軟件開發(fā)過(guò)程與調(diào)試

1、第6章 軟件開發(fā)過(guò)程與調(diào)試,,6.1 開發(fā)過(guò)程概述,計(jì)算機(jī)軟件尤其是數(shù)據(jù)庫(kù)軟件已成為當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。軟件開發(fā)人員必須了解軟件開發(fā)的主要過(guò)程，掌握正確的開發(fā)手段，以達(dá)到事半功倍的效果。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,6.1.1 開發(fā)前的準(zhǔn)備工作 項(xiàng)目在開發(fā)前都有系統(tǒng)任務(wù)書，主要規(guī)定軟件的開發(fā)目標(biāo)、主要任務(wù)、功能、性能指標(biāo)及研制人員和經(jīng)費(fèi)、進(jìn)度等安排，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)和檢驗(yàn)的基本依據(jù)。系統(tǒng)任務(wù)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(biāo)及任務(wù)，包括系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)、主要任務(wù)、性能指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化要求等。  （3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能，包括系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)度要求，包括系統(tǒng)規(guī)模、研制進(jìn)度、人員計(jì)劃等。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,系統(tǒng)任務(wù)書只是開發(fā)軟件項(xiàng)目的一個(gè)基本要求。在實(shí)際應(yīng)用中，軟件開發(fā)人員和需求分析人員要對(duì)軟件項(xiàng)目的細(xì)節(jié)進(jìn)行具體分

3、析，必要時(shí)還要進(jìn)行實(shí)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(shuō)明系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)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(xì)需求，提供項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(chǔ)。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,需求分析報(bào)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(yǔ)及縮略語(yǔ)。 （2

4、）對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的分析。（3）待開發(fā)系統(tǒng)的詳細(xì)需求，包括功能需求、使用范圍、業(yè)務(wù)流程、用戶界面、輸出要求、故障處理。 （4）使用環(huán)境（如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、硬件環(huán)境、軟件環(huán)境），以及與其他系統(tǒng)的關(guān)系。 （5）可行性分析，包括技術(shù)可行性分析、經(jīng)濟(jì)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(guò)程概述（續(xù)）,6.1.2 軟件開發(fā)過(guò)程 

5、有了系統(tǒng)任務(wù)書和需求分析報(bào)告，軟件設(shè)計(jì)人員就可以對(duì)軟件項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，系統(tǒng)分析包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明等，以作為軟件設(shè)計(jì)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(chǔ)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(biāo)，規(guī)定實(shí)現(xiàn)方法和要求，系統(tǒng)總體方案是系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的依據(jù)。系統(tǒng)總體方案基本內(nèi)容包括：,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,（1）引言，包括編寫目的、背景、參考資料、術(shù)語(yǔ)

6、及定義。  （2）項(xiàng)目概述，包括：  ·項(xiàng)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(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、交換數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)等。  ·系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)行環(huán)

7、境要求、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化綜合要求。 （3）實(shí)施總計(jì)劃，包括進(jìn)度、預(yù)算、可能出現(xiàn)的問(wèn)題和措施等。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,2．系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明  系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)明系統(tǒng)主要的技術(shù)設(shè)計(jì)和采用的技術(shù)方法，以及系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化約束等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明是系統(tǒng)實(shí)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(yǔ)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(biāo)、基本要求等。 ·系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)等。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,·系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)包括業(yè)務(wù)管理功能設(shè)計(jì)、綜合查詢功能設(shè)計(jì)、郵件收發(fā)功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)接口設(shè)計(jì)。在對(duì)這些功能進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)表的設(shè)計(jì)。在對(duì)表的設(shè)計(jì)過(guò)程中，既要考慮關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)冗余字段的處理，又要考慮系統(tǒng)運(yùn)行的速度和實(shí)現(xiàn)的方便性等因

9、素。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,·系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)。可以考慮以下安全設(shè)計(jì)思想，例如系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)電子郵件實(shí)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(kù)操作需要充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)提交和回滾機(jī)制，確保業(yè)務(wù)處理的完整性和一致性；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)充分利用存儲(chǔ)空間，在不同的用戶之間通過(guò)數(shù)據(jù)冗余提高整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性；系統(tǒng)中存儲(chǔ)的用戶口令、備份口令、數(shù)據(jù)庫(kù)連接信息等重要數(shù)據(jù)必需經(jīng)過(guò)安全加密。 ·數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

