软 件 开 发 方 法 述 评
60 年 代 中 期 开 始 爆 发 了 众 所 周 知 的 软 件危 机。 为 了 克
服 这 一 危 机， 在 1968、 1969 年 连 续 召 开 的 两 次 著 名 的NATO 会 议 上
提 出 了 软 件 工 程 这 一 术 语， 并 在 以 后 不 断 发 展、 完 善。与 此 同
时， 软 件 研 究 人 员 也 在 不 断 探 索 新 的 软 件 开 发 方 法。 至 今 已
形 成 八 类 软 件 开 发 方 法。
一、Parnas 方 法
最 早 的 软 件 开 发 方 法 是 由 Ｄ．Parnas 在 1972 年 提 出 的 。
由 于 当 时 软 件 在 可 维 护 性 和 可 靠 性 方 面 存 在 着 严
重 问 题 ， 因 此 Parnas 提 出 的 方 法 是 针 对 这 两 个 问 题 的 。 首 先
， Parnas
提 出 了 信 息 隐 蔽 原 则： 在 概 要 设 计 时 列 出 将 来 可 能 发 生 变
化 的 因 素 ， 并 在 模 块 划 分 时 将 这 些 因 素 放 到 个 别 模 块 的 内
部 。 这 样 ， 在 将 来 由 于 这 些 因 素 变 化 而 需 修 改 软 件 时 ， 只
需 修 改 这 些 个 别 的 模 块 ， 其 它 模 块 不 受 影 响 。 信 息 隐 蔽 技
术 不 仅 提 高 了 软 件 的 可 维 护 性 ， 而 且 也 避 免 了 错 误 的 蔓 延
， 改 善 了 软 件 的 可 靠 性 。 现 在 信 息 隐 蔽 原 则 已 成 为 软 件 工
程 学 中 的 一 条 重 要 原 则 。
Parnas 提 出 的 第 二 条 原 则 是 在 软 件 设 计 时 应 对 可 能
发生 的 种 种 意 外 故 障 采 取 措 施 。 软 件 是 很 脆 弱 的 ， 很 可 能 因
为 一 个 微 小 的 错 误 而 引 发 严 重 的 事 故 ， 所 以 必 须 加 强 防 范
。 如 在 分 配 使 用 设 备 前 ， 应 该 取 设 备 状 态 字 ， 检 查 设 备 是
否 正 常 。 此 外 ， 模 块 之 间 也 要 加 强 检 查 ， 防 止 错 误 蔓 延 。
Parnas 对 软 件 开 发 提 出 了 深 刻 的 见 解 。 遗 憾 的 是 ， 他
没 有 给 出 明 确 的 工 作 流 程 。 所 以 这 一 方 法 不 能 独 立 使 用 ，
只 能 作 为 其 它 方 法 的 补 充 。
二 、 SASA方 法
1978 年 ， E．Yourdon 和 L．L．Constantine 提 出 了 结 构 化 方法 ，
即 SASD 方 法 ， 也 可 称 为 面 向 功 能 的 软 件 开 发 方 法 或
面 向 数 据 流 的 软 件 开 发 方 法 。 1979 年Tom DeMarco 对 此 方 法
作 了 进 一 步 的 完 善 。
Yourdon方 法 是 80 年 代 使 用 最 广 泛 的 软 件 开 发 方 法 。它
首 先 用 结 构 化 分 析（SA ） 对 软 件 进 行 需 求 分 析 ， 然 后 用
结 构 化 设 计（ SD） 方 法 进 行 总 体 设 计 ， 最 后 是 结 构 化 编
程（ SP） 。 这 一 方 法 不 仅 开 发 步 骤 明 确 ， SA 、 SD 、 SP 相
辅 相 成 ， 一 气 呵 成 ， 而 且 给 出 了 两 类 典 型 的 软 件 结 构（ 变
换 型 和 事 务 型 ） ， 便 于 参 照 ， 使 软 件 开 发 的 成 功 率 大 大 提
