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浅谈软件项目估算技术
摘 要：由于软件产品自身的特殊性，导致软件项目的估算工作进行困难，估算结果准确性差。为了解决这一问题，产生了很多不同的软件项目估算技术，本文对各种估算技术的主要思想及其优缺点进行简单的阐述。尤其是对功能点估算技术，本文做了详细的介绍，并通过实例加以说明其应用方法。
关键词：规模估算;成本估算;实例应用
中图分类号：
软件项目的估算历来是比较复杂的事，因为软件本身的复杂性、历史经验的缺乏、估算工具缺乏以及一些人为错误，导致软件项目的估算往往和实际情况相差甚远。因此，估算错误已被列入软件项目失败的四大原因之一。由此，也证明了正确对软件项目进行估算是何等重要。
在软件项目管理中，估算就是对项目将持续多长时间或花费多少成本的预测。所以说，估算正是一种对未来的预测。从这里也看以看出估算的重点就在“工作量估算”或“成本估算”，而在对这两者进行估算的过程中大多数情况下都少不了“软件规模”这个条件，所以本文将软件估算分为两种类型，第一个种是软件项目规模的估算，第二种是将估算得出的规模转换为工作量的估算或成本的估算。目前使用比较广泛的规模估算技术，如：代码行估算技术、功能点估算技术;而使用比较广泛的成本估算技术，如：COCOMO算法模型估算技术。
除了上述所列举的几种技术外，还有几种估算技术既可以用于估算规模，也可直接应用与估算工作量或估算成本，如：Delphi估算法、类比估算技术、PERT估算技术。这几种估算技术不似前面所列的技术，比较有针对行，且有具体的计算过程、计算公式。这几种技术只是一种思想，依据某个选定的科目进行估算。下面本文将简单介绍上述提到的几种估算技术，并通过具体的实例重点阐述功能点估算技术。
1 估算技术简介
代码行估算技术。代码行(LOC)指所有的可执行的源代码行数，包括可交付的工作控制语言(JCL：Job Control Language)语句、数据定义、数据类型声明、等价声明、输入/输出格式声明等[1]。代码行估算技术主要是估算软件的规模，即通过该技术估算待研发软件项目有多少行代码。一般为了方便表示，使用较大的单位千代码行(KLOC)来表示待研发软件项目的规模大小。这种方法比较适用于有经验积累和开发模式稳定的公司。如果是新成立公司，使用这种估算技术则会存在很大误差，加大项目失败的风险。
功能点估算技术。功能点法是一种经过实践验证的方法，但应用成本很高，估算的工作量投入也较大。功能点估算技术最终结果是规模，仍然需要知道项目的生产率数据才能得出实际的工作量。功能点估算技术将系统功能分为输入、输出、查询、外部文件和内部文件5种类型。其中，输入是一个数据跨越系统边界，从外部到内部的基本数据处理过程。数据的来源可以是人机输入界面/接口，或是另一个应用系统;输出是一个衍生数据跨越系统边界，从内部到外部的基本数据处理过程。这些输出的数据可能会产生报表，或发到其他外部系统的输出文件;查询是一个不包含衍生数据和数据维护的基本数据处理过程，包括输入和输出两部分;内部文件存在于系统边界之内，用户可识别的一组逻辑上相互关联的数据;外部文件存在于系统边界之外，用户可识别的一组逻辑上相互关联的数据。使用功能点估算技术估算的大概步骤为：
(1)通过需求分析将系统功能按照上述5种类型进行分类。
(2)分析每个功能项的复杂程度，大致分为一般、简单、复杂三种类型，每一种类型都对应一个权重值，具体如表1。
(3)根据每个功能项的复杂权重值，求出功能项的加权和，即为未调整功能点数(UFC)。
(4)分析该系统的技术复杂度，功能点估算将与系统相关的技术影响因素分为14组(用Ai表示)，每个分为6个级别，权重分别从0至5。根据分析结果及公式计算技术复杂度因子(TCF)，即TCF=(SUM(Ai))。
(5)将UFC与TCF相乘即为功能点数。
COCOMO算法模型。Cocomo模像是一个分层次的系列软件成本估算模型，包括基本模型、中级模型和详细模型3个子模型。3个模型采用同一个计算公式，即E=asb×EAF[2]。其中，E是以人月为单位的工作量;S是以KLOC为单位的程序规模;EAF是一个工作量调整因子，在基本模型中该项值为1，中级模型和详细模型中根据成本驱动因素确定;a和b是随开发模式而变化的因子，这里开发模式被分为3中类型，即有机式、半分离式和嵌入式。
Cocomo算法模型是一种精确易用的估算方法，如果项目没有足够多的历史数据，会使得各调整因子和系数很难确定，进而使得估算比较困难。但是一旦项目建立起这种模型，则通过Cocomo模型得出的项目工作量和项目周期具有更高的准确度。
Delphi估算技术。Delphi估算技术又被成为专家估算技术，它是由一个被认为是该任务专家的人来进行估算，且估算过程很大一部分是基于不清晰，不可重复的推理过程，也就是直觉。所以该技术中专家“专”的程度及对项目的理解程度是该技术的重点，也是难点，它的好坏直接影响估算结果的准确程度。
Delphi估算技术估算过程并不像功能点估算技术或COCOMO算法模型那样，有明确的计算方法或计算公式。它是将待估算的项目的相关信息发给专家，专家估算后由专门的负责人进行汇总，然后再发给专家估算，反复几次后得到一个估算结果，可见只是一种思想，所以它除了用来估算规模，也可以用来估算成本、风险等，即对选定的某个科目进行估算。
类比估算技术。“类比估算”，顾名思义是通过同以往类似项目(如应用领域、环境和复杂程度等)相比较得出估算结果。类比估算技术是一种粗略的估算方法，它估算结果的精确度取决于历史项目数据的完整性和准确度。类比估算技术与Delphi估算技术类似，它的用途不仅仅用在规模估算上，也可以估算成本、工作量等。 PERT估算技术。PERT估算技术，又称为计划评审估算技术，它对需要估算的科目(如规模、成本、工期等)按三种不同情况估算：一个乐观估算结果，一个最可能估算结果，一个悲观估算结果。再通过这三个结果计算得到一个期望规模和标准偏差。这种估算技术可以用于估算规模，同样也可以用于估算工期，相比较来说PERT技术估算的结果比类比估算技术的结果要更准确。
2 功能点估算技术应用实例
假设某员工管理系统，经过需求分析得知，该系统所包含功能如下：
(1)员工信息维护：添加员工、修改员工信息、查询员工信息;
(2)部门信息维护：添加部门、修改部门信息;