10、 ·界面友好設(shè)計(jì)。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,3．軟件開發(fā)  客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)經(jīng)常把應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯編寫在客戶端的應(yīng)用程序中，因此，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要改變時(shí)，所有客戶端的應(yīng)用程序都必須改變，這對(duì)于系統(tǒng)維護(hù)來(lái)說(shuō)成本太高了。為了解決這些重復(fù)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的成本以及為了增加應(yīng)用系統(tǒng)的重復(fù)使用性發(fā)揮面向?qū)ο蠓治?面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的功能，就必須導(dǎo)入所謂的應(yīng)用程序服務(wù)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(guò)組裝，能夠執(zhí)行特定功能的對(duì)象便稱為“企業(yè)對(duì)象”，然后把這些企業(yè)對(duì)象分發(fā)到此應(yīng)用程序服務(wù)器。,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,6.1.3 軟件開發(fā)后的工作  軟件項(xiàng)目在開發(fā)完成后還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和維護(hù)，以測(cè)試開發(fā)出的軟件的功能和性能是否達(dá)到預(yù)定要求，當(dāng)系統(tǒng)更新或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要進(jìn)行維護(hù)以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。軟件測(cè)試大綱是軟件設(shè)計(jì)人員用來(lái)自測(cè)系統(tǒng)的。它包括： （1）環(huán)

12、境測(cè)試：·硬件環(huán)境·軟件環(huán)境,開發(fā)過(guò)程概述（續(xù)）,（2）功能測(cè)試：·模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試·應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。 （3）性能測(cè)試：·服務(wù)器性能測(cè)試是服務(wù)器響應(yīng)客戶請(qǐng)求、處理請(qǐng)求的時(shí)間，以及同時(shí)處理多用戶請(qǐng)求的能力。·系統(tǒng)性能測(cè)試測(cè)試系統(tǒng)靈敏度和處理作業(yè)的頻率。（4）系統(tǒng)維護(hù)主要指系統(tǒng)運(yùn)行后的人員培訓(xùn)，排除運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤和故障等。,6.2 調(diào)試與測(cè)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(gè)功能強(qiáng)大的內(nèi)置調(diào)試器，用于對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。1.程序中的錯(cuò)誤 程序調(diào)試中可能出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤是，但主要有以下3類： 1）語(yǔ)法錯(cuò)誤 這種錯(cuò)誤通常在編譯時(shí)便可發(fā)現(xiàn)。程序中如果有語(yǔ)法錯(cuò)誤，在編譯時(shí)編譯器將以錯(cuò)誤或警告的方式指出這類問(wèn)題，并提供錯(cuò)誤的地方及錯(cuò)誤的原因等信息。,調(diào)試與測(cè)試（續(xù)）,2）運(yùn)行錯(cuò)誤

14、 程序能通過(guò)編譯，但用戶輸入了不正確的信息，例如，使用一個(gè)整型變量來(lái)存儲(chǔ)姓名，讓程序打開一個(gè)不存在的文件等，都會(huì)在程序運(yùn)行時(shí)引發(fā)異常。雖然系統(tǒng)也會(huì)提示錯(cuò)誤或警告，但程序會(huì)不正常終止，甚至造成死機(jī)現(xiàn)象。處理這種運(yùn)行錯(cuò)誤的辦法有兩種：一是通過(guò)添加一些編程邏輯來(lái)對(duì)用戶輸入的值進(jìn)行檢查（這種辦法不徹底）；二是在程序中加入異常處理來(lái)捕獲并處理運(yùn)行階段的異常錯(cuò)誤。,調(diào)試與測(cè)試（續(xù)）,3）邏輯錯(cuò)誤 程序的邏輯錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)果錯(cuò)誤

15、，也就是在問(wèn)題的控制邏輯上產(chǎn)生了錯(cuò)誤。要查出這類邏輯錯(cuò)誤是最困難的，僅通過(guò)檢查代碼很難找到這類錯(cuò)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(shè)置。 （2）斷點(diǎn)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(cè)試（續(xù)）,6.2.2 軟件質(zhì)量與測(cè)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(biāo)準(zhǔn)，在其

16、基于開發(fā)的硬件上能高效運(yùn)行。 軟件在正式投入使用以前，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試。在大型開發(fā)項(xiàng)目中，通常由專業(yè)測(cè)試人員和開發(fā)團(tuán)隊(duì)共同來(lái)完成測(cè)試工作，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。,調(diào)試與測(cè)試（續(xù)）,1．白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試 白盒測(cè)試的對(duì)象是源程序，并以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為依據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)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(cè)試一般由程序員來(lái)完成，程序員都必須確保

17、其編寫的每一條指令和程序運(yùn)行時(shí)的每一種情況都被測(cè)試過(guò)。 與白盒測(cè)試相比，黑盒測(cè)試是指程序就像看不見內(nèi)部的黑盒，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試時(shí)不需要知道程序內(nèi)部細(xì)節(jié)及程序是如何工作的。 黑盒測(cè)試計(jì)劃是根據(jù)需求說(shuō)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(shuō)明文檔相當(dāng)重要。測(cè)試工程師以需求文檔為依據(jù)進(jìn)行軟件測(cè)試。,調(diào)試與測(cè)試（續(xù)）,2．測(cè)試中要考慮的問(wèn)題 測(cè)試的目的是在系統(tǒng)開發(fā)的每一階段，通

