# CS3025 軟體工程 Software Engineering
Textbook: Sommerville, I. *Software Engineering*. Pearson Education Limited.
Instructor: 俞光回 David Kuang-Hui
###### tags: `TaiwanTech`, `CS`
## Chapter 1 Introduction
* 只有三分之一的軟體專案是成功的
* 硬體故障曲線：浴缸曲線
* 初期故障率高，因還在進行
* 末期故障率也高，因老舊惡化不穩定
* 軟體故障曲線
* 理想
* 初期開發不穩定，故障率高
* 後穩定故障率低（無硬體損耗問題）
* 實際
* 故障率到底部後後期仍會緩緩上升
* 設計變更
* 系統複雜度
* 沒有使用適當軟體工程方法
* 歷史
* 1968會議提出「軟體危機」：個別方法無法擴展到大型專案上使用
* 1970~1980新軟體方法：結構化程式、資訊隱藏、物件導向
* 1968北約軟體工程會議：棄用goto
* 1990 物件導向、Java
* 2000 整合是開發環境
* 2010 網路系統與軟體即服務
* 計算機科學是理論，軟體工程是實務
* 系統工程是複雜系統開發，軟體工程是其中一部
* 軟體開發成本中人力佔60%，測試成本佔40%，客製化成本超過開發成本
* 軟體產品
* 通用產品（套裝軟體）
* 客製系統
* 軟體產品必須屬性
* 可行性
* 獨立與安全性
* 效率
* 維護性
* activities of software
* 規格
* 發展
* 驗證
* 演進
* issues
* Heterogeneity
* Business and Social Change
* Security and trust
* Scale
* 重複利用是現代趨勢
## Chapter 2 Software Process
* 軟體開發流程模型
* 計畫驅動的流程: 一切規劃與細節都預先規劃
* 瀑布 waterfall: 流程一路衝下去(理論上，實際上每個案子都會回到前面的流程)
1. 需求定義(分功能需求與非功能需求)
2. 系統與軟體定義(需求可行性、矛盾分析)
3. 實作與模組測試
4. 整合與系統測試
5. 運轉與維護
* 適用客戶穩定性高
* 含硬體生產成本較為合用
* 對軟體必要性沒那麼高
* 嵌入式系統、關鍵系統
* 敏捷流程: 增量式開發
* Incremental development
* 與客戶的互動更快
* 提早交付部分功能
* 整體進度不明
* 整合建構模式
* 軟體專案常見反覆利用(COTS商用現貨系統)
* 重新建構現有資源使其符合客戶需求
* 2000年後已相當廣泛
* 某些情況會需要請客戶變更需求
* 減少開發數量
* 需求誘導分析
* interview
* 清楚目的
* 5W:
* 規格不清楚要問到底
* 相關人員群組會議
* 行政作業觀察
* 需求規格
* 產品元件數量
* 介面
* 需求驗證
* 可行性一致性完整性
* operational concept, use case
* 需求功能（函式架構、處理流程）、品質屬性
* 確認矛盾
* 系統需求與用戶需求
* 把想法化成量化
* 安全性
* 系統需求在乎使用的工具
* 使用者觀點與開發者觀點
* 設計活動
* 架構設計
* 資料庫設計：資料流管理
* 介面設計：模組與模組的互動
* 元件(選擇與)設計：(reused系統)物件導向
* 系統實作(開發)
* 沒有標準流程
* coding standard
* 除錯(設計師個人的debug)
* 系統測試
* Verification and validation 確認與驗證
* 交互review coding standard
* test case
* 步驟
* 元件：可能使用自動化測試工具進行
* 系統整合
* 驗收測試：使用客戶提供資料測試，而非工程模擬資料
* 軟體具有更彈性的演化
* 開發完仍可能要進行維護
* 可能導致rework成本增加
* 降低rework成本的方式
* 預留彈性、容忍變更
* 小部分開發、小部分交付（增量式開發）
* Prototype
* 流程、描述、psudocode
* 針對較難描述者
* 僅為釐清需求
* 不做為下一步發展雛形
* 通常無(技術規格)文件記錄
* 可能跟不上時代
* 沒有安全性
* 增量交付
* 敏捷式開發
* 不適合用在汰舊換新
* 流程度量目標是改善流程
* 度量指標不要與人有關
* SEI capability maturity level
* 美國工程協會設立的評級
## Chapter 4
* 系統需求是一份結構化文件
## Chapter 5
* 模型：忽略系統實作的抽象
* UML
* Activity diagram
* Use case diagram
* Sequence diagram: 使用者與系統或系統與系統間的傳遞資訊
* 使用箭頭表示因果
* 框起Alt表示分支
* Class diagram: 顯示系統類別與類別間關係
* 物件導向系統模型
* 聚合：一個物件可以由其他物件組合形成
* State diagram: 系統對內外部事件的狀態改變
* 實心圓：起點
* 實心圓加一環：終點
* 圓角矩形：活動流程
* 系統邊界
* 受不同文化影響
* 組織標準與工程師個人偏好的平衡要求
* 互動模式
* 系統與系統間的互動以模型呈現
* Use case
* 需求引導的一環
* 後併入UML系統
* Behavioral models
* data-driven
* Model-driven engineering (MDE) 模式驅動
* 軟體開發方法