(3)工资统计：统计员工年薪，并打印输出。
其中，在该系统中添加一个员工资料，会使用到员工的基本信息：员工ID(标签控件)、姓名、性别、年龄、婚否、部门ID;教育情况：学校名称、所学专业、学历。对部门的维护会使用到部门的信息：部门ID(标签控件)、部门名称。员工工资信息由另外一个财务系统提供，工资表信息有员工的基本信息：员工ID(标签控件)、姓名、部门名称;工资信息：工资级别、工资金额。
根据功能点估算技术估算步骤，首先计算未调整功能点数，即各种类型功能项的加权和，分析该系统6个功能项所属类型及其复杂权重值如表2：
假设该项目的14个技术复杂度因子均为“有一定影响”，即权重值均为2，则该项目功能点数为：FP=45×(×14×2)=。如果知道该项目使用何种语言，可以将功能点数转换为代码行数。
3 结语
本文对目前比较流行的几种软件项目估算技术做了简单介绍。重点讲述了功能点估算技术，并通过一个实例演示了功能点估算技术的应用方法。通过本文描述可以看出每种项目估算技术都有其自己的优缺点，如果想要得到比较准确的估算结果，不能仅靠一种估算技术，而应该综合运用各种估算技术，才能得到比较全面的信息和比较准确的结果。目前，也有一些基于这些估算技术的思想的自动化估算工具产生，相信通过不断的发展，将解决软件项目成本估算难的问题。
参考文献：
[1]朱少民.软件项目管理[M].北京：清华大学出版社，2009-11.
[2]覃征等.软件项目管理[M].北京：清华大学出版社，2004.
[3]李明树，何梅，杨达，舒风笛，王青.软件成本估算方法及应用[J].Journal of Software，， ， April 2007，775-795.
[4]The David Consulting Group ，Function Point Counting Practices Manual Release ，January 2005，
[5]刘谦.软件项目估算方法在敏捷开发中的实践.中国管理网，2010-06-18.
作者简介：王颖，女，研究生，软件工程专业;江文焱，男，研究生，软件工程专业。
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1、对任务进行分析和设计：确定项目的目标，明确任务，细化任务，编写任务分解结构，制定推进计划。2、对软件质量要求进行分析：分析项目所需要实现的软件质量要求，确定软件质量要求体系和具体指标，如可靠性、可用性、可维护性等。3、进行软件质量控制：对软件生命周期进行评估，定义软件质量测试规范，编写软件测试用例，进行软件测试，编写软件质量报告。4、进行质量监督：定期检查软件质量指标，及时发现问题，修复问题，提出质量改进建议，保证软件质量达到规定标准。5、进行质量考核：检查软件质量控制结果，完成质量绩效考核，评估质量控制效果，确定质量改进计划。
在大创项目答辩中，软件质量要素是一个非常重要的方面。以下是从软件质量要素角度思考如何准备大创项目答辩的建议：1. 功能性：准备项目功能说明书，详细说明软件的功能和实现方式。在答辩中，需要展示软件的主要功能，着重说明如何实现和优化这些功能。2. 可靠性：准备软件测试报告，展示软件的稳定性和可靠性。在答辩中，需要说明软件的错误处理机制、备份和恢复机制等，以确保软件的稳定性和可靠性。3. 易用性：准备用户使用手册、界面设计说明书等，展示软件的易用性和用户体验。在答辩中，需要说明如何优化软件的用户界面、操作流程等，以提高用户的满意度和使用效率。4. 可维护性：准备软件维护文档，说明软件的维护方式和流程。在答辩中，需要说明如何进行软件的维护和升级，以确保软件的持续性和可维护性。5. 可移植性：准备软件移植说明书，说明软件的移植方式和要求。在答辩中，需要说明如何进行软件的移植和适配，以确保软件的可移植性和跨平台性。6. 安全性：准备软件安全说明书，说明软件的安全机制和措施。在答辩中，需要说明如何防止软件的安全漏洞和攻击，以确保软件的安全性和可信度。总之，在准备大创项目答辩时，需要从软件质量要素的角度出发，充分展示软件的功能、可靠性、易用性、可维护性、可移植性和安全性等方面。同时，需要重点突出软件的创新点和亮点，以吸引评委的关注和认可。
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软件工程论文答辩开场白范例
自我介绍作为答辩的开场白，包括姓名、学号、专业。介绍时要举止大方、态度从容、面带微笑，礼貌得体的介绍自己，争取给答辩小组一个良好的印象。好的开端就意味着成功了一半。下面是我整理的软件工程论文答辩开场白范例，希望对大家有所帮助。
各位老师，下午好! 我叫***，是**级**1班的学生，我的论文题目是《基于C/S的图书销售管理系统》，论文是在朱**导师的悉心指点下完成的，在这里我向我的导师表示深深的谢意，向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的'感谢，并对三年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。
首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。
作为计算机应用的一部分,图书销售管理系统对图书销售进行管理,具有着手工管理所无法比拟的优点,极大地提高图书销售管理效率及在同行业中的竞争力.因此，图书销售管理系统有着广泛的市场前景和实际的应用价值.
其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。
本文分成五个部分.
第一部分是综述.这部分主要论述本系统开发的目的和意义，与业务相关的管理原理，以及与系统相关MIS系统开发原理与方法。
第二部分是系统分析.这部分分析用户需求,进行调查研究和分析,目的是根据用户的需求和资源条件,以现状为基础,确定新系统的逻辑模型,即从抽象的信息管理角度出发,为使用户满意,系统应对哪些信息做怎样一些存储、变换与传递，具备哪些功能，从而明确系统应该做些什么。
第三部分是系统设计.通过系统总体设计及详细设计对系统分析的结果进行整合,目的是要得到一个令用户满意的良好的实现方案。
第四部分是系统实现.根据系统设计的内容，讨论了该系统对人员与平台的要求,以及数据库表结构的建立与数据输入,并进行应用程序设计与测试.
