BÀI GIẢNG QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN *** BÀI GIẢNG QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM TÊN HỌC PHẦN : QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM MÃ HỌC PHẦN : 17408 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HẢI PHÒNG - 2011 2 MỤC LỤC Nội dung Trang Chƣơng 1: Giới thiệu 6 1.1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm 6 1.2. Các hoạt động cơ bản của phát triển phần mềm 6 Chƣơng 2: Các quy trình phát triển phần mềm truyền thống 7 2.1. Mô hình thác nước (Waterfall) 7 2.2. Mô hình phát triển ứng dụng nhanh (RAD) 8 2.3. Mô hình lặp lại và tăng trưởng (Incremental) 8 2.4. Mô hình xoắn ốc (Spiral) 10 Chƣơng 3: Quy trình phát triển phần mềm thống nhất Rational Unified Process (RUP) 11 3.1. Giới thiệu 11 3.1.1 Kiến trúc của RUP 11 3.1.2 So sánh RUP với một số quy trình phát triển phần mềm khác 12 3.2. Vòng đời của một dự án RUP 13 3.2.1 Khởi tạo (Inception) 14 3.2.2 Phác thảo (Elaboration) 15 3.2.3 Xây dựng (Construction) 15 3.2.4 Chuyển giao (Transition) 16 3.3. Các luồng công việc chính trong RUP 16 3.3.1 Mô hình nghiệp vụ (Business modeling) 16 3.3.2 Quản lý yêu cầu (Requirements management) 17 3.3.3 Phân tích và thiết kế (Analysis and design) 18 3.3.4 Cài đặt (Implementation) 20 3.3.5 Kiểm thử (Test) 22 3.3.6 Triển khai ứng dụng (Deployment) 24 3.3.7 Quản lý cấu hình và sự thay đổi(Change management) 26 3.3.8 Quản lý dự án (Project management) 27 3.3.9 Quản lý môi trường ứng dụng (Environment) 29 Chƣơng 4: Quy trình phát triển phần mềm eXtreme Programming (XP) 31 4.1. Giới thiệu về XP 31 4.2. Vai trò, quyền hạn và trách nhiệm của các tác nhân trong XP 31 4.3. Các giá trị cốt lõi của XP 32 4.3.1. Sự giao tiếp (Communication) 32 4.3.2. Sự đơn giản (Simplicity) 32 4.3.3. Sự phản hồi (Feedback) 33 4.3.4. Sự dũng cảm (Courage) 33 4.4. Vòng đời phát triển của một dự án XP 33 4.4.1. Khởi tạo (Exploration ) 33 4.4.2. Lập kế hoạch (Planning) 33 4.4.3. Chuyển giao từng phần (Iterations to Release) 34 4.4.4. Triển khai hoàn thiện sản phẩm (Productionizing) 34 4.4.5. Duy trì sản phầm (Maintenance) 34 4.5. Các công việc cốt lõi trong XP 34 4.5.1. Lập kế hoạch (The Planning Game) 34 4.5.2. Chuyển giao từng phần (Small releases) 36 4.5.3. Bảng định danh (Metaphor) 35 4.5.4. Thiết kế đơn giản (Simple design) 35 3 4.5.5. Kiểm thử liên tục (Testing) 35 4.5.6. Hoàn thiện liên tục (Refactoring) 36 4.5.7. Lập trình theo đôi (Pair programming) 36 4.5.8. Chia sẻ công việc (Collective ownership) 36 4.5.9. Tích hợp liên tục (Continuous integration) 36 4.5.10. Làm việc cùng khách hàng (On-site customer) 37 4.5.11. Sử dụng các chuẩn viết mã (Coding standards) 37 4.5.12. Giới hạn 40 giờ/tuần (40-hour week) 37 Một số đề thi mẫu 38 4 Tên học phần: Các quy trình phát triển phần mềm Loại học phần: 3 Bộ môn phụ trách giảng dạy: Hệ thống Thông tin Khoa phụ trách: CNTT. Mã học phần: 17408 Tổng số TC: 3 Tổng số tiết Lý thuyết Thực hành/ Xemina Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học 60 45 0 0 Có Không Học phần học trƣớc: Nhập môn Công nghệ Phần mềm. Học phần tiên quyết: Không yêu cầu. Học phần song song: Không yêu cầu. Mục tiêu của học phần: Cung cấp các kiến thức cơ bản về quy trình phát triển phần. Giúp sinh viên nắm được các quy trình phát triển phần mềm phổ biến hiện nay và vận dụng vào thực tế. Nội dung chủ yếu: Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm; Giới thiệu các quy trình phát triển phần mềm cơ bản; Vòng đời phát triển và công việc chính của các quy trình phát triển phần mềm: Rational Unified Process (RUP), Extreme Programming (XP). Nội dung chi tiết: TÊN CHƢƠNG MỤC PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT TH BT KT Chƣơng 1: Giới thiệu 3 3 1.1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm 1.2. Các hoạt động cơ bản của phát triển phần mềm Chƣơng 2: Các quy trình phát triển phần mềm truyền thống 10 9 1 2.1. Mô hình thác nước (Waterfall) 2.2. Mô hình phát triển ứng dụng nhanh (RAD) 2.3. Mô hình lặp lại và tăng trưởng (Incremental) 2.4. Mô