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软件工程知识积累手册

一、软件工程概述

软件工程是应用计算机科学与工程原理，通过系统化、规范化、可度量的方法来设计、开发、运行和维护软件的学科。其主要目标是提高软件质量、降低开发成本、缩短开发周期。

（一）软件工程的定义与目标

1.定义：软件工程关注软件生命周期，包括需求分析、设计、编码、测试、部署和维护等阶段。

2.目标：

-提高软件可靠性（如系统故障率低于1%每年）。

-优化开发效率（如项目按时交付率≥90%）。

-降低维护成本（如维护工作量占初始开发时间的30%以下）。

（二）软件工程的核心原则

1.分解与模块化：将复杂系统拆分为独立、可复用的模块。

2.需求驱动：以用户需求为核心，动态调整开发计划。

3.测试先行：在编码前先设计测试用例，确保功能正确性。

4.持续迭代：通过敏捷开发快速响应变化，每个迭代周期为1-4周。

二、软件生命周期模型

软件生命周期模型描述了软件从概念到淘汰的完整过程，常见的模型包括瀑布模型、迭代模型和敏捷模型。

（一）瀑布模型

1.阶段划分：需求分析→设计→编码→测试→部署→维护。

2.特点：

-线性顺序，前阶段完成后才能进入下一阶段。

-适用于需求明确、变更少的系统（如嵌入式软件）。

3.示例数据：传统瀑布模型项目开发周期约为6-12个月。

（二）迭代模型

1.阶段划分：规划→设计→编码→测试→评估。

2.特点：

-分阶段交付可运行版本，每个迭代周期1-3个月。

-适用于需求不明确或需要快速验证的项目。

3.示例数据：大型系统迭代次数通常为3-10次。

（三）敏捷模型

1.阶段划分：用户故事→迭代计划→开发→评审→回顾。

2.特点：

-小步快跑，优先交付核心功能。

-强调团队协作，每日站会（15分钟）。

3.示例数据：敏捷开发中，用户满意度调查得分通常≥4.0/5.0。

三、软件需求工程

软件需求工程是获取、分析、记录和验证用户需求的过程，直接影响软件成功与否。

（一）需求获取方法

1.访谈：与用户直接沟通，记录关键信息。

2.观察法：实地考察用户使用场景。

3.文档分析：研究现有系统文档或行业报告。

4.竞品分析：调研同类产品功能与优缺点。

（二）需求分析要点

1.明确性：需求应具体，如“系统响应时间≤2秒”。

2.完整性：覆盖所有核心功能，如登录、有哪些信誉好的足球投注网站、支付。

3.无歧义：避免模糊表述，如“适当”改为“5%以内”。

（三）需求文档规范

1.格式：使用UseCase（用例图）、用户故事卡（1-3行描述）。

2.检查清单：

-是否包含优先级（高/中/低）。

-是否有验收标准（如测试用例）。

-是否标注依赖关系（如“支付功能依赖用户认证”）。

四、软件设计

软件设计是将需求转化为具体实现方案的过程，分为架构设计和详细设计。

（一）架构设计

1.范围：确定系统模块划分、接口规范、技术选型。

2.常用模式：

-分层架构（表现层、业务层、数据层）。

-微服务架构（按业务拆分，如订单服务、库存服务）。

3.示例：

-小型应用可采用单体架构（代码库5000行）。

-大型应用推荐微服务（服务数量5-20个）。

（二）详细设计

1.目标：细化每个模块的算法和接口。

2.输出物：

-程序流程图（如N-S图）。

-数据字典（表名、字段、约束）。

3.实践建议：

-优先设计核心模块（如计算类函数）。

-使用伪代码记录复杂逻辑（如排序算法）。

（三）设计评审

1.阶段：编码前完成，由技术负责人组织。

2.检查项：

-是否符合架构规范。

-接口参数是否完整。

-性能预估是否合理（如并发用户数≥1000）。

五、软件测试

软件测试是验证软件是否满足需求的过程，常见方法包括单元测试、集成测试和系统测试。

（一）测试类型

1.单元测试：

-目标：测试单个函数或模块（如测试登录验证）。

-工具：JUnit（Java）、pytest（Python）。

2.集成测试：

-目标：测试模块间交互（如订单和支付同步）。

-示例：使用Postman模拟API调用。

3.系统测试：

-目标：在完整环境下验证功能（如用户注册全流程）。

（二）测试用例设计

1.方法：

-等价类划分（如年龄输入“18”属于有效值）。

-边界值分析（如输入“-1”或“101”测试年龄校验）。

2.检查清单：

-是否覆盖所有正负面场景。

-是否包含异常处理测试（如网络中断）。

（三）自动化测试

1.工具：Selenium（Web）、Appium（移动端）。

2.效率提升：

-测试代码覆盖率≥80%。

-每次提交触发自动化测试（耗时≤5分钟）。

六、软件维护

软件维护是交付后持续改进的过程，分为纠错、适应性、完善性维护。