第五部分是系统运行.这部分描述了系统操作使用的方法,进行一些系统测试，并评价了该系统.
最后，我想谈谈这篇论文和系统存在的不足。
这篇论文的写作以及系统开发的过程，也是我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然，我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作和系统开发，但论文还是存在许多不足之处,系统功能并不完备，有待改进.请各位评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学到更多。
谢谢!
软件开发的毕业论文主要写的是你开发软件的整个过程。
可行性分析，需求分析，总体设计，详细设计，编码，文档，测试等都要写的。
主要写的还是前五项是很重要的。文档也很重要，文档也是验证是不是一个全面的完整的，好的软件开发的标准之一，不可忽略。
1、验收人员：由各专业答辩委员会聘请校内或学院内熟悉计算机软件技术的人员组成若干个软件验收组，负责本学院的软件验收。每个验收组由3名具有中级及以上职称的教师组成，设组长1人，组员中一般应包含1名所验收软件学生的指导教师。
2、验收方式：由学生向验收组提交论文中所涉及的计算机软件部分，包括源程序、执行程序和使用说明，将源程序编译成执行程序后并运行，在程序真实、运行结果正确和程序文本资料完整的情况下，当场将源程序和执行程序拷贝到存储介质（如软盘、光盘等）上，连同程序文本资料一起交验收组，即可通过验收。软件验收未通过者，不能参加毕业设计（论文）答辩。
验收组的工作应实事求是，认真负责。验收结束后，由验收组填写软件验收报告，并将验收报告与全部验收材料（包括存储介质、资料等）一并交学生所在学院。
3、验收时间：验收工作应安排在毕业设计（论文）工作完成后，答辩之前。各专业答辩委员会在进行答辩资格审查时，应将是否已通过验收作为审查的一项重要内容。
一、定义计算机毕业论文是计算机专业毕业生培养方案中的必修环节。学生通过计算机毕业论文的写作，培养综合运用计算机专业知识去分析并解决实际问题的能力，学有所用，不仅实践操作、动笔能力得到很好的锻炼，还极大地增强了今后走向社会拼搏、奋斗的勇气和自信。 二、分类计算机毕业论文一般可分为四大类：1计算机信息管理2计算机应用3计算机网络4计算机软件三、计算机毕业论文研究方向计算机毕业论文的研究方向，通常有以下四类： 1．完成一个不太大的实际项目或在某一个较大的项目中设计并完成一个模块（如应用软件、工具软件或自行设计的板卡、接口等等），然后以工程项目总结或科研报告、或已发表的论文的综合扩展等形式完成论文。 这类项目的写作提纲是：1）引言（应该写本论文研究的意义、相关研究背景和本论文的目标等内容。）；2）×××系统的设计（应该写该系统设计的主要结论，如系统的总体设计结论（包括模块结构和接口设计）、数据库/数据结构设计结论和主要算法（思想）是什么等内容。）；3）×××系统的实现（主要写为了完成该系统的设计，要解决的关键问题都有什么，以及如何解决，必要时应该给出实验结果及其分析结论等。）；4）结束语（应该总结全文工作，并说明进一步研究的目标和方向等）。2． 对一个即将进行开发的项目的一部份进行系统分析（需求分析，平台选型，分块，设计部分模块的细化）。这类论文的重点是收集整理应用项目的背景分析，需求分析，平台选型，总体设计（分块），设计部分模块的细化，使用的开发工具的内容。论文结构一般安排如下： 1）引言（重点描述应用项目背景，项目开发特色，工作难度等） ；2）项目分析设计（重点描述项目的整体框架，功能说明，开发工具简介等）；3）项目实现（重点描述数据库设计结果，代码开发原理和过程，实现中遇到和解决的主要问题，项目今后的维护和改进等，此部分可安排两到三节）；4）结束语。3.对某一项计算机领域的先进技术或成熟软件进行分析、比较，进而能提出自己的评价和有针对性创见。这类论文的写作重点是收集整理有关的最新论文或软件，分析比较心得，实验数据等内容。论文结构一般安排如下： 1）引言（重点描述分析对象的特点，分析比较工作的意义，主要结果等） ；2）分析对象的概括性描述；3）分析比较的主要结果（如果是技术分析，给出主要数据，如果是软件分析，给出代码分析结果，实验过程等） ；4）分析比较的评价和系统应用（可以给出基于分析比较的结果，提出某些设计实现方案，和进行一些实验工作 ；5）结束语。4. 对某一个计算机科学中的理论问题有一定见解，接近或达到了在杂志上发表的水平。这类论文的写作重点是收集整理问题的发现，解决问题所用到的基本知识，解决问题的独特方法，定理证明，算法设计和分析。论文结构一般安排如下： 1)引言（重点描述要解决的问题的来源，难度，解决问题的主要方法等） ；2)基本知识（解决问题涉及的基本定义，定理，及自己提出的概念等）；3)推理结论（给出问题解决方案，包括定理证明，算法设计，复杂性分析等） ；4) 结束语。 四、计算机毕业论文的构成一般，一份完整、规范的计算机毕业论文应大致包括以下项目（各院校要求不完全相同）：摘要及关键词Abstract and Keywords目录正文第一章 引言1、本课题的研究意义2、本论文的目的、内容及作者的主要贡献 第二章 研究现状及设计目标1、相近研究课题的特点及优缺点分析2、现行研究存在的问题及解决办法3、本课题要达到的设计目标 第三章 要解决的几个关键问题1、研究设计中要解决的问题2、具体实现中采用的关键技术及复杂性分析第四章 系统结构与模型1、设计实现的策略和算法描述2、编程模型及数据结构第五章 系统实现技术1、分模块详述系统各部分的实现方法2、程序流程第六章、性能测试与分析1、测试实例(测试集)的研究与选择2、测试环境与测试条件3、实例测试(表格与曲线)4、性能分析第七章 结束语致谢参考文献五、完成计算机毕业论文的各个环节：1、计算机专业实践环节形式：毕业设计2、毕业论文实践环节应注意的事项（1）、“毕业论文”实践环节在全部毕业学分中占有一定学分；（2）、“毕业论文”实践环节从起步到毕业答辩结束历时至少4周以上；（3）、“毕业论文”实践环节包括两部分内容：①完成“毕业论文”所开发的应用程序；②针对所开发的应用程序书写“毕业论文”说明书(即论文)；3、毕业论文实践环节应先完成的工作在毕业论文实践环节之前,应向有关主管设计工作的单位或老师上报如下材料：（1）《毕业论文实践环节安排意见》（包括领导小组名单，毕业班专业、级别、性质、工作计划安排、实践环节工作步骤，指导教师名单，学生分组名单）、（2）《毕业论文（论文）审批表》一式两份（要求认真审核、填写指导教师资格，包括职称、从事专业、有何论著，每人指导学生不得超过一定人数，兼职(或业余)指导教师指导学生数根据情况酌减）。