软件构造 第二章 软件构建的过程和工具
第一部分
一、软件的生命周期
1.from zero to one
计划、分析、设计、实现、测试、维护
2.from 1 to n
软件的更新与老化、不同软件之间相互取代演化
二、经典软件模型
两个基础类型：线性、迭代
现有模型：瀑布模型、增量模型、V模型、原型法、螺旋模型
考虑的关键因素：适应变化的能力、开发效率、项目管理复杂性、软件质量
1.瀑布模型：线性模型
按步骤依次实现。利于使用，应对变化代价高
2.增量模型：非迭代
将整个产品分成不同的增量，逐一完成。
以增量的方式实施瀑布模型
3.V模型：线性模型
瀑布模型的扩展，强化测试
强化测试：对代码、文件进行分析
4.原型法：迭代模型
实现系统的原型：原型模拟最终产品的几个方面，甚至完全不同
过程：分析基础要求（细节可忽略）、开发初始模型、评论、修改和增强原型
优点：在项目早期可以获得用户的反馈、用户判断软件是否符合规格说明、对软件进行估算
5.螺旋模型：迭代模型
一种风险驱动的过程模型，每做完一个层面进行评估
三、敏捷开发
1.开发宣言：提倡适应性规划、演化开发、 尽早交付和持续改进，并鼓励对变化作出快速和灵活的响应。
人以及人与人的互动胜于过程和工具
可运行的软件胜于面面俱到的文档
客户合作胜于合同谈判
响应变化生于遵循计划
2.快速迭代
用户参与、短期开发、大量测试、
3.极限编程
原型、持续发布、自动构建、结对编程、测试驱动的开发
四、协同软件开发
开源软件构建模型：没有协同管理控制
细节：
五、软件配置管理（SCM）和版本控制系统（VCS）
SCM的任务是追踪与控制软件中的变化
1)SCM实际任务是版本控制和建立基线
软件配置项是软件配置管理的基本单位，任何需要管理 的要素都时软件配置项（源代码、数据、文档、软硬件、环境等）
基线 是在某时间点上，通过评审和认可后的版本，作为后续变化的基点。
2)分支和进化图（属于SCI或一个系统）
在分支上进行并行开发，如测试新功能
其他人员不想在新功能完成之前涉及新功能
分支对单个开发人员也很有用
通过正确的设置，任何程序员都可以 从任何位置拉出或推送到任何位置，从而在合作模式中创造出极大的灵 活性。
版本控制系统（VCS）
Local VCS 本地管理
Centralized VCS 集中式管理，通过云端交互
Distributed VCS（eg：git）分布式管理，用户直接交互或通过云端交互
版本控制术语：
▪存储库：我们项目中版本的本地或远程存储
▪工作副本：我们可以处理的项目的本地可编辑副本
▪文件：我们项目中的单个文件
▪版本或修订版：内容的记录我们在某个时间点的项目
▪改变或差异：两个版本之间的差异
▪头部：当前版本
版本控制系统的功能
▪可靠：只要我们需要，就可以保留版本; 允许备份
▪多个文件：跟踪项目的版本，而不是单个文件
▪有意义的版本：变化是什么，为什么要制作？
▪还原：全部或部分还原旧版本
▪比较版本
▪查看历史记录：整个项目或单个文件
▪不仅仅是代码：散文，图片，...
允许多个人一起工作
六、git
1）git存储库
.git目录：存储所有版本、控制数据
缓存区：内存中
工作目录：本地文件系统
2）文件的三种状态
修改：工作目录中的文件与git存储库中的文件不同，但不在临时区域中
分阶段：文件已修改并已添加到暂存区
提交：该文件在工作目录和git目录中保持相同
3）Git中的对象图：
Git上的所有操作都是在一个图数据库上进行
从另一台机器/服务器复制git项目意味着复制 整个对象图。
对象图中的代码：不重复保存个版本中没有发生变化的文件、每个文件的每个版本只保存依次，多个提交可共享版本
4)分支：分支是在版本控制下对对象的复制，以便修 改可以沿两个分支平行进行
第二部分
一、软件构造的一般过程
1.编程
1）开发语言：c++，python，java等等
IDE：集成开发环境：方便编写代码和管理文件；能够编译、构建；结构清晰；有GUI界面；支持第三方扩展工具
2）建模语言：建模语言是一种人工语言，用于表达信息、知识或系统，以一套一致的 规则定义来可视化、推理、验证和交流系统的设计。
3）配置语言
配置程序的参数和初始设置
应用应提供工具支持配置文件的维护
某些计算机程序只能在启动时读取其配置文件
其他人定期检查配置文件的变化
2.静态代码分析：在没有实际执行程序的情况下执行的计算机软件分析
1）代码评审：
正式代码评审：一种结构化的检查 代码和文档缺陷的过程
轻量代码评审：电子邮件、结对编程、工具辅助
2）该过程提供了对代码结构的理解，并有助于确保代码符合行业标准、自动化工具可以帮助程序员和开发人员进行静态分析。