高 ， 从 而 深 受 软 件 开 发 人 员 的 青 睐 。
三 、 面 向 数 据 结 构 的 软 件 开 发 方 法
Jackson 方 法
1975 年 ， M．A．Jackson 提 出 了 一 类 至 今 仍 广 泛 使 用 的软 件
开 发 方 法 。 这 一 方 法 从 目 标 系 统 的 输 入 、 输 出 数 据 结
构 入 手 ， 导 出 程 序 框 架 结 构 ， 再 补 充 其 它 细 节 ， 就 可 得 到
完 整 的 程 序 结 构 图 。 这 一 方 法 对 输 入 、 输 出 数 据 结 构 明 确
的 中 小 型 系 统 特 别 有 效 ， 如 商 业 应 用 中 的 文 件 表 格 处 理 。
该 方 法 也 可 与 其 它 方 法 结 合 ， 用 于 模 块 的 详 细 设 计 。
Jackson 方 法 有 时 也 称 为 面 向 数 据 结 构 的 软 件 设 计 方 法 。
Warnier 方 法
1974 年 ， J．D．Warnier 提 出 的 软 件 开 发 方 法 与 Jackson 方
法 类 似 。 差 别 有 三 点： 一 是 它 们 使 用 的 图 形 工 具 不 同 ， 分
别 使 用 Warnier图 和 Jackson 图 ； 另 一 个 差 别 是 使 用 的 伪 码 不
同 ； 最 主 要 的 差 别 是 在 构 造 程 序 框 架 时 ， Warnier 方 法 仅 考
虑 输 入 数 据 结 构 ， 而 Jackson 方 法 不 仅 考 虑 输 入 数 据 结 构 ，
而 且 还 考 虑 输 出 数 据 结 构 。
四 、 问 题 分 析 法
PAM 问 题 分 析 法 。 PAM（Problem Analysis Method） 是 80 年
代 末 由 日 立 公 司 提 出 的 一 种 软 件 开 发 方 法 。
PAM方 法 希 望 能 兼 顾 Yourdon 方 法 、 Jackson 方 法 和 自 底
向 上 的 软 件 开 发 方 法 的 优 点 ， 而 避 免 它 们 的 缺 陷 。 它 的 基
本 思 想 是： 考 虑 到 输 入 、 输 出 数 据 结 构 ， 指 导 系 统 的 分 解
， 在 系 统 分 析 指 导 下 逐 步 综 合 。 这 一 方 法 的 具 体 步 骤 是：
从 输 入 、 输 出 数 据 结 构 导 出 基 本 处 理 框 ； 分 析 这 些 处 理 框
之 间 的 先 后 关 系 ； 按 先 后 关 系 逐 步 综 合 处 理 框 ， 直 到 画 出
整 个 系 统 的 PAD 图 。 从 上 述 步 骤 中 可 以 看 出 ， 这 一 方 法 本
质 上 是 综 合 的 自 底 向 上 的 方 法 ， 但 在 逐 步 综 合 之 前 已 进 行
了 有 目 的 的 分 解 ， 这 个 目 的 就 是 充 分 考 虑 系 统 的 输 入 、 输
出 数 据 结 构 。
PAM 方 法 的 另 一 个 优 点 是 使 用 PAD 图 。 这 是 一 种 二 维
树 形 结 构 图 ， 是 到 目 前 为 止 最 好 的 详 细 设 计 表 示 方 法 之 一
， 远 远 优 于 NS 图 和 PDL 语 言 。
这 一 方 法 在 日 本 较 为 流 行 ， 软 件 开 发 的 成 功 率 也 很
高 。 由 于 在 输 入 、 输 出 数 据 结 构 与 整 个 系 统 之 间 同 样 存 在
着 鸿 沟 ， 这 一 方 法 仍 只 适 用 于 中 小 型 问 题 。
五 、 面 向 对 象 的 软 件 开 发 方 法
面 向 对 象 技 术 是 软 件 技 术 的 一 次 革 命 ， 在 软 件 开 发