4、关于“毕业论文”工作的过程步骤：（1）、“毕业论文”题目的选择选题时应遵循以下原则：①选题必须符合计算机专业的综合培养要求；②应尽可能选择工程性较强的课题，以保证有足够的工程训练；③毕业论文工作要有一定的编程量要求，以保证有明确的工作成果；④选题原则上一人一题，结合较大型任务的课题，每个学生必须有毕业论文的独立子课题；⑤选题应尽量结合本地、本单位的教学、科研、技术开发项目，在实际环境中进行。总之选题要体现综合性原则、实用性原则、先进性原则、量力性原则等选题时要达到以下目标：①选题与要求提高综合运用专业知识分析和解决问题的能力；②掌握文献检索、资料查询的基本方法和获取新知识的能力；③掌握软硬件或应用系统的设计开发能力；④提高书面和口头表达能力；⑤提高协作配合工作的能力。（2）、“毕业论文”题目审核有关单位将毕业学生选择的题目填写在同一个“毕业论文（论文）审批表”中的“毕业论文安排表”相应栏目中，，审核通过后方可开展下一步工作。（3）、“毕业论文”应用程序开发实施(大致用时安排)①需求分析阶段（约一周时间完成）②系统分析阶段（约一周时间完成），同时完成毕业论文说明书前两章资料整理工作。③系统设计阶段（约一周时间完成）④代码实现阶段（约三周时间完成）同时完成毕业论文说明书第三章、第四章资料整理工作。⑤系统调试阶段（约二周时间完成），同时完成毕业论文说明书第五章资料整理工作。⑥投入运行阶段（约一周时间完成），同时完成毕业论文说明书中第六章资料整理工作。⑦毕业论文说明书的整理定稿阶段（约二周时间完成）资料来源：
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需求分析也称为软件需求分析、系统需求分析或需求分析工程等，是开发人员经过深入细致的调研和分析，准确理解用户和项目的功能、性能、可靠性等具体要求，将用户非形式的需求表述转化为完整的需求定义，从而确定系统必须做什么的过程。
你们老师都不给模板的吗？上网找也都差不多，大概就是你说的这些
以下是我个人写过的论文，格式应该就是这们写，给你只供模块的参考。至于你的具体内容该怎么写，你得多花的点心思，写论文看起来简单，其实并不是想像中的那样....努力吧!!!!!!!!!!!!目录摘 要 IAbstract II第1章 绪 论 开发背景，开发环境及意义 系统设计说明 开发工具的选用与介绍 C#技术介绍 C#访问数据库的原理 C#技术的优点： SQL介绍 5第2章 总体设计 系统目标设计 系统功能分析 系统操作流图 8第3章 系统数据库设计 数据库需求分析 系统数据库 数据模型 数据表结构 11第4章 系统界面设计及功能实现 系统登录设计与实现 楼盘管理设计与实现 投诉管理设计与实现 故障管理设计与实现 住户管理设计与实现 收费管理设计与实现 系统管理设计与实现 系统初始化 系统备份 系统还原 个人密码修改 32第5章 系统测试与安装 系统测试 系统安装 C#的硬件要求 37第6章 总结 39参考文献 40
一、需求分析的目的需求分析是一项软件工程的活动，其目的包括以下几点：完整地获取用户要求，清楚地理解索要解决的问题；描述清楚软件的功能和性能；指明软件与其他系统元素的接口；建立软件必须满足的约束（如运行环境等）。二、需求分析的任务需求分析是研究用户要求，以得到目标系统的需求定义的过程。需求分析的基本任务是软件开发人员和用户一起完全弄清用户对系统的确切要求。具体步骤包括下面几点。1. 需求获取调查研究的方法有访谈、分发调查表或开会等。（1）访谈 ：正式访谈和非正式访谈 。（2）分发调查表：调查表中列出需要的内容，让用户书面回答问题。（3）开会 ：可采用开会-讨论-确认的方法进行调查。2. 需求建模需求分析建立起来的模型为日后的软件设计提供了可被翻译成数据、体系结构、接口和处理过程设计的模型。软件需求的层次1)．业务需求（business requirement）反映了组织机构或客户对系统、产品高层次的目标要求，它们在项目视图与范围文档中予以说明。2)．用户需求(user requirement) 文档描述了用户使用产品必须要完成的任务，这在使用实例（usecase）文档或方案脚本说明中予以说明。3)．功能需求(functional requirement) 定义了开发人员必须实现的软件功能，使得用户能完成他们的任务，从而满足了业务需求
软件体系结构论文：一种面向方面软件体系结构模型摘 要: 为了分离软件系统中的核心关注点和横切关注点，通过引入面向方面软件开发的思想设计了一种面向方面软件体系结构模型，并详细分析了该模型的三个基本构成单元，即构件、连接件和方面构件。最后通过一个网上支付实例验证了该模型具有一定的理论意义和实用价值。关键词: 面向方面软件体系结构;横切关注点;构件;连接件;方面构件20世纪60年代的软件危机使得人们开始重视软件工程的研究。起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上，然而随着软件系统规模越来越大，对总体的系统结构设计和规格说明变得异常重要。随着软件危机程度的加剧，软件体系结构(software architecture)这一概念应运而生。软件体系结构着眼于软件系统的全局组织形式，在较高层次上把握系统各部分之间的内在联系，将软件开发的焦点从成百上千的代码上转移到粒度较大的体系结构元素及其交互的设计上。与传统软件技术相比，软件体系结构理论的提出不仅有利于解决软件系统日益增加的规模和复杂度的问题，有利于构件的重用，也有利于软件生产率的提高。面向方面软件开发(AOSD)认为系统是由核心关注点(corn concern)和横切关注点(cross-cutting concern)有机地交织在一起而形成的。核心关注点是软件要实现的主要功能和目标，横切关注点是那些与核心关注点之间有横切作用的关注点，如系统日志、事务处理和权限验证等。AOSD通过分离系统的横切关注点和核心关注点，使得系统的设计和维护变得容易很多。Extremadura大学的Navasa等人［1］在2002年提出了将面向方面软件开发技术引入到软件体系结构的设计中，称之为面向方面软件体系结构(aspect oriented software architecture，AO-SA)，这样能够结合两者的优点，但是并没有给出构建面向方面软件体系结构的详细方法。