北京軟件開發(fā)軟件開發(fā)模型(Software Development Model)是指軟件開發(fā)全部過程、活動和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架。軟件開發(fā)包括需求、設(shè)計、編碼和測試等階段，有時也包括維護階段。軟件開發(fā)模型能清晰、直觀地表達軟件開發(fā)全過程，明確規(guī)定了要完成的主要活動和任務(wù)，用來作為軟件項目工作的基礎(chǔ)。對于不同的軟件系統(tǒng)，可以采用不同的開發(fā)方法、使用不同的程序設(shè)計語言以及各種不同技能的人員參與工作、運用不同的管理方法和手段等，以及允許采用不同的軟件工具和不同的軟件工程環(huán)境。

　　軟件工程的主要環(huán)節(jié)包括人員管理、項目管理、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、程序設(shè)計、測試、維護等，如圖所示。軟件開發(fā)模型是對軟件過程的建模，即用一定的流程將各個環(huán)節(jié)連接起來，并可用規(guī)范的方式操作全過程，好比工廠的生產(chǎn)線。

　　較早出現(xiàn)的軟件開發(fā)模型較早出現(xiàn)的軟件開發(fā)模型是1970年W•Royce提出的瀑布模型。 該模型給出了固定的順序，將生存期活動從上一個階段向下一個階段逐級過渡，如同流水下瀉，較終得到所開發(fā)的軟件產(chǎn)品，投入使用。但計算拓廣到統(tǒng)計分析、商業(yè)事務(wù)等領(lǐng)域時，大多數(shù)程序采用高級語言(如FORTRAN、COBOL等)編寫。瀑布模式模型也存在著缺乏靈活性、無法通過并發(fā)活動澄清本來不夠確切的需求等缺點。常見的軟件開發(fā)模型還有演化模型、螺旋模型、噴泉模型、智能模型等。編輯本段典型的開發(fā)模型典型的開發(fā)模型有：

　　1.邊做邊改模型(Build-and-Fix Model);

　　2.瀑布模型(Waterfall Model);

　　3.快速原型模型(Rapid Prototype Model);

　　4.增量模型(演化模型)(Incremental Model);

　　5.螺旋模型(Spiral Model);

　　6.噴泉模型(fountain model);

　　7.智能模型(四代技術(shù)(4GL));

　　8.混合模型(hybrid model);

　　9.RUP模型;

　　10.IPD模型

　　1. 邊做邊改模型(Build-and-Fix Model)

　　許多產(chǎn)品都是使用"邊做邊改"模型來開發(fā)的。在這種模型中，既沒有規(guī)格說明，也沒有經(jīng)過設(shè)計，軟件隨著客戶的需要一次又一次地不斷被修改。

　　在這個模型中，開發(fā)人員拿到項目立即根據(jù)需求編寫程序，調(diào)試通過后生成軟件的第一個版本。在提供給用戶使用后，如果程序出現(xiàn)錯誤，或者用戶提出新的要求，開發(fā)人員重新修改代碼，直到用戶滿意為止。

　　這是一種類似作坊的開發(fā)方式，對編寫幾百行的小程序來說還不錯，但這種方法對任何規(guī)模的開發(fā)來說都是不能令人滿意的，其主要問題在于：

　　(1) 缺少規(guī)劃和設(shè)計環(huán)節(jié)，軟件的結(jié)構(gòu)隨著不斷的修改越來越糟，導(dǎo)致無法繼續(xù)修改;

　　(2)忽略需求環(huán)節(jié)，給軟件開發(fā)帶來很大的風險;

　　(3)沒有考慮測試和程序的可維護性，也沒有任何文檔，軟件的維護十分困難。

　　2. 瀑布模型(Waterfall Model)

　　1970年Winston Royce提出了著名的"瀑布模型"，直到80年代早期，它一直是唯一被廣泛采用的軟件開發(fā)模型。

　　瀑布模型中，如圖所示，將軟件生命周期劃分為制定計劃、需求分析、軟件設(shè)計、程序編寫、軟件測試和運行維護等六個基本活動，并且規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。

　　在瀑布模型中，軟件開發(fā)的各項活動嚴格按照線性方式進行，當前活動接受上一項活動的工作結(jié)果，實施完成所需的工作內(nèi)容。當前活動的工作結(jié)果需要進行驗證，如果驗證通過，則該結(jié)果作為下一項活動的輸入，繼續(xù)進行下一項活動，否則返回修改。