史 上 具 有 里 程 碑 的 意 义 。
随 着 OOP（ 面 向 对 象 编 程） 向 OOD（ 面 向 对 象 设 计）
和 OOA（ 面 向 对 象 分 析） 的 发 展 ， 最 终 形 成 面 向 对 象 的 软
件 开 发 方 法OMT (Lbject Modelling Technique） 。 这 是 一 种 自 底 向
上 和 自 顶 向 下 相 结 合 的 方 法 ， 而 且 它 以 对 象 建 模 为 基 础 ，
从 而 不 仅 考 虑 了 输 入 、 输 出 数 据 结 构 ， 实 际 上 也 包 含 了 所
有 对 象 的 数 据 结 构 。 所 以 OMT 彻 底 实 现 了PAM 没 有 完 全 实
现 的 目 标 。 不 仅 如 此 ， OO 技 术 在 需 求 分 析 、 可 维 护 性 和
可 靠 性 这 三 个 软 件 开 发 的 关 键 环 节 和 质 量 指 标 上 有 了 实 质
性 的 突 破 ， 彻 底 地 解 决 了 在 这 些 方 面 存 在 的 严 重 问 题 ， 从
而 宣 告 了 软 件 危 机 末 日 的 来 临 。
自 底 向 上 的 归 纳
OMT的 第 一 步 是 从 问 题 的 陈 述 入 手 ， 构 造 系 统 模 型
。 从 真 实 系 统 导 出 类 的 体 系 ， 即 对 象 模 型 包 括 类 的 属 性 ，
与 子 类 、 父 类 的 继 承 关 系 ， 以 及 类 之 间 的 关 联 。 类 是 具 有
相 似 属 性 和 行 为 的 一 组 具 体 实 例（ 客 观 对 象） 的 抽 象 ， 父
类 是 若 干 子 类 的 归 纳 。 因 此 这 是 一 种 自 底 向 上 的 归 纳 过 程
。 在 自 底 向 上 的 归 纳 过 程 中 ， 为 使 子 类 能 更 合 理 地 继 承 父
类 的 属 性 和 行 为 ， 可 能 需 要 自 顶 向 下 的 修 改 ， 从 而 使 整 个
类 体 系 更 加 合 理 。 由 于 这 种 类 体 系 的 构 造 是 从 具 体 到 抽 象
， 再 从 抽 象 到 具 体 ， 符 合 人 类 的 思 维 规 律 ， 因 此 能 更 快 、
更 方 便 地 完 成 任 务 。 这 与 自 顶 向 下 的 Yourdon 方 法 构 成 鲜 明
的 对 照 。 在 Yourdon 方 法 中 构 造 系 统 模 型 是 最 困 难 的 一 步 ，
因 为 自 顶 向 下 的" 顶" 是 一 个 空 中 楼 阁 ， 缺 乏 坚 实 的 基 础
， 而 且 功 能 分 解 有 相 当 大 的 任 意 性 ， 因 此 需 要 开 发 人 员 有
丰 富 的 软 件 开 发 经 验 。 而 在 Ｏ Ｍ Ｔ 中 这 一 工 作 可 由 一 般 开
发 人 员 较 快 地 完 成 。 在 对 象 模 型 建 立 后 ， 很 容 易 在 这 一 基
础 上 再 导 出 动 态 模 型 和 功 能 模 型 。 这 三 个 模 型 一 起 构 成 要
求 解 的 系 统 模 型 。
自 顶 向 下 的 分 解
系 统 模 型 建 立 后 的 工 作 就 是 分 解 。 与 Yourdon 方 法 按
功 能 分 解 不 同 ， 在 OMT 中 通 常 按 服 务（ Service） 来 分 解 。 服
务 是 具 有 共 同 目 标 的 相 关 功 能 的 集 合 ， 如 I／O 处 理 、 图 形
处 理 等 。 这 一 步 的 分 解 通 常 很 明 确 ， 而 这 些 子 系 统 的 进 一
步 分 解 因 有 较 具 体 的 系 统 模 型 为 依 据 ， 也 相 对 容 易 。 所 以