尽管目前对于面向方面软件体系结构这个概念尚未形成统一的认识，但是一般认为面向方面软件体系结构在传统软件体系结构基础上增加了方面构件(aspect component)这一新的构成单元，通过方面构件来封装系统的横切关注点。目前国内外对于面向方面软件体系模型的研究还相对较少，对它的构成单元模型的研究更少，通常只关注方面构件这一构成单元。方面构件最早是由Lieberherr等人［2］提出的，它是在自适应可插拔构件(adaptive plug and play component，APPC)基础之上通过引入面向方面编程(AOP)思想扩展一个可更改的接口而形成的，但它关于请求接口和服务接口的定义很模糊，未能给出一个清晰的方面构件模型。Pawlak等人［3］提出了一个面向方面的框架，该框架主要包含了一个方面构件模型———Java方面构件(Java aspect component，JAC)，但该方面构件模型仅包含了切点(pointcut)，并把AOP中装备(advice)集成到了切点的表达式中，它主要从实现的角度进行了阐述，并没有给出详细的方面构件模型。本文没有只关注面向方面软件体系结构中方面构件这一构成单元模型，还详细分析了它的另外两个构成单元，即构件和连接件，因为面向方面软件体系结构各部分之间是相互关联的。1面向方面软件体系结构相关概念面向方面软件体系结构涉及诸多概念，以下将分别介绍。软件体系结构在软件工程领域有着广泛的影响，但当前仍未形成一个统一的、标准的定义。目前国内外普遍认可的看法是软件体系结构包含构件、连接件和约束［4］。其中约束描述了体系结构配置和拓扑的要求，确定了体系结构的构件与连接件的连接关系。这样就可以把软件体系结构写成软件体系结构(software architecture)=构件(components)+连接件(connectors)+约束(constraints)构件是软件体系结构的基本元素之一。一般认为，构件是指具有一定功能、可明确辨识的软件单位，并且具备语义完整、语法正确、有可重用价值的特点，然而目前对于构件的具体结构及构成并没有一个统一的标准［5］，而且一些主要的构件技术也没有使用相同的构件类型。另外，当前被广泛接受的构件定义并不包含具体的软件构件模型(software component model)。例如，Szyperski等人［6］给出了软件构件一个很有名的定义:软件构件是一个仅带特定契约接口和显式语境依赖的结构单位，它可以独立部署，易于第三方整合。但是关于软件构件模型有一个被普遍接受的观点是:软件构件是一个具有服务提供和服务请求功能的软件单元［7］。连接件是软件体系结构另一个基本的构成元素，是用来建立构件间交互以及支配这些交互规则的构造模块。连接件最先是由Shaw［8］提出来的，她建议把连接件作为软件体系结构中第一类实体，用来表示普通构件之间的交互关系。目前对于连接件尚未形成统一的认识，尽管在软件体系结构中强调了连接件存在的必要性，但是关于连接件模型的研究还很少，连接件的实际应用还不成熟。面向方面软件体系结构在传统软件体系结构的基础上增加了方面构件单元。通常认为，方面构件是封装了系统横切关注点的一类特殊的构件。目前关于方面构件模型的研究还处于起步阶段。2面向方面软件体系结构模型由于传统软件体系结构模型包含构件、连接件和约束，而面向方面软件体系结构是在传统软件体系结构的基础之上扩展了方面构件，所以面向方面软件体系模型结构包含构件、连接件、方面构件和约束。其中约束描述了面向方面体系结构配置和拓扑的要求，确定了体系结构的构件、连接件和方面构件之间的连接关系，而构件、连接件、方面构件是它的三个基本的构成单元。以下对这三个构成单元的模型进行详细的设计。构件模型构件模型由以下几个要素构成(图1):(a)端口。构件的服务请求和服务提供功能是通过端口来实现的。端口是构件与外部环境进行交互的惟一通道。一般的构件模型通常采用两种端口，即双向端口和单向端口。在使用双向端口的构件模型中，服务请求和服务提供功能可以在同一个端口中实现。本文中的构件模型使用单向端口，此种端口分为请求端口和服务端口两种类型。(a)服务端口。构件通过服务端口向其他构件提供服务。构件通过服务端口向其他构件的请求消息进行应答，返回响应消息。每个服务端口对应一个接口。(b)请求端口。构件通过请求端口向其他构件请求服务。构件为了实现自己的业务功能，需要通过请求端口向其他构件发送请求消息。每个服务端口也对应一个接口。(b)接口。它定义了一个到多个业务功能。这些业务功能由服务端口进行提供，并由请求端口进行使用。一个接口限定了一个特定端口可以进行的交互功能，接口是构件间交互的契约。通常的接口类型有:Java Interface、WSDL 1．1 portTypes和WSDL 2．0 Interfaces等，也可以自定义接口类型。(c)属性。与类或对象相似，构件也具有属性，属性可以在构件使用前进行配置，它能够反映构件在交互过程中状态的变化。连接件模型连接件是用来建立构件间交互以及支配这些交互规则的体系结构构造模块。连接件为构件间信息交互提供传输和路由服务。在最简单的情况下，构件之间可以直接完成交互，这时体系结构中的连接件就退化为直接连接。在更为复杂的情况下，构件间交互的处理和维持都需要连接件来实现。对于构件而言，连接件是构件的粘合剂，是构件交互的实现，也可以看做是一种特殊的构件［8］。与构件相似，连接件也具有端口。连接件的端口可分为两种类型，即源端口(source port)和目标端口(target port)。源端口用于接收构件请求端口中的消息，目标端口用于向构件服务端口中输入消息。连接件通常需要使用一种合适的绑定(binding)机制，构件的请求端口使用这种绑定机制来描述服务请求的方法，构件的服务端口也使用这种机制来描述构件进行请求的方式。常用的绑定机制有:WebService Binding和JMS Binding等，也可以自定义绑定机制。与构件一样，连接件也具有属性，来表示构件间交互的状态变化，如图2所示。复合构件模型构件可分为两种，即原子构件和复合构件。前者是不可再分的构件。后者是可再分构件，它封装了若干个子构件。子构件间通过连接件相互连接，且子构件的端口也可以暴露成为复合构件的端口，子构件也可能是复合构件。如图3所示:复合构件A包含两个子构件B和D，子构件B和D通过连接件C进行相连，构件B的服务端口E暴露成为复合构件A的服务端口F，其请求端口G暴露成为A的请求端口H。方面构件模型方面构件是面向方面软件体系结构的一个核心的构成单元，它封装了横切关注点，这是与传统软件体系结构最大的不同之处。