　　瀑布模型強調(diào)文檔的作用，并要求每個階段都要仔細驗證。但是，這種模型的線性過程太理想化，已不再適合現(xiàn)代的軟件開發(fā)模式，幾乎被業(yè)界拋棄，其主要問題在于：

　　(1) 各個階段的劃分完全固定，階段之間產(chǎn)生大量的文檔，極大地增加了工作量;

　　(2) 由于開發(fā)模型是線性的，用戶只有等到整個過程的末期才能見到開發(fā)成果，從而增加了開發(fā)的風險;

　　(3) 早期的錯誤可能要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn)，進而帶來嚴重的后果。

　　我們應(yīng)該認識到，"線性"是人們較容易掌握并能熟練應(yīng)用的思想方法。當人們碰到一個復(fù)雜的"非 線性"問題時，總是千方百計地將其分解或轉(zhuǎn)化為一系列簡單的線性問題，然后逐個解決。一個軟件系統(tǒng)的整體可能是復(fù)雜的，而單個子程序總是簡單的，可以用線性的方式來實現(xiàn)，否則干活就太累了。線性是一種簡潔，簡潔就是美。當我們領(lǐng)會了線性的精神，就不要再呆板地套用線性模型的外表，而應(yīng)該用活它。例如增量模型實質(zhì)就是分段的線性模型，螺旋模型則是接連的彎曲了的線性模型，在其它模型中也能夠找到線性模型的影子。

　　3. 快速原型模型(Rapid Prototype Model)

　　快速原型模型的第一步是建造一個快速原型，實現(xiàn)客戶或未來的用戶與系統(tǒng)的交互，用戶或客戶對原型進行評價，進一步細化待開發(fā)軟件的需求。通過逐步調(diào)整原型使其滿足客戶的要求，開發(fā)人員可以確定客戶的真正需求是什么;第二步則在第一步的基礎(chǔ)上開發(fā)客戶滿意的軟件產(chǎn)品。

　　顯然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺點，減少由于軟件需求不明確帶來的開發(fā)風險，具有顯著的效果。快速原型的關(guān)鍵在于盡可能快速地建造出軟件原型，一旦確定了客戶的真正需求，所建造的原型將被丟棄。因此，原型系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不重要，重要的是必須迅速建立原型，隨之迅速修改原型，以反映客戶的需求。

　　4. 增量模型(Incremental Model)

　　又稱演化模型。與建造大廈相同，軟件也是一步一步建造起來的。在增量模型中，軟件被作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計、實現(xiàn)、集成和測試，每一個構(gòu)件是由多種相互作用的模塊所形成的提供特定功能的代碼片段構(gòu)成。

　　增量模型在各個階段并不交付一個可運行的完整產(chǎn)品，而是交付滿足客戶需求的一個子集的可運行產(chǎn)品。整個產(chǎn)品被分解成若干個構(gòu)件，開發(fā)人員逐個構(gòu)件地交付產(chǎn)品，這樣做的好處是軟件開發(fā)可以較好地適應(yīng)變化，客戶可以不斷地看到所開發(fā)的軟件，從而降低開發(fā)風險。但是，增量模型也存在以下缺陷：

　　(1) 由于各個構(gòu)件是逐漸并入已有的軟件體系結(jié)構(gòu)中的，所以加入構(gòu)件必須不破壞已構(gòu)造好的系統(tǒng)部分，這需要軟件具備開放式的體系結(jié)構(gòu)。

　　(2) 在開發(fā)過程中，需求的變化是不可避免的。增量模型的靈活性可以使其適應(yīng)這種變化的能力大大優(yōu)于瀑布模型和快速原型模型，但也很容易退化為邊做邊改模型，從而是軟件過程的控制失去整體性。

　　在使用增量模型時，第一個增量往往是實現(xiàn)基本需求的核心產(chǎn)品。核心產(chǎn)品交付用戶使用后，經(jīng)過評價形成下一個增量的開發(fā)計劃，它包括對核心產(chǎn)品的修改和一些新功能的發(fā)布。這個過程在每個增量發(fā)布后不斷重復(fù)，直到產(chǎn)生較終的完善產(chǎn)品。

