第1章引论Convertor

1.3信息系统的开发方法1.3.1信息系统开发方法的类型用系统工程的方法开发信息系统的具体方法有生命周期法、原型法、面向对象的方法和CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering——计算辅助软件工程）方法等。这里对这几种方法作简要介绍，本书主要以生命周期法的各个阶段来组织材料，并用了一章的篇幅论述了面向对象的系统分析与设计。1．按照时间过程分类1）生命周期法生命周期法是一种用于规划、执行和控制信息系统开发项目的项目组织和管理方法，是工程学原理在信息系统开发中的具体应用。一般系统开发生命周期法将系统开发过程分为5个阶段，即系统规划、系统分析、系统设计、系统实施和系统运行（或维护）等。2）原型法原型法按照对原型结果的处理方式分为试验原型法、演化原型法和增量原型法。试验原型法只把原型当成试验工具，试验结束以后就抛弃原型，即原型不作为最终产品，根据试验的结论做出新的系统。2．按照系统分析要素分类按照系统的分析要素，可以把开发方法分为3类。1）面向处理（ProcessingOriented，PO）方法PO指系统分析的出发点在于高清系统要进行怎样的处理。分为两种：一种是面向功能的，另一种是面向过程的。面向功能是由企业的只能出发，例如：市场、生产、会计和认识等管理功能出发。面向过程则跨越了企业只能，由企业运营流程出发，划分成一些过程进行处理分析。演化原型法则把测试号的结果保留，成为最终系统的一部分。定义系统为高度动态迭代和高度动态的，每次迭代都要对系统重新进行规格说明、重新设计、重新实现和重新评价，是应对环境变化的有效的方法。增量原型法也是将原型试验的结果保留，但与演化原型法不同的是其开发过程是在软件总体设计基础上进行的，一次一段式地增量构造，因而，其环境应变能力比演化原型法差。2）面向数据（DataOriented，DO）方法DO是面向数据的分析方法，它首先分析企业的信息需求，建立企业的信息模型，然后建立全企业共享的数据库。3）面向对象（ObjectOrient，OO）方法OO是面向对象的分析方法，首先分析企业的一些对象，把描述对象的数据和对象的操作放在一起，或者说对象的数据和操作内容是对外封闭的。如果多个对象对外共享某些数据和操作，共享的数据和操作就构成了对象类。对象类可以有子对象，子对象可以调用其他类所定义的数据和操作。任何系统都有一个产生、发展、成熟、消亡（更新）的过程，这个过程称为系统的生命周期。信息系统也不例外，它在其使用过程中随着环境的变化，要不断维护、修改，新的目标和要求不断提出，从而要求设计更新系统，用新系统去代替老系统。图1-15信息系统的生命周期1.3.2生命周期法1．生命周期开发步骤所谓生命周期法就是严格按照系统生命周期的各个过程和步骤去开发系统。生命周期法将信息系统的开发过程划分为系统规划、系统分析、系统设计、系统运行与维护等阶段，每个阶段又分成若干步骤。如图1-15所示。1）系统规划系统规划阶段的主要任务是对组织的环境、目标、现行系统的状况进行初步调查，根据组织的整体目标和发展战略，确定信息系统的发展战略，明确组织总的信息需求，制定信息系统建设总计划，其中包括确定拟建系统的总体目标、功能、规模及资源需求，并根据需求的轻、重、缓、急及资源和应用环境的约束，把规划的系统建设内容分解成若干开发项目以分期分批进行系统开发。2）系统分析系统分析阶段的主要任务是对现行系统进行详细调查，进行可行性分析，确定新系统的基本目标和逻辑功能要求，提出新系统的逻辑模型。其中的分析包括分析业务流程，分析数据流程，分析功能与数据之间的关系，提出分析处理方式。3）系统设计系统设计阶段的主要任务是根据系统分析提出的逻辑模型，确定新系统的物理模型，即计算机化信息系统应用软件的总体结构和数据库设计，并提出系统配置方案，进行详细设计。主要内容包括：代码设计、用户界面设计、处理过程设计等。4）系统实施系统实施阶段是将新系统付诸实施的阶段。