 Integration Testing in the OO Context  347
17.5 Validation Testing  348
17.5.1 Validation-Test Criteria  348
17.5.2 Con guration Review  349
17.5.3 Alpha and Beta Testing  349
17.6 System Testing  350
17.6.1 Recovery Testing  350
17.6.2 Security Testing  351
17.6.3 Stress Testing  351
17.6.4 Performance Testing  352
17.6.5 Deployment Testing  352
17.7 The Art of Debugging  353
17.7.1 The Debugging Process  353
17.7.2 Psychological Considerations  354
17.7.3 Debugging Strategies  355
17.7.4 Correcting the Error  357
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  357
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  358
CHAPTER 18 TESTING CONVENTIONAL APPLICATIONS  360
18.1 Software Testing Fundamentals  361
18.2 Internal and External Views of Testing  363
18.3 White-Box Testing  364
18.4 Basis Path Testing  364
18.4.1 Flow Graph Notation  364
18.4.2 Independent Program Paths  366
18.4.3 Deriving Test Cases  368
18.5 Control Structure Testing  370
18.6 Black-Box Testing  372
18.6.1 Equivalence Partitioning  372
18.6.2 Boundary Value Analysis  373
18.7 Model-Based Testing  374
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  375
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  375
CHAPTER 19 TESTING OBJECT-ORIENTED APPLICATIONS  377
19.1 Broadening the View of Testing  378
19.2 Testing OOA and OOD Models  379
19.2.1 Correctness of OOA and OOD Models  379
19.2.2 Consistency of Object-Oriented Models  380
19.3 Object-Oriented Testing Strategies  382
19.3.1 Unit Testing in the OO Context  382
19.3.2 Integration Testing in the OO Context  383
19.3.3 Validation Testing in an OO Context  383
19.4 Object-Oriented Testing Methods  383
19.4.1 The Test-Case Design Implications of OO Concepts  384
19.4.2 Applicability of Conventional Test-Case Design Methods  385
19.4.3 Fault-Based Testing  385
19.4.4 Scenario-Based Test Design  386
19.5 Testing Methods Applicable at the Class Level  386
19.5.1 Random Testing for OO Classes  386
19.5.2 Partition Testing at the Class Level  387
19.6 Interclass Test-Case Design  388
19.6.1 Multiple Class Testing  388
19.6.2 Tests Derived from Behavior Models  390
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  391
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  392
CHAPTER 20 SECURITY ENGINEERING  393
20.1 Analyzing Security Requirements  394
20.2 Security and Privacy in an Online World  395
20.2.1 Social Media  396
20.2.2 Mobile Applications  396
20.2.3 Cloud Computing  396
20.2.4 The Internet of Things  397
20.3 Security Engineering Analysis  397
20.3.1 Security Requirement Elicitation  398
20.3.2 Security Modeling  399
20.3.3 Measures Design  400
20.3.4 Correctness Checks  400
20.4 Security Assurance  401
20.4.1 The Security Assurance Process  401
20.4.2 Organization and Management  402
20.5 Security Risk Analysis  403
20.6 The Role of Conventional Software Engineering Activities  404
20.7 Veri cation of Trustworthy Systems  406
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  408
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  408
CHAPTER 21 SOFTWARE CONFIGURATION MANAGEMENT  410
21.1 Software Con guration Management  411
21.1.1 An SCM Scenario  412
21.1.2 Elements of a Con guration Management System  413
21.1.3 Baselines  413
21.1.4 Software Con guration Items  415
21.1.5 Management of Dependencies and Changes  415
21.2 The SCM Repository  417
21.2.1 General Features and Content  417
21.2.2 SCM Features  418
21.3 The SCM Process  419
21.3.1 Identi cation of Objects in the Software Con guration  420
21.3.2 Version Control  421
21.3.3 Change Control  422
21.3.4 Impact Management  425
21.3.5 Con guration Audit  426
21.3.6 Status Reporting  426
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  427