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

19、有足夠的了解，并能熟練地運(yùn)用各種測(cè)試方法，在開發(fā)的每一階段完成之前做好全面測(cè)試準(zhǔn)備，以保證測(cè)試順利進(jìn)行。 （3）測(cè)試有風(fēng)險(xiǎn)性：因?yàn)橥耆臏y(cè)試是不可能的，而且從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，也不容許在系統(tǒng)開發(fā)中間加入很長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，因此在制定測(cè)試目標(biāo)與測(cè)試計(jì)劃時(shí)，必須抓住重點(diǎn)，盡量使開發(fā)工作不發(fā)生大漏洞與大錯(cuò)誤。因此，測(cè)試工作是有風(fēng)險(xiǎn)的。,調(diào)試與測(cè)試（續(xù)）,3．軟件測(cè)試階段 一般來(lái)說(shuō)，軟件測(cè)試可分為3種，即程序測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和用戶測(cè)試。程

20、序測(cè)試是指程序編完后進(jìn)行的檢查和測(cè)試；系統(tǒng)測(cè)試是指在系統(tǒng)開發(fā)的整個(gè)生命周期中，對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行的工作；用戶測(cè)試屬于黑盒測(cè)試，是指部分有代表性的用戶對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。,6.3 異常與異常處理,在編寫程序時(shí)，不僅要注意程序代碼的準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤機(jī)制，在這種機(jī)制中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或者任何預(yù)期之外的事件，都會(huì)引發(fā)異常。,,6.3.1 異常處理概述

21、在編寫程序時(shí)，不僅要關(guān)心程序的正常運(yùn)行，還應(yīng)具有相應(yīng)的對(duì)各種可能發(fā)生的不可預(yù)測(cè)的事件的處理措施。在現(xiàn)代編程語(yǔ)言中，異常處理是解決這些問(wèn)題的主要方法。異常處理是一種功能強(qiáng)大的機(jī)制，用于處理應(yīng)用程序可能產(chǎn)生的錯(cuò)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(shí)發(fā)生的錯(cuò)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(yīng)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(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)）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(fù)的錯(cuò)誤時(shí)由公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)引發(fā)。這些錯(cuò)誤（如數(shù)組超出界限）是由運(yùn)行時(shí)檢查失敗引起的可以在任何方法的執(zhí)行過(guò)程中發(fā)生。SystemException不向Exception添加新功能，不提供導(dǎo)致Exception原因的信息。,,6.3.2 異常處理語(yǔ)句 在C#程序中，可以使用異常處理語(yǔ)句處理異常。主要的異常處理語(yǔ)句有throw語(yǔ)

26、句、try…catch語(yǔ)句和try…catch…finally語(yǔ)句。通過(guò)這3個(gè)異常處理語(yǔ)句可以對(duì)可能產(chǎn)生異常的程序代碼進(jìn)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(yǔ)句 try…catch語(yǔ)句允許在try后面的大括號(hào){}中放置可能發(fā)生異常情況的程序代碼，以對(duì)這些程序代碼進(jìn)行監(jiān)控，并在catch后面的大括號(hào){}中放置處理錯(cuò)誤的程序代碼，以處理程序發(fā)生的異常。try…catch語(yǔ)句的格式如

27、下：try{…//可能引發(fā)異常的語(yǔ)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(yǔ)句 在try…catch…finally語(yǔ)句中，finally語(yǔ)句同樣以區(qū)塊的方式存在，并放在所有try…catch語(yǔ)句的最后面，無(wú)論程序是否產(chǎn)生異常，最后都會(huì)執(zhí)行finally語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)句 使用throw語(yǔ)句可以在特定的情形下，強(qiáng)制拋出異常。throw語(yǔ)句的格式如下： throw 

29、 其中，ExObject表示要拋出的異常對(duì)象。使用throw語(yǔ)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(guān)消息，并允許使用catch語(yǔ)句拋出其他異常，從而使異常處理機(jī)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(gè)使用throw強(qiáng)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(guò)程包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)和測(cè)試發(fā)布等主要環(huán)節(jié)。軟件調(diào)試和測(cè)試是確保軟件質(zhì)量的關(guān)鍵所在。讀者應(yīng)結(jié)合本章的內(nèi)容，在實(shí)踐中掌握各種程序調(diào)試方法。異常出來(lái)機(jī)制對(duì)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(yīng)該熟練掌握。,第6章結(jié)束,謝