这一阶段的任务包括计算机系统等设备的购置、安装和调试，程序的编写和调试，人员培训，数据文件转换，系统高度与转换等。5）系统运行与维护系统投入运行后，需要评价，并经常进行维护，记录系统运行的情况，按照一定的规格对系统进行必要的修改，评价系统的工作质量和经济效益。2．生命周期法的优点生命周期法的主要优点是：整个开发过程阶段和步骤清楚，每一阶段和步骤均有明确的成果，这些成果以可行性分析报告、系统分析说明书、系统设计说明书等形式表现出来，并作为下一阶段工作的依据。在每阶段和步骤中，整个项目可以划分为许多组成部分，各部分可各自独立地开展工作，且各部分的工作必须按要求到期各阶段或步骤的终点，这有利于整个项目的管理与控制。3．生命周期法的缺陷在实践过程中，生命周期法也存在一些缺陷：（1）难以准确定义用户需求。系统的开发过程是一个线形发展的“瀑布模型”，各阶段须严格按顺序进行，并以各阶段提供的文档的正确性和完整性来保证最终应用软件产品的质量，这在许多情况下是难以做到的。用户在初始阶段提出的要求往往既不全面也不明确，而在设计过程中，用户可能感到最初的目标达不到要求，需要修改，这给开发工作不仅带来较大的工作量，而且使开发工作存在较大的难度。（2）开发周期长，难以适应环境的变化。对于一个比较大的系统，开发工作可能需要2—3年，在此期间，用户的要求会越来越高，环境的变化可能使原提出的配置、设计要重新考虑。（3）系统开发成本高，效率低。系统开发的各个阶段的工作从系统分析、系统设计到系统实施，绝大部分工作靠人工完成。所以生命周期法的适用范围是：主要适用于规模较大、结构化程度较高的系统的开发。1．原型法定义原型法（PrototypingApproach）的基本思想是1977年开始提出的，它试图改进生命周期法的缺点，它并不要求像生命周期法那样对原系统进行深入全面的调查和分析。其基本思想是：开发者和用户在系统的主要需求上取得一致意见后，由开发者在短期内开发图1-16原型法示意图1.3.3原型法出一个功能不十分完善、实验性的、简易的应用软件的基本框架（称为原型），先运行这个原型，再不断修改、改进、扩展原型，使之逐步完善，真至形成一个相对稳定的系统。其开发过程如图1-16所示。2．原型法的优点原型法的主要优点表现在：（1）原型法的开发过程是一个循环往复的反馈过程，符合用户对计算机应用的认识逐步发展、螺旋式上升的规律。开始时，用户和设计者对于系统的功能要求的认识是不完整的、粗糙的。通过建立原型、评价原型、修改原型的循环过程，设计者以原型为媒介，及时取得来自用户的反馈信息，不断发现问题，反复修改，完善系统，确保用户要求得到较好满足。（2）原型法很具体，使用户能很快接触和使用系统，容易为不熟悉计算机应用的用户所接受，可提高用户参与系统开发的积极性。（3）原型法开发周期短，使用灵活，对于管理体制和组织结构不稳定、有变化的系统比较适合。3．原型法的局限性原型法有一定的局限性，这主要表现在：(1）对于一个大型的系统，如果不经过系统分析来进行整体性划分，想要直接用屏幕来一个一个地模拟是很困难的。(2）对于大量运算的、逻辑性较强的程序模块，原型法很难构造出模型来供人评价。(3）对于原基础管理不善、信息处理过程混乱的问题，使用有一定的困难。首先是由于工作过程不清，构造原型有一定困难；其次是由于基础管理不好，没有科学合理方法可依，系统开发容易走上机械地模拟原来手工系统的轨道。由于原型法需要快速形成原型和不断修改演进，因此，系统的可变更性要好，要易于修改。采用原型法可以用具有形成原型和修改原型的支撑工具，如系统分析和设计中各种图表的生成器、应用程序生成器等。所以原型法的适用范围是：处理过程明确、简单系统；涉及面窄的小型系统，不适合于：大型、复杂系统，难以模拟；存在大量运算、逻辑性强的处理系统；管理基础工作不完善、处理过程不规范；大量批处理系统。面向对象（Object-Oriented）的方法是从20世纪80年代各种面向对象的程序设计（如Smalltalk、C++等）逐步发展而来的。