图4给出了方面构件模型，与普通构件一样，方面构件也有服务端口和请求端口以及属性，但是它还有普通构件所没有的方面端口。当一个构件具有一个方面端口时，即可认为此构件就是方面构件。一个方面端口中包含若干个方面，这与一般面向方面编程(AOP)技术中方面概念有所不同。面向方面编程具有以下四个基本概念:方面(aspect)、连接点(joinpoint)、通知(advice)和切点(pointcut)。连接点是应用程序执行过程一个定义明确的位置，如方法调用是一种典型的连接点。切点是一系列连接点的集合，是方面的作用点。通知表述了在切点所选定的连接点处要执行的动作，常见通知类型有before、around和after等，分表代表在连接点之前、连接点附近和连接点之后执行相应的通知代码。方面是用来描述和实现横切关注点的基本单位，由切点和通知构成。方面端口中的方面横切关注的是构件，这与一般AOP(如AspectJ)横切关注的对象(object)不同，由于构件能够表达对象所不能表达的请求服务的能力［9］，这使得方面端口中方面所采用的连接点模型和切点语言具有很大的不同。连接点模型该连接点模型包含两种不同类型的连接点，即构件服务端口中的服务提供操作和请求端口的服务请求操作。由于构件的内部结构通常被视为黑盒，因此连接点模型应该仅考虑构件的外部可见元素，如构件请求端口和服务端口中的服务操作。如果连接点模型包含构件的属性，那么它将会破坏构件的分装性。切点语言用来选用连接点的切点语言基于切点表达式，表1给出了切点的五个组成部分，即component、jp_type、port、interface和service，然后分别对其进行了说明。其中，jp_type代表选用的连接点类型，可以是请求端口中的服务、服务端口中的服务或所有端口中的服务，详细如表1。表2给出了切点语言的一些例子，其中正则表达式基于java．util．regexp包。面向方面软件体系结构模型面向方面软件体系结构由构件、连接件、方面构件组成，详细请参见图6。3基于面向方面软件体系结构模型的网上支付实例近年来，网上购物发展迅速，网上支付是消费者主要的支付手段之一，图7给出了基于面向方面软件体系结构的网上支付模型，它由四个原子构件，即一个复合构件、两个方面构件和三个连接件组成。其中WebClientComponent代表客户端构件，它可以向网上银行构件WebBankComponent请求AccountService()服务，该服务有三个参数，即username、password、cost，分别对应于用户的网上银行账户名、密码及购买商品的消费金额。〈component name="WebClientComponent"〉〈required．port name="WebClientRequest"〉〈java．interface interface="AccountServiceInterface"〉〈service name="AccountService()"〉〈param name="username"type="string"/〉〈param name="password"type="string"/〉〈param name="cost"type="float"/〉〈/service〉〈/java．interface〉〈/required．port〉〈/component〉连接件AccountServiceConnector用于连接客户端构件和网上银行构件，它采用WebServiceBinding绑定机制。〈connector name="AccountServiceConnector"binding="WebServi-ceBinding"/〉〈source name="S"/〉〈target name="T"〉〈/connector〉〈connect．source from="WebClientComponent．WebClientRequest"to="S"/〉〈connect．target from="T"to="WebBankComponent．Bank-Re-sponse"/〉网上银行构件是一个复合构件，由账户服务构件Account-ServiceComponent、账户数据库连接件AccountDBConnector和账户数据库构件AccountDBComponent组装而成。其中该复合构件的服务端口也使用接口AccountServiceInterface，这是为了兼容客户端构件请求端口使用的接口。身份验证构件AuthenticationComponent用于验证用户的身份信息，它通过UserInfoConnector连接件访问用户信息数据库构件UserInfoDBComponent。pointcut="WebBankComponent;BankResponse;AccountServiceInterface;AccountService()"是该方面构件的方面端口中使用切点的表达式。为了保证数据库构件UserInfoDBComponent和AccountDB-Component的安全性，方面构件SecurityComponent使用方面端口Security监视这两个构件的服务端口，使得在这两个构件服务调用之前增加日志和事务功能，而日志和事务功能在系统中通常表现为横切关注点，面向方面软件体系结构能够对它进行很好的封装，便于设计和维护。〈aspect．component name="SecurityComponent"〉〈aspect．port name="Security"〉〈aspect〉〈pointcut="UserInfoDBComponent;UserInfoResponse;*;*|Ac-countDBComponent;AccountDBResponse;*;*"/〉〈advice．role="before"action="Log()"/〉〈advice．role="before"action="Transaction()"/〉〈/aspect〉〈/aspect．port〉〈required．port name="UserInfoRequest"/〉〈/aspect．component〉4结束语本文给出了一种面向方面软件体系结构模型，详细设计了它的三个基本构成单元模型，即构件、连接件和方面构件;最后通过一个网上支付实例验证了该模型有效性和实用性，为面向方面软件体系结构的实际应用奠定了一定的基础。笔者将继续完善该模型的相关理论，研究面向方面软件体系结构的工程化应用方法。参考文献:［1］FABRESSE L，DONY C，HUCHARD M．