* 輸出不是程式，是模式，再由模式自動產生程式碼
* 支持者認為提升軟體工程抽象層級
* 處於早期研究階段（處於研究階段n年了）
* 不必關心較低階層設計細節
* 可能降低成本
* 不一定適合實作（30年前就在做，不算很成功）
* UML為基礎來描摹系統
* Type
* CIM 計算獨立模式
* 描述領域抽象概念
* 開發不同CIM，反應系統的不同觀點
* 保全CIM（注重安全）、患者紀錄CIM(病歷、就診資料)
* PIM 平台獨立模型
* 用UML描述顯示系統靜態結構與內外部事件
* PSM 平台特定模型
* 針對特定平台的模型
* 具有平台細節
* 第一級PSM: 中間特定層
* MDA轉換
* 由軟體工具定義與套用
* 自動轉換的最後一層PSM將產生可運行程式碼
* 自動化的困難來自連接CIM
* PIM to PSM
* 技術問題
* PIMS, Java2EE轉譯器
* 多平台程式要有多個PSM(轉譯，自動產生)
* w/ Agile
* MDA支援增量開發（學理）
* 大量前期塑模與敏捷式開發矛盾（實務）
* 如果真能大量生成程式碼，**原則上**可以用於敏捷
* MDA的採用
* 需要專門工具支援才能轉換層級
* 訓練人才效益
* 促進討論軟體設計
## Ch6 架構設計
* 架構確定一組可以相互溝通的元件
* 抽象層級
* 小型：軟體內部架構
* 大型：複合系統架構
* 優勢
* 溝通
* 分析
* 大規模重用
* 表現方式
* 非正式方塊圖
* 最常用的方式
* 缺乏語意、沒有顯示組件性質系統屬性
* 主要是畫圖的功力
* 元件
* box
* line
* 架構模式使用
* 與業界矛盾
* 方式一：輔助系統設計討論
* 與相關關鍵人員討論
* 針對關鍵討論，忽略無關抽象部分
* 方式二：將設計紀錄為文件
* 留下可以變成code的資料
* 兩種方式差異很大
* 架構決策
* 架構設計是一種創造性流程
* 滿足系統功能與非功能需求
* 好的系統架構師根據客戶需求做出決策而非創造活動
* 有些共同決策跨越整個設計過程
* 系統架構師應考量到
* 現有通用應用程式架構作為模板
* 考量硬體做出分散的設計
* 可使用的架構模式與樣式
* 構建系統的基本方法
* 控制系統中元件操作
* 將系統元件分解為子元件
* 最適合交付系統非功能性需求
* 非功能性需求的架構要求
* 效能：實作關鍵功能與最小通訊
* 保全：關鍵資產給予額外層
* 安全：實作安全關鍵特點
* 可用：冗餘與容錯
* 維護：分解獨立元件、資料分離
* 軟體架構的觀點
* 由邏輯流程表達
* 由程式組合表達
* 由開發的個體為單位表達：開發工程師
* 由系統硬體分散在系統中表達：部署工程師
* 2006: 主要是以非正式的輔助來用
* 論文作者認為應該要普及到所有系統
* 課本作者認為應該要在物件導向中使用
* ADL: 更專業的架構語言
* 太專業而難懂
* 架構模式
* 表現分享與重用知識的方法
* pipe and filter patten
* 運作的模型
* 適用互動有限的批次處理系統／嵌入式系統
* 資料處理應用程式
## 業界專案實例：轉爐自動化電腦SRS
* 版本歷史，從第一版開始
* 目錄
* 功能規格
* 關係圖
* 功能
* 系統測試要求
* 說明簡寫
* 參考文件
* 功能規格書對外，程式規格對內
## 設計與實作
* 設計需求 --> 功能架構 --> 軟體元件 --> 交互介面
* Class Diagram Object
* a messaging system on a mobile (cell) phone or tablet
* 聯絡人
* message
* send()
* receive()
* ack()
* a printer for a personal computer
* buffer
* setting
* 單雙面
* 黑白彩色
* 紙張大小
* load()
* scan()
* print()
* a personal music system
* library
* playlist
* current_play
* volume
* play()
* pause()
* next()
* previous()
* addtoplaylist()
* remove......()
* random()
* volumeup()
* volumedown()
* a bank account
* name
* password
* 餘額
* login()
* withdraw()
* deposit()
* balance()
* trascation()
* a library catalogue
* database
* tag
* hash
* search()
* overload 各種不同搜尋方法
* add()
* remove()
* reuse
* IDE
* open source dev
* linux
* 開發方式
* 採用開源元件開發
* 採用開源開發
* 收入來自販賣支援服務
* 使軟體開發便宜快速
* 獲得特定用戶青睞
* 不表示著作權表示
* 著作權歸屬？
* 授權繼承
* GPL: 使用後依同等方式公開
* LGPL: 使用可不公開
* BSE: 任意使用修改
## 軟體測試
* 測試驅動軟體開發
* 先做測試計畫再開發
* 發行測試
* 使用者測試
* 測試佔40%
* TDD
* 敏捷式開發流程的一部分
* 先設計增量式模組，然後做出測試程式，在反推回程式碼應如何撰寫
* 每個部份的程式碼幾乎都可被測試涵蓋到
* 一邊建立系統文件
* 發行測試
* 開發團隊不負責發行測試，由使用者進行
* 確認使用者需求