　　例如，使用增量模型開發(fā)字處理軟件。可以考慮，第一個增量發(fā)布基本的文件管理、編輯和文檔生成功能，第二個增量發(fā)布更加完善的編輯和文檔生成功能，第三個增量實現(xiàn)拼寫和文法檢查功能，第四個增量完成高級的頁面布局功能。

　　5.螺旋模型(Spiral Model)

　　1988年，Barry Boehm正式發(fā)表了軟件系統(tǒng)開發(fā)的"螺旋模型"，它將瀑布模型和快速原型模型結(jié)合起來，強調(diào)了其他模型所忽視的風險分析，特別適合于大型復(fù)雜的系統(tǒng)。

　　如圖所示，螺旋模型沿著螺線進行若干次迭代，圖中的四個象限代表了以下活動：

　　(1) 制定計劃：確定軟件目標，選定實施方案，弄清項目開發(fā)的限制條件;

　　(2) 風險分析：分析評估所選方案，考慮如何識別和消除風險;

　　(3) 實施工程：實施軟件開發(fā)和驗證;

　　(4) 客戶評估：評價開發(fā)工作，提出修正建議，制定下一步計劃。

　　螺旋模型由風險驅(qū)動，強調(diào)可選方案和約束條件從而支持軟件的重用，有助于將軟件質(zhì)量作為特殊目標融入產(chǎn)品開發(fā)之中。但是，螺旋模型也有一定的限制條件，具體如下：

　　(1) 螺旋模型強調(diào)風險分析，但要求許多客戶接受和相信這種分析，并做出相關(guān)反應(yīng)是不容易的，因此，這種模型往往適應(yīng)于內(nèi)部的大規(guī)模軟件開發(fā)。

　　(2) 如果執(zhí)行風險分析將大大影響項目的利潤，那么進行風險分析毫無意義，因此，螺旋模型只適合于大規(guī)模軟件項目。

　　(3) 軟件開發(fā)人員應(yīng)該擅長尋找可能的風險，準確地分析風險，否則將會帶來更大的風險。

　　一個階段首先是確定該階段的目標，完成這些目標的選擇方案及其約束條件，然后從風險角度分析方案的開發(fā)策略，努力排除各種潛在的風險，有時需要通過建造原型來完成。如果某些風險不能排除，該方案立即終止，否則啟動下一個開發(fā)步驟。較后，評價該階段的結(jié)果，并設(shè)計下一個階段。

　　6.噴泉模型(fountain model)(也稱面向?qū)ο蟮纳嫫谀Ｐ? OO模型)

　　噴泉模型與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化生存期比較，具有更多的增量和迭代性質(zhì)，生存期的各個階段可以相互重疊和多次反復(fù)，而且在項目的整個生存期中還可以嵌入子生存期。就像水噴上去又可以落下來，可以落在中間，也可以落在較底部。

　　7.智能模型(四代技術(shù)(4GL))

　　智能模型擁有一組工具(如數(shù)據(jù)查詢、報表生成、數(shù)據(jù)處理、屏幕定義、代碼生成、高層圖形功能及電子表格等)，每個工具都能使開發(fā)人員在高層次上定義軟件的某些特性，并把開發(fā)人員定義的這些軟件自動地生成為源代碼。

　　這種方法需要四代語言(4GL)的支持。4GL不同于三代語言，其主要特征是用戶界面極端友好，即使沒有受過訓(xùn)練的非專業(yè)程序員，也能用它編寫程序;它是一種聲明式、交互式和非過程性編程語言。4GL還具有高效的程序代碼、智能缺省假設(shè)、完備的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序生成器。目前市場上流行的4GL(如Foxpro等)都不同程度地具有上述特征。但4GL目前主要限于事務(wù)信息系統(tǒng)的中、小型應(yīng)用程序的開發(fā)。

　　8.混合模型(hybrid model)

　　過程開發(fā)模型又叫混合模型(hybrid model)，或元模型(meta-model),把幾種不同模型組合成一種混合模型，它允許一個項目能沿著較有效的路徑發(fā)展，這就是過程開發(fā)模型(或混合模型)。實際上，一些軟件開發(fā)單位都是使用幾種不同的開發(fā)方法組成他們自己的混合模型。各種模型的比較每個軟件開發(fā)組織應(yīng)該選擇適合于該組織的軟件開發(fā)模型，并且應(yīng)該隨著當前正在開發(fā)的特定產(chǎn)品特性而變化，以減小所選模型的缺點，充分利用其優(yōu)點，下表列出了幾種常見模型的優(yōu)缺點。各種模型的優(yōu)點和缺點：

