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、活動和任務的結構框架。軟件開發(fā)包括需求、設計、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，用來作為軟件項目工作的基礎。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)設計、程序設計、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)事務等領域時，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(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)劃和設計環(huán)節(jié)，軟件的結構隨著不斷的修改越來越糟，導致無法繼續(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果，實施完成所需的工作內(nèi)容。當前活動的工作結果需要進行驗證，如果驗證通過，則該結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。

　　我們應該認識到，"線性"是人們較容易掌握并能熟練應用的思想方法。當人們碰到一個復雜的"非 線性"問題時，總是千方百計地將其分解或轉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，而應該用活它。例如增量模型實質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)部結構并不重要，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件來設計、實現(xiàn)、集成和測試，每一個構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件，開發(fā)人員逐個構件地交付產(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) 由于各個構件是逐漸并入已有的軟件體系結構中的，所以加入構件必須不破壞已構造好的系統(tǒng)部分，這需要軟件具備開放式的體系結構。

　　(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，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?？梢钥紤]，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，并做出相關反應是不容易的，因此，這種模型往往適應于內(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，評價該階段的結果，并設計下一個階段。

　　6.噴泉模型(fountain model)(也稱面向對象的生存期模型, OO模型)

　　噴泉模型與傳統(tǒng)的結構化生存期比較，具有更多的增量和迭代性質，生存期的各個階段可以相互重疊和多次反復，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(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、完備的數(shù)據(jù)庫和應用程序生成器。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目前主要限于事務信息系統(tǒng)的中、小型應用程序的開發(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)組織應該選擇適合于該組織的軟件開發(fā)模型，并且應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

　　瀑布模型文檔驅動系統(tǒng)可能不滿足客戶的需求

　　快速原型模型關注滿足客戶需求可能導致系統(tǒng)設計差、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構，可能會設計差、效率低

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

　　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，它是一個面向對象軟件工程的通用業(yè)務流程。它描述了一系列相關的軟件工程流程，它們具有相同的結構，即相同的流程構架。RUP 為在開發(fā)組織中分配任務和職責提供了一種規(guī)范方法，其目標是確保在可預計的時間安排和預算內(nèi)開發(fā)出滿足較終用戶需求的高品質的軟件。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)務建模工作流、需求工作流、分析設計工作流、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和模板。但是同樣由于該模型比較復雜，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，非常適合于復雜的大型開發(fā)項目，尤其涉及到軟硬件結合的項目。

　　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、結構工業(yè)設計、測試、資料開發(fā)等)、制造、財務到市場、采購、技術支援等所有流程。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雜的流程來把一個龐大而又復雜的系統(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。