Foundations of a simpleand unified component-oriented language［J］．Journal of ComputerLanguages，Systems＆Structures，2008，34(2-3):130-149．［2］LIEBERHERR K，LORENZ D，MEZINI M．Programming with as-pectual components，T R NU-CSS-99-01［R］．［S．l．］:NoutheastamUniversity，1999．［3］PAWLAK R，SERNTURIER L，DUCHIEN L D，et al．JAC:an as-pect-based distributed dynamic framework［J］．Software Practiceand Experiences，2004，34(12):1119-1148．［4］李千目．软件体系结构设计［M］．北京:清华大学出版社，2008．［5］马亮，孙春艳．软件构件概念的变迁［J］．计算机科学，2002，29(4):28-30．［6］SZYPERSKI C，GRUNTZ D，MURER S．Component software:be-yond object-oriented programming［M］．2nd ed．［S．l．］:Addison-Wesley，2002．［7］LAU K K，WANG Z．Software component models［J］．IEEE TransSoft Eng，2007，33(10):709-724．［8］SHAW M．Procedure calls are the assembly language of software in-terconnection:connectors deserve first-class status［C］//Proc of InICSE Workshop on Studies of Software Design．1993:17-32．［9］NAVASA A，PREZ M A，MURILLO J M，et al．Aspect orientedsoftware architecture:a structural perspective［C］//Proc of Workshopon Early Aspects．2002．
应用软件开发中的需求分析及方法 软件工程一般具有以下基本活动：软件描述：软件的功能以及软件操作上的约束定义；软件设计和实现：软件要按照描述来设计；软件有效性验证：软件要被确定是有效的，能完成预期的应用；软件进化：软件按应用需要的变更来进化。其中，软件描述的目标是，确定软件系统需要哪些服务以及开发和运行期间受到哪些约束，对服务和约束的发现、分析、建立文档、验证活动，现在常称为需求工程。为此，笔者谈谈如何进行需求分析及方法。 一、 需求的过程 需求工程对于软件过程是一个特别关键的阶段，这个阶段的错误将不可避免地带到后续的系统设计和实现阶段中。需求工程阶段的独特之处在于很少有现成模式或特制的文档可供参考。后续阶段可以建立在前期所做工作基础上（各种相关模型至少在一定程度上可以衍生导出），而需求工程阶段的成果却是靠创建而来的。 需求工程本身就是一个过程，这个过程将产生用以描述系统的需求文档。通常需求在这个文档中被分成两个层次描述：最终用户需要高层次的需求描述；而系统开发人员需要比较详细的系统描述。 （一）需求过程的四个主要阶段 1、可行性研究：指明现有的软件、硬件技术能否实现用户对新系统的要求。从业务角度来决定系统开发是否划算以及在预算范围内能否开发出来。可行性研究是初步的，结果就是要得出结论，该系统是否值得进行更细致的分析。 2、需求的导出和分析：这是一个通过对现有系统分析、与潜在用户讨论、进行任务分析等导出系统需求的过程。也可能需要开发一个或多个不同的系统模型和原型。这些都会帮助分析员了解所要描述的系统。 3、需求描述：需求描述就是把在分析活动中收集的信息以文档的形式确定下来。在这个文档中有两类需求。用户需求是从最终用户对系统需求的抽象描述；系统需求是对系统要提供的功能的详尽描述。 4、需求有效性验证：这个活动检查需求实现、一致和完备。在这个过程中，可发现需求文档中的错误，并加以修正。 当然，需求过程中的各项活动并不是严格按顺序进行的。在定义和描述期间，需求分析继续进行，这样在整个需求工程过程中不断有新的需求出现。因此，分析、定义和描述是交替进行的。 （二）需求的进一步认识 1、软件系统需求 常常分为功能需求、非功能需求和领域需求。 功能需求：包括对系统应该提供的服务、如何对输入做出反应以及系统在特定条件下的行为的描述。在某些情况下，功能需求可能还需要明确申明系统不应该做什么。理论上，系统的功能需求描述应该既全面又具有一致性。全面意味着用户所需的所有服务都应该给出描述。一致性意味着需求描述不能前后矛盾。在实际过程中，对大型而又复杂的系统而言，要做到需求描述既全面又一致几乎是不可能的。一方面是因为系统固有的复杂性，另一方面是因为观点不同，需求也会发生矛盾。 非功能需求：对系统提供的服务或功能给出的约束。包括时间约束、开发过程约束、标准等。非功能需求源于用户的限制，包括预算上的约束、机构政策、与其他软硬件系统间的相互操作，还包括如安全规章、隐私权利保护等外部因素。 领域需求：这是来自系统的应用程序领域的需求，反映了该领域的特点。他们也可能是功能需求或非功能需求。 2、软件需求文档 也称软件需求描述（SRS），是对系统开发者要求的正式陈述。IEEE标准为需求文档提出了以下结构：引言（目的、范围、缩略词等），一般描述（产品透视、功能、用户特征、约束等），专门需求（功能、非功能、接口），附录，索引。 二、方法 （一）问题域（应用领域） 是指问题所存在的现实世界中的那个部分。问题域是需求分析员所要研究的首要对象。例如，对一个电梯控制系统来说，它将包含任何现存的硬件（电梯、指示器、传感器、按钮等）、建筑物特征（楼层和电梯井的数目）、预期的使用模式、用户特征、使用约束（如限制短途搭乘）等等。在这个问题域内，问题可以确定为“让电梯在建筑物中更有效使用的控制系统”。为了解决问题，‘解系统’显然有必要在问题域内产生某些效果，构成软件需求的正是这些想要获得的效果，也就是为何做软件需求的原因和目的。 到现在为止，我们得到初步论点。在构建一个新软件系统之前，最好先决定它应当能够做些什么又不要做些什么；从问题域的研究入手，获得问题的描述，以及新的解系统在其中将产生效果的陈述（即需求）；确定新系统所需的行为，以便让它在问题域内产生所需要的效果。 （二）需求分析 通过对问题域的研究，获得对该领域特性及存在于其中（需要解决）的问题特性的透彻理解并用文档说明。需求分析旨在揭示一个现有的系统（问题域）的结构，而内部设计则是要创建出一个尚未存在的软件系统（解系统）的结构。对于这一重要任务其特性如下： 分析关注问题域及对其建立的模型，而不是解系统； 主要目标是要获得对问题域及存在于其中的问题本质的理解； 分析在本质上先于解系统行为的规格说明（尽管有重叠和反复的过程）。 （三）方法论 方法不只是一种技术，它是解决任务的一种途径，并且通常由一组技术组成。任何分析方法，要使它得到很好的利用，都应当要求并且做到便于描述以下几个方面： 问题域的结构，根据其子域及其相互间的关系； 问题域数据，语法和语义方面 问题子域的内在属性和行为； 问题域中的重要事件及现象； 需求，解系统在问题域中应产生的效果。 具体有以下三个方法： 1、结构化分析（SA） 结构化分析（SA）是一种具有相当长历史的分析方法，其演化的方式既微妙又显得很重要。如同结构化编程一样，它致力于系统范围内的事物处理，数据流以及存储数据结构的建模。建模主要包括数据流模型（DFD），数据字典（DD），实体关系图（ERD）。 结构化分析所用的原型，无论是对开发者还是客户都显得直观易懂，若将初始重点放在对原有系统的建模是对实现理解问题域这一基本的分析目标的有力支持。 结构化分析方法和人们的思维方式很相似，注重的是事物的过程和方面。利用结构化分析很容易去理解一个刚刚接触的问题域，适合对比较生疏领域做软件需求。 2、 面向对象分析（OOA） 面向对象方法最初只是一种系统的结构进行建模的方式，后来扩展到了内部设计，如今也已经开始广泛应用于分析阶段。面向对象分析基本思想是：如果把对象类的建模限定在需求问题域，那么面向对象的基本原理、模型以及表示法均可以用于分析。 OOA（面向对象分析）算不上一种真正的需求方法，OOA的起点是一份原有的需求文档，或者甚至是一份行为规格说明，并且OOA隐含的假设问题域分析已经完成，即分析员已经了解了所要研究的事物。OOA的真正本质意义是作为解系统的高层体系结构的设计，并且有利于系统的下一步开发设计（如果是OOD开发的话）。 OOA的大致方法是：标识出问题域中的对象类；定义这些类的属性和方法；定义这些类的行为；对这些类间的关系建模。 3、 面向问题域分析（PDOA） 面向问题域的分析（PDOA）是一种新技术。PDOA更多的强调描述，而较少的强调建模。描述大致划分为两个部分：一部分关注于问题域，而另一部分关注于解系统的待求行为。一般建议同时有两个单独文档：第一文档含有对问题域相关部分的描述以及一个需求在该域中求解的问题列表（即需求）；第二文档（规格说明书）包含的是对解系统的待求行为的描述以解决需求。其中第一文档才是通过做分析产生的；第二文档推迟到后续的规格说明任务中。 PDOA整个方法过程的基本步骤： 搜集基本的信息并开发问题框架（一种模型），以建立问题域的类型 在问题框架类型的指导下，进一步搜集详细信息并给出一个问题域相关的特性描述 基于以上两点，收集并用文档说明新系统的需求问题框架。问题框架是将问题域建模成一系列互相关联的子域。一个子域可以是那些可能算是精选出来的问题域的任一部分。问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。基于不同问题子域的本质及存在于问题子域间的关系，可以把问题框架分类为： 工件系统——系统必须完成针对只存在于系统中的这些对象的直接操作。 控制系统——系统控制部分问题域的行为，包括待求行为框架和受控行为框架。 信息系统——系统将提供有关的问题域的信息，包括信息是自动提供的和信息只在响应具体的请求时提供。 转换系统——系统必须将某种特定格式的输入数据转换成相应的、另一种特定格式的输出。 连接系统——系统必须维持那些相互没有直接连接的子域间的通信。 问题框架法在应用时，建议采用直截了当的策略： 抽象问题域：标识子域；标识子域间的交互；刻画每个子域的特征；生成一个上下文图识别出相关的标准框架；调整框架，尽可能使之适用于问题；使用关于相关框架的内容技术表来指导进一步的分析与文档编制任务。 问题域的描述与必须满足的需求二者之间有着明显的区别，对新的解系统的行为创建与定义应单独处理并且推迟到下一步的规格说明阶段。 4、方法的对比 结构化分析（SA）及其相应的派生方法，曾一度风行了许多年。它最初的版本主要是围绕对数据流以及问题域的数据结构进行建模，而现代的SA则直接将重点放在开发解系统的模型。描述问题域的SA可以算是想当不错的，所产生的功效可见一斑。然而，它对其他方面的支持却不够完善，在处理一些其他类型问题时显得有些笨拙。 面向对象分析（OOA）是当今主流的方法。OOA要求所有的系统均可以按照对象的特点来建模。它也继承了很多结构化分析的思想体系。OOA不能对问题域有个清楚的了解，因而它的起点若是有一份原需求文档，便可大大简化问题域的分析。OOA并不区分问题域描述与解系统描述之间的差异，而是直接交付出新的解系统的高层设计。 SA和OOA还有几点相同特性：主要模型是结构模型；通常焦点集中在对解系统的建模上；两中方法都较少地应用于需求获取领域；分析与内部设计之间没有明显差异。 面向问题域分析（PDOA）被认为是一种较为理想的方法。PDOA特点是重新将重点定位在问题域及需求上，通过对问题域的分类，向分析人员提供具体问题的相关指南。并且它将规格说明作为另行的任务处理，它的成果只是一份问题域的全面描述和一份需求列表而已。PDOA丰富和完善了现今的“分析”方法，然而人们对它的了解和掌握还有一定距离。 因地制宜的应用三种方法，不仅能够如实的认识问题域，创建出健全的解系统，还能够向用户和设计人员都提供满意的需求文档。 三、 总结 在做软件需求的时候，我们完全没必要去限定要用或将要使用何种方法。我们的目的在于分析软件的需求，通常情况是都用到了所介绍的三种方法。首先我们用面向问题域的方法把问题分成几个部分。接下来用面向结构或面向对象的方法对各个部分进行逐步分析细化。在逐步分析过程运用各种建模技术对问题各部分建立合适的模型来细化需求。随着需求的进一步进行，我们越来越清晰的认识了软件系统的需求。 虽然应用方法使我们能够清楚地去了解软件需求，但是，大部分的需求文档和规格说明书都是以文本的形式记录的，因此，如何去表达我们所了解的需求也是很值得注意的。
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