OMT 也 具 有 自 顶 向 下 方 法 的 优 点 ， 即 能 有 效 地 控 制 模 块 的
复 杂 性 ， 同 时 避 免 了 Yourdon 方 法 中 功 能 分 解 的 困 难 和 不 确
定 性 。
OMT 的 基 础 是 对 象 模 型
每 个 对 象 类 由 数 据 结 构（ 属 性） 和 操 作（ 行 为） 组 成
， 有 关 的 所 有 数 据 结 构（ 包 括 输 入 、 输 出 数 据 结 构） 都 成
了 软 件 开 发 的 依 据 。 因 此 Jackson 方 法 和 PAM 中 输 入 、 输 出
数 据 结 构 与 整 个 系 统 之 间 的 鸿 沟 在 OMT 中 不 再 存 在 。 OMT
不 仅 具 有 Jackson 方 法 和 PAM 的 优 点 ， 而 且 可 以 应 用 于 大 型
系 统 。 更 重 要 的 是 ， 在 Jackson 方 法 和 PAM 方 法 中 ， 当 它 们
的 出 发 点 -- 输 入 、 输 出 数 据 结 构（ 即 系 统 的 边 界） 发 生
变 化 时 ， 整 个 软 件 必 须 推 倒 重 来 。 但 在 OMT 中 系 统 边 界 的
改 变 只 是 增 加 或 减 少 一 些 对 象 而 已 ， 整 个 系 统 改 动 极 小 。
需 求 分 析 彻 底
需 求 分 析 不 彻 底 是 软 件 失 败 的 主 要 原 因 之 一 。 即 使
在 目 前 ， 这 一 危 险 依 然 存 在 。 传 统 的 软 件 开 发 方 法 不 允 许
在 开 发 过 程 中 用 户 的 需 求 发 生 变 化 ， 从 而 导 致 种 种 问 题 。
正 是 由 于 这 一 原 因 ， 人 们 提 出 了 原 型 化 方 法 ， 推 出 探 索 原
型 、 实 验 原 型 和 进 化 原 型 ， 积 极 鼓 励 用 户 改 进 需 求 。 在 每
次 改 进 需 求 后 又 形 成 新 的 进 化 原 型 供 用 户 试 用 ， 直 到 用 户
基 本 满 意 ， 大 大 提 高 了 软 件 的 成 功 率 。 但 是 它 要 求 软 件 开
发 人 员 能 迅 速 生 成 这 些 原 型 ， 这 就 要 求 有 自 动 生 成 代 码 的
工 具 的 支 持 。
OMT 彻 底 解 决 了 这 一 问 题 。 因 为 需 求 分 析 过 程 已 与
系 统 模 型 的 形 成 过 程 一 致 ， 开 发 人 员 与 用 户 的 讨 论 是 从 用
户 熟 悉 的 具 体 实 例（ 实 体） 开 始 的 。 开 发 人 员 必 须 搞 清 现
实 系 统 才 能 导 出 系 统 模 型 ， 这 就 使 用 户 与 开 发 人 员 之 间 有
了 共 同 的 语 言 ， 避 免 了 传 统 需 求 分 析 中 可 能 产 生 的 种 种 问
题 。
可 维 护 性 大 大 改 善
在 OMT 之 前 的 软 件 开 发 方 法 都 是 基 于 功 能 分 解 的 。
尽 管 软 件 工 程 学 在 可 维 护 方 面 作 出 了 极 大 的 努 力 ， 使 软 件
的 可 维 护 性 有 较 大 的 改 进 。 但 从 本 质 上 讲 ， 基 于 功 能 分 解
的 软 件 是 不 易 维 护 的 。 因 为 功 能 一 旦 有 变 化 都 会 使 开 发 的
软 件 系 统 产 生 较 大 的 变 化 ， 甚 至 推 倒 重 来 。 更 严 重 的 是 ，
在 这 种 软 件 系 统 中 ， 修 改 是 困 难 的 。 由 于 种 种 原 因 ， 即 使