3.动态代码分析:运行程序以分析代码
程序需要经过充分的测试
利用测试度量技术（如覆盖率）确保 代码的可能功能均被充分测试到
用来测量 程序的时空复杂度，特定指令或函数的调用频率或持续时间
4.调试与测试
测试为软件的利益相关者提供有关被测产品或服务 质量的信息
1）测试：程序能否正常运行，能否满足所有需求
技巧：联想V字模型、测试需求文档
2）调试：
调试是识别错误的根本原因并对其进行纠正的过程
调试往往是成功测试的后续环节，成功测试不意味着没有发现错误， 反而相反
测试和调试不会提升软 件质量，而是发现缺陷的主要手段
软件质量应通过认真的分析需求、良好 的设计、高质量的编码来确保。
调试是最后的手段
5.重构
重构是在不改变代码外部行为的前提下，改善其内部结 构。
（1）投入短期时间/工作成本，对系统的整体质量进行长期投资
（2）保留语义使代码更易维护和修改、进行单元测试以证明代码正常工作
二、狭义软件构造过程：
1.构建系统：
编译代码、打包和测试解释型语言、编译和打包web应用程序、执行单元测试、进行静态分析得到bug报告、输入不同格式的输入文件，得到人可读的文档
2.编译语言
编译后得到目标文件， 后续被链接入类库或者可执行程序中
最终得到可部署到目标机器的发布包
版本控制工具。
源树和对象树：特定开发人员使用的源文件和编译对象文件集。
编译工具：输入文件并生成输出文件的工具（例如，将源代码文件转换为目标代码和可执行程序）。编译工具的常见示例包括C或Java编译器，但它们还包括文档和单元测试发电机。
构建机器：执行编译工具的计算设备。
发布打包和目标机器：打包软件，分发给最终用户，然后安装到目标机器上的方法。
·基于Web的应用程序的编译和打包。
- 使用静态HTML页面
- 使用Java或C# 编写的源代码
- 使用JSP，ASP或PHP语法编写的混合文件以及多种类型的配置文件
2.构建系统的组件：
1）源树：程序的源代码被存储为多个磁盘文件，将这些文件安排到不同的地方称为源树，其结构通常反映了软件的体系结构。
2）对象树：一个单独的树层次结构，用于存储由构建过程构建的任何对象文件或可执行程序。
3）编译工具：将可读的源文件转换为机器可读的可执行程序文件的程序。
编译器：源文件 -> 对象文件
链接器：多个相关的目标文件 -> 可执行的程序映像
基于UML的代码生成器：模型 -> 源代码文件
文件生成器：脚本 -> 文件
4）包装类型：
档案文件：zip和解压缩
软件包管理工具：UNIX风格，例如.rpm和.deb
定制的GUI安装工具：Windows风格
3.构建过程和构建描述
构建过程：构建工具调用每个编译工具来完成工作，这是一个端到端的事件序列。
构建描述：构建工具需要构建描述信息，基于文本的格式编写
构建系统如何被使用：
开发人员构建：开发人员已检出VCS的源代码并正在专用工作区中构建软件，结果发布包将用于开发人员的私人开发。
发布版本：为测试组提供一个完整的软件包供验证，软件的质量足够高时为客户提供相同的软件包。用于发布版本的源代码树只编译一次，永不修改。
健全性构建：与发布版本类似，但并非针对客户，可以每天发生多次，并且趋向于完全自动化。
4.java编译工具
（1）Java开发工具包（JDK）
（2）GNU Java编译器
（3）Eclipse Java编译器（ECJ）
java中打开文件：与机器无关的字节代码，用于描述程序流，而不是直接编译为本 地机器代码
java的可执行程序：Java 语言是动态进行类的加载，在运行时根据需要，类会被加载入内存。
java程序要求两点：必须为JVM提供包含main方法的类的名称。 这用作执行的起点。 - 还必须为JVM提供类路径，该路径用于标识其他类的位置。
java中的库：.由于动态加载的特性，可以随 时替换和升级JAR文件（需要确保兼容性）。
5.子目标和构建变体
构建方法：可以存在任意数量的构建方式，每个方式都使用稍微 修改的构建过程并创建一个稍微不同的发布包
1)三种不同的构建方法:
构建子目标：仅重建开发人员正在处理的树的部分。
构建不同版本的软件：定制输出以改变软件的行为。
构建不同的目标体系结构：为各种不同的CPU类型和操作系统编译相同的源文件集，包括x86，MIPS和PowerPC等CPU以及Linux，Windows和Mac OS X等操作系统。
2）构建子目标
任何大型软件都可以分成许多子组件，通常采用静态或动态库的形式。
避免耗费时间，最好限制构建子组件的数量。
6. 构建工具：Make、Ant、Maven、Gradle、Eclipse