采用面向对象方法的目的是提高软件系统的可重用性、扩充性和可维护性，使软件系统向通用性方向发展。1．面向对象方法的基本思想(1）客观世界中的任何事物都是对象。对象是数据与操作的封装通信单位，它具有静态特征和动态特征。静态特征即可以用某种数据来描述的特征，动态特征即对象所表现的行为或对象所具有的功能。对象作为一个整体，对外不必公开这些属性与操作，即对象的封装性（Encapsulation）。(2）对象之间有抽象与具体、一般与特殊、整体与部分等几种关系，这些关系构成对象的结构（Structure）。1.3.4面向对象的方法(3）把一组具有相同结构、操作和约束条件的对象称为“类”（Class）。对象由类说明和类实现两在部分组成。类说明统一描述对象类的结构、应遵守的约束规划以及执行的操作，以便用户了解对象类的具体作用与功能；类实现则由开发人员掌握，用户不必了解。一个类的上层可以有超类，下层可以有子类，一个类可以有多个超类，也可以有多个子类，超类是下层子类的概括，子类可以继承超类的属性、操作和约束规则，这就是类的继承性（Inheritance）。(4）对象之间可以互送消息（Message）。消息就是向对象发出的服务请求，它应该含有提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。消息的接收者是提供报务的对象，通过消息进行对象之间的通信。2．面向对象方法的开发过程一般说来，面向对象方法的开发过程分为四个阶段：1）系统调查和需求分析本阶段类的等于生命周期法中的需求分析阶段，即对系统将要面临的问题以及用户对系统开发的需求进行调查研究，确定系统开发的目标和任务，弄清问题是什么。2）分析问题和求解问题本阶段为面向对象的系统分析，即从问题域中抽象的识别出对象以及其行为、结构、属性、方法等。3）整理问题本阶段为面向对象的系统设计，即对分析的结果作进一步地抽象、归类、整理、并最终以范式的形式将它们确定下来。4）程序实现本阶段为面向对象的程序设计，即用面向对象的程序设计语言将设计整理的范式直接映射为应用程序软件，并调试之。3．面向对象方法的当前研究面向对象方法自提出以来经历了二十多年的发展历程，但仍然是目前计算机科学与技术学科的前沿课题，其当前研究主要有以下向个方面：1）面向对象的程序设计面向对象的程序设计是面向对象方法最成熟的领域，但是仍然有许多问题需要研究和解决。例如：对象语义、永久对象的表示与处理、对象之间关系的永久性存储、主动对象的表示与处理、分布式对象及其消息等。而且用于智能程序设计方面还有许多问题正在探究，例如：用对象描述知识系统中智能实体，用对象的属性表示实体所包含的知识、用服务表示智能行为等。2）面向对象的数据库该研究是把面向对象的方法与数据库技术的结合领域。例如：采用面向对象的数据模型，把对象作为存储与检索单位，支持封装与继承，提供面向对象的数据定义语言和数据操纵语言等。当前的研究途径主要有：在传统的数据库管理系统中增加面向对象的功能；在面向对象的编程语言中协加数据库的功能；开发全新的、自成体系的面向对象的数据库系统。3）面向对象的系统分析与设计把面向对象的方法运用于系统分析与设计的进程中。其理论及工程体系自20世纪80年代末期开始形成。目前仍在不断地发展和完善。本书第五章将详细讨论。4）面向对象的软件开发环境软件开发环境对系统开发的效率有很大的影响。20世纪90年代，人们着手对面向对象的软件开发环境进行研究。比较理想的软件开发环境应该具有：能支持复用和共享的类库及其浏览、维护界面，能存储并管理永久对象的对象管理系统，提供面向对象的编程语言与数据库的接口机制，提供面向对象的开发工具，并集成支持面向对象的用户界面开发，特别是图形化用户界面（GUI），支持传统软件工程开发环境中的必备功能，如配置管理、版本管理、权限管理等。5）面向对象的体系结构研究能够支持对象的存储、管理及协同运行的计算机体系结构。这种新型的计算机体系结构，连同支持面向对象技术的新型操作系统，可望从根本上