是 微 小 的 修 改 也 可 能 引 入 新 的 错 误 。 所 以 传 统 开 发 方 法 很
可 能 会 引 起 软 件 成 本 增 长 失 控 、 软 件 质 量 得 不 到 保 证 等 一
系 列 严 重 问 题 。 正 是 OMT 才 使 软 件 的 可 维 护 性 有 了 质 的 改
善 。
OMT 的 基 础 是 目 标 系 统 的 对 象 模 型 ， 而 不 是 功 能 的
分 解 。 功 能 是 对 象 的 使 用 ， 它 依 赖 于 应 用 的 细 节 ， 并 在 开
发 过 程 中 不 断 变 化 。 由 于 对 象 是 客 观 存 在 的 ， 因 此 当 需 求
变 化 时 对 象 的 性 质 要 比 对 象 的 使 用 更 为 稳 定 ， 从 而 使 建 立
在 对 象 结 构 上 的 软 件 系 统 也 更 为 稳 定 。
更 重 要 的 是 OMT 彻 底 解 决 了 软 件 的 可 维 护 性 。 在 OO
语 言 中 ， 子 类 不 仅 可 以 继 承 父 类 的 属 性 和 行 为 ， 而 且 也 可
以 重 载 父 类 的 某 个 行 为（ 虚 函 数） 。 利 用 这 一 特 点 ， 我 们
可 以 方 便 地 进 行 功 能 修 改： 引 入 某 类 的 一 个 子 类 ， 对 要 修
改 的 一 些 行 为（ 即 虚 函 数 或 虚 方 法） 进 行 重 载 ， 也 就 是 对
它 们 重 新 定 义 。 由 于 不 再 在 原 来 的 程 序 模 块 中 引 入 修 改 ，
所 以 彻 底 解 决 了 软 件 的 可 修 改 性 ， 从 而 也 彻 底 解 决 了 软 件
的 可 维 护 性 。 OO 技 术 还 提 高 了 软 件 的 可 靠 性 和 健 壮 性 。
六 、 可 视 化 开 发 方 法
可 视 化 开 发 是 90 年 代 软 件 界 最 大 的 两 个 热 点 之 一 。
随 着 图 形 用 户 界 面 的 兴 起 ， 用 户 界 面 在 软 件 系 统 中 所 占 的
比 例 也 越 来 越 大 ， 有 的 甚 至 高 达 60 ～ 70 ％ 。 产 生 这 一 问 题
的 原 因 是 图 形 界 面 元 素 的 生 成 很 不 方 便 。 为 此 Windows 提
供 了 应 用 程 序 设 计 接 口 API（Application Programming Inter face） ，
它 包 含 了 600 多 个 函 数 ， 极 大 地 方 便 了 图 形 用 户 界 面 的 开
发 。 但 是 在 这 批 函 数 中 ， 大 量 的 函 数 参 数 和 使 用 数 量 更 多
的 有 关 常 量 ， 使 基 于Windows API 的 开 发 变 得 相 当 困 难 。 为
此Borland C++ 推 出 了 Object Windows编 程 。 它 将 API 的 各 部 分
用 对 象 类 进 行 封 装 ， 提 供 了 大 量 预 定 义 的 类 ， 并 为 这 些 定
义 了 许 多 成 员 函 数 。 利 用 子 类 对 父 类 的 继 承 性 ， 以 及 实 例
对 类 的 函 数 的 引 用 ， 应 用 程 序 的 开 发 可 以 省 却 大 量 类 的 定
义 ， 省 却 大 量 成 员 函 数 的 定 义 或 只 需 作 少 量 修 改 以 定 义 子
类 。 Object Windows 还 提 供 了 许 多 标 准 的 缺 省 处 理 ， 大 大 减
少 了 应 用 程 序 开 发 的 工 作 量 。 但 要 掌 握 它 们 ， 对 非 专 业 人
员 来 说 仍 是 一 个 沉 重 的 负 担 。 为 此 人 们 利 用 Windows API