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  428
PART FOUR MANAGING SOFTWARE PROJECTS  431
CHAPTER 22 PROJECT MANAGEMENT CONCEPTS  432
22.1 The Management Spectrum  433
22.1.1 The People  433
22.1.2 The Product  434
22.1.3 The Process  434
22.1.4 The Project  434
22.2 People  435
22.2.1 The Stakeholders  435
22.2.2 Team Leaders  436
22.2.3 The Software Team  437
22.2.4 Agile Teams  439
22.2.5 Coordination and Communication Issues  440
22.3 The Product  441
22.3.1 Software Scope  442
22.3.2 Problem Decomposition  442
22.4 The Process  442
22.4.1 Melding the Product and the Process  443
22.4.2 Process Decomposition  444
22.5 The Project  445
22.6 The W5HH Principle  446
22.7 Critical Practices  447
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  448
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  448
CHAPTER 23 PROCESS AND PROJECT METRICS  451
23.1 Metrics in the Process and Project Domains  452
23.1.1 Process Metrics and Software Process Improvement  452
23.1.2 Project Metrics  455
23.2 Software Measurement  456
23.2.1 Size-Oriented Metrics  457
23.2.2 Function-Oriented Metrics  458
23.2.3 Reconciling LOC and FP Metrics  459
23.2.4 Object-Oriented Metrics  461
23.2.5 Use Case-Oriented Metrics  462
23.3 Metrics for Software Quality  462
23.3.1 Measuring Quality  463
23.3.2 Defect Removal Ef ciency  464
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  466
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  467
CHAPTER 24 ESTIMATION FOR SOFTWARE PROJECTS  469
24.1 Observations on Estimation  470
24.2 The Project Planning Process  471
24.3 Software Scope and Feasibility  472
24.4 Resources  473
24.4.1 Human Resources  473
24.4.2 Reusable Software Resources  474
24.4.3 Environmental Resources  474
24.5 Software Project Estimation  475
24.6 Decomposition Techniques  476
24.6.1 Software Sizing  476
24.6.2 Problem-Based Estimation  477
24.6.3 An Example of LOC-Based Estimation  478
24.6.4 An Example of FP-Based Estimation  480
24.6.5 Process-Based Estimation  481
24.6.6 An Example of Process-Based Estimation  482
24.6.7 Estimation with Use Cases  482
24.6.8 An Example of Estimation Using Use Case Points  484
24.6.9 Reconciling Estimates  484
24.7 Empirical Estimation Models  485
24.7.1 The Structure of Estimation Models  486
24.7.2 The COCOMO II Model  486
24.7.3 The Software Equation  486
24.8 Estimation for Object-Oriented Projects  488
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  488
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  489
CHAPTER 25 PROJECT SCHEDULING  490
25.1 Basic Concepts  491
25.2 Project Scheduling  493
25.2.1 Basic Principles  494
25.2.2 The Relationship between People and Effort  495
25.2.3 Effort Distribution  496
25.3 De ning a Task Set for the Software Project  497
25.3.1 A Task Set Example  498
25.3.2  Re nement of Major Tasks  499
25.4 De ning a Task Network  500
25.5 Scheduling  501
25.5.1 Time-Line Charts  502
25.5.2 Tracking the Schedule  503
25.5.3 Tracking Progress for an OO Project  504
25.6 Earned Value Analysis  505
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  508
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  509
CHAPTER 26 RISK MANAGEMENT  510
26.1 Reactive versus Proactive Risk Strategies  511
26.2 Software Risks  511
26.3 Risk Identi cation  513
26.3.1 Assessing Overall Project Risk  514
26.3.2 Risk Components and Drivers  515
26.4 Risk Projection  515
26.4.1 Developing a Risk Table  516
26.4.2 Assessing Risk Impact  518
26.5 Risk Re nement  520
26.6 Risk Mitigation, Monitoring, and Management  521
26.7 The RMMM Plan  523
PROBLEMS AND POINTS TO PONDER  525
FURTHER READINGS AND INFORMATION SOURCES  526
APPENDIX 1 AN INTRODUCTION TO UML  527
APPENDIX 2 OBJECT-ORIENTED CONCEPTS  548
REFERENCES  556