　　模型優(yōu)點缺點

　　瀑布模型文檔驅(qū)動系統(tǒng)可能不滿足客戶的需求

　　快速原型模型關(guān)注滿足客戶需求可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計差、效率低，難于維護

　　增量模型開發(fā)早期反饋及時，易于維護需要開放式體系結(jié)構(gòu)，可能會設(shè)計差、效率低

　　螺旋模型風險驅(qū)動風險分析人員需要有經(jīng)驗且經(jīng)過充分訓(xùn)練

　　9.RUP模型

　　RUP(Rational Unified Process)模型是Rational公司提出的一套開發(fā)過程模型，它是一個面向?qū)ο筌浖こ痰耐ㄓ脴I(yè)務(wù)流程。它描述了一系列相關(guān)的軟件工程流程，它們具有相同的結(jié)構(gòu)，即相同的流程構(gòu)架。RUP 為在開發(fā)組織中分配任務(wù)和職責提供了一種規(guī)范方法，其目標是確保在可預(yù)計的時間安排和預(yù)算內(nèi)開發(fā)出滿足較終用戶需求的高品質(zhì)的軟件。RUP具有兩個軸，一個軸是時間軸，這是動態(tài)的。另一個軸是工作流軸，這是靜態(tài)的。在時間軸上，RUP劃分了四個階段：初始階段、細化階段、構(gòu)造階段和發(fā)布階段。每個階段都使用了迭代的概念。在工作流軸上，RUP設(shè)計了六個核心工作流程和三個核心支撐工作流程，核心工作流軸包括：業(yè)務(wù)建模工作流、需求工作流、分析設(shè)計工作流、實現(xiàn)工作流、測試工作流和發(fā)布工作流。核心支撐工作流包括：環(huán)境工作流、項目管理工作流和配置與變更管理工作流。RUP 匯集現(xiàn)代軟件開發(fā)中多方面的較佳經(jīng)驗，并為適應(yīng)各種項目及組織的需要提供了靈活的形式。作為一個商業(yè)模型，它具有非常詳細的過程指導(dǎo)和模板。但是同樣由于該模型比較復(fù)雜，因此在模型的掌握上需要花費比較大的成本。尤其對項目管理者提出了比較高的要求。

　　它具有如下特點：

　　(1)增量迭代，每次迭代都遵循瀑布模型能夠在前期控制好和解決風險;

　　(2)模型的復(fù)雜化，需要項目管理者具有較強的管理能力。

　　10.IPD模型

　　IPD(Integrated Product Development)流程是由IBM提出來的一套集成產(chǎn)品開發(fā)流程，非常適合于復(fù)雜的大型開發(fā)項目，尤其涉及到軟硬件結(jié)合的項目。

　　IPD從整個產(chǎn)品角度出發(fā)，流程綜合考慮了從系統(tǒng)工程、研發(fā)(硬件、軟件、結(jié)構(gòu)工業(yè)設(shè)計、測試、資料開發(fā)等)、制造、財務(wù)到市場、采購、技術(shù)支援等所有流程。是一個端到端的流程。

　　在IPD流程中總共劃分了六個階段(概念階段、計劃階段、開發(fā)階段、驗證階段、發(fā)布階段和生命周期階段)，四個個決策評審點(概念階段決策評審點、計劃階段決策評審點、可獲得性決策評審點和生命周期終止決策評審點)以及六個技術(shù)評審點。

　　IPD流程是一個階段性模型，具有瀑布模型的影子。該模型通過使用全面而又復(fù)雜的流程來把一個龐大而又復(fù)雜的系統(tǒng)進行分解并降低風險。一定程度上，該模型是通過流程成本來提高整個產(chǎn)品的質(zhì)量并獲得市場的占有。由于該流程沒有定義如何進行流程回退的機制，因此對于需求經(jīng)常變動的項目該流程就顯得不大適合了。并且對于一些小的項目，也不是非常適合使用該流程。