或Borland C++的Object Windows 开 发 了 一 批 可 视 开 发 工 具 。
可 视 化 开 发 就 是 在 可 视 开 发 工 具 提 供 的 图 形 用 户 界
面 上 ， 通 过 操 作 界 面 元 素 ， 诸 如 菜 单 、 按 钮 、 对 话 框 、 编
辑 框 、 单 选 框 、 复 选 框 、 列 表 框 和 滚 动 条 等 ， 由 可 视 开 发
工 具 自 动 生 成 应 用 软 件 。
这 类 应 用 软 件 的 工 作 方 式 是 事 件 驱 动 。 对 每 一 事 件
， 由 系 统 产 生 相 应 的 消 息 ， 再 传 递 给 相 应 的 消 息 响 应 函 数
。 这 些 消 息 响 应 函 数 是 由 可 视 开 发 工 具 在 生 成 软 件 时 自 动
装 入 的 。
可 视 开 发 工 具 应 提 供 两 大 类 服 务 。 一 类 是 生 成 图 形
用 户 界 面 及 相 关 的 消 息 响 应 函 数 。 通 常 的 方 法 是 先 生 成 基
本 窗 口 ， 并 在 它 的 外 面 以 图 标 形 式 列 出 所 有 其 它 的 界 面 元
素 ， 让 开 发 人 员 挑 选 后 放 入 窗 口 指 定 位 置 。 在 逐 一 安 排 界
面 元 素 的 同 时 ， 还 可 以 用 鼠 标 拖 动 ， 以 使 窗 口 的 布 局 更 趋
合 理 。
另 一 类 服 务 是 为 各 种 具 体 的 子 应 用 的 各 个 常 规 执 行
步 骤 提 供 规 范 窗 口 ， 它 包 括 对 话 框 、 菜 单 、 列 表 框 、 组 合
框 、 按 钮 和 编 辑 框 等 ， 以 供 用 户 挑 选 。 开 发 工 具 还 应 为 所
有 的 选 择（ 事 件） 提 供 消 息 响 应 函 数 。
由 于 要 生 成 与 各 种 应 用 相 关 的 消 息 响 应 函 数 ， 因 此
， 可 视 化 开 发 只 能 用 于 相 当 成 熟 的 应 用 领 域 ， 如 目 前 流 行
的 可 视 化 开 发 工 具 基 本 上 用 于 关 系 数 据 库 的 开 发 。 对 一 般
的 应 用 ， 目 前 的 可 视 化 开 发 工 具 只 能 提 供 用 户 界 面 的 可 视
化 开 发 。 至 于 消 息 响 应 函 数（ 或 称 脚 本） ， 则 仍 需 用 通 常
的 高 级 语 言（3GL） 编 写 。 只 有 在 数 据 库 领 域 才 提 供4GL ，
使 消 息 响 应 函 数 的 开 发 大 大 简 化 。
从 原 理 上 讲 ， 与 图 形 有 关 的 所 有 应 用 都 可 采 用 可 视
化 开 发 方 式 ， 如 活 塞 表 面 设 计 中 的 热 应 力 计 算 。 用 户 只 需
在 界 面 上 用 鼠 标 修 改 活 塞 表 面 的 曲 线 ， 应 用 软 件 就 自 动 进
行 有 限 元 划 分 、 温 度 场 计 算 、 热 应 力 计 算 ， 并 将 热 应 力 的
等 值 曲 线 图 显 示 在 屏 幕 上 。 最 后 几 次 生 成 的 结 果 还 可 并 列
显 示 在 各 窗 口 上 ， 供 用 户 比 较 ， 其 中 的 一 个 主 窗 口 还 可 让
用 户 进 一 步 修 改 活 塞 表 面 曲 线 。
许 多 工 程 科 学 计 算 都 与 图 形 有 关 ， 从 而 都 可 以 开 发
相 应 的 可 视 化 计 算 的 应 用 软 件 。
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