hình xoắn ốc (Spiral) Chƣơng 3: Quy trình phát triển phần mềm thống nhất Rational Unified Process (RUP) 16 15 1 3.1. Giới thiệu 3.1.1 Kiến trúc của RUP 3.1.2 So sánh RUP với một số quy trình khác 3.2. Vòng đời của một dự án RUP 3.2.1 Khởi tạo (Inception) 3.2.2 Phác thảo (Elaboration) 3.2.3 Xây dựng (Construction) 3.2.4 Chuyển giao (Transition) 3.3. Các luồng công việc chính trong RUP 3.3.1 Mô hình nghiệp vụ (Business modeling) 3.3.2 Quản lý yêu cầu (Requirements management) 3.3.3 Phân tích và thiết kế (Analysis and design) 3.3.4 Cài đặt (Implementation) 3.3.5 Kiểm thử (Test) 3.3.6 Triển khai ứng dụng (Deployment) 3.3.7 Quản lý cấu hình và sự thay đổi(Change management) 3.3.8 Quản lý dự án (Project management) 3.3.9 Quản lý môi trường ứng dụng (Environment) Chƣơng 4: Quy trình phát triển phần mềm eXtreme Programming (XP) 13 12 1 4.1. Giới thiệu về XP 4.2. Vai trò, quyền hạn và trách nhiệm của các tác nhân trong XP 5 4.3. Các giá trị cốt lõi của XP 4.3.1. Sự giao tiếp (Communication) 4.3.2. Sự đơn giản (Simplicity) 4.3.3. Sự phản hồi (Feedback) 4.3.4. Sự dũng cảm (Courage) 4.4. Vòng đời phát triển của một dự án XP 4.4.1. Khởi tạo (Exploration ) 4.4.2. Lập kế hoạch (Planning) 4.4.3. Chuyển giao từng phần (Iterations to Release) 4.4.4. Triển khai hoàn thiện sản phẩm (Productionizing) 4.4.5. Duy trì sản phầm (Maintenance) 4.5. Các công việc cốt lõi trong XP 4.5.1. Lập kế hoạch (The Planning Game) 4.5.2. Chuyển giao từng phần (Small releases) 4.5.3. Bảng định danh (Metaphor) 4.5.4. Thiết kế đơn giản (Simple design) 4.5.5. Kiểm thử liên tục (Testing) 4.5.6. Hoàn thiện liên tục (Refactoring) 4.5.7. Lập trình theo đôi (Pair programming) 4.5.8. Chia sẻ công việc (Collective ownership) 4.5.9. Tích hợp liên tục (Continuous integration) 4.5.10. Làm việc cùng khách hàng (On-site customer) 4.5.11. Sử dụng các chuẩn viết mã (Coding standards) 4.5.12. Giới hạn 40 giờ/tuần (40-hour week) Chƣơng 5: Ứng dụng các quy trình phát triển phần mềm 3 3 5.1. Giới thiệu một số dự án phần mềm 5.2. Đánh giá các dự án phần mềm Nhiệm vụ của sinh viên: Tham dự các buổi học lý thuyết và thực hành, làm các bài tập được giao, làm các bài thi giữa học phần và bài thi kết thúc học phần theo đúng quy định. Tài liệu học tập: 1. Roger S. Pressman, Software Engineering: A Practitioner's Approach, McGraw-Hill, 2001. 2. Ivar Jacobson, Grady Booch, James Rumbaugh, The Unified Software Development Process, Addison Wesley, 1999. 3. Philippe Kruchten, The Rational Unified Process An Introduction, Second Edition, Addison Wesley, 2000. 4. Ron Jeffries, Ann Anderson, Chet Hendrickson, Extreme Programming Installed, Addison Wesley, 2000. Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Hình thức thi: tự luận. - Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: căn cứ vào sự tham gia học tập của sinh viên trong các buổi học lý thuyết và thực hành, kết quả làm các bài tập được giao, kết quả của các bài thi giữa học phần và bài thi kết thúc học phần. Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, F. Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y. Bài giảng này là tài liệu chính thức và thống nhất của Bộ môn Hệ thống Thông tin, Khoa Công nghệ Thông tin và được dùng để giảng dạy cho sinh viên. Ngày phê duyệt: / / Trƣởng Bộ môn 6 Chương 1: Giới thiệu 1.1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm Công nghệ phần mềm hay kỹ nghệ phần mềm (tiếng Anh: Software Engineering) là sự áp dụng một cách tiếp cận có hệ thống, có kỷ luật, và định lượng được cho việc phát triển, hoạt động và bảo trì phần mềm. Ngành học kỹ nghệ phần mềm bao trùm kiến thức, các công cụ, và các phương pháp cho việc định nghĩa yêu cầu phần mềm, và thực hiện các tác vụ thiết kế phần mềm, xây dựng phần mềm, kiểm thử phần mềm (software testing), và bảo trì phần mềm. Kỹ nghệ phần mềm còn sử dụng kiến thức của các lĩnh vực như kỹ thuật máy tính, khoa học máy tính, quản lý, toán học, quản lý dự án, quản lý chất lượng, công thái học phần mềm (software ergonomics), và kỹ nghệ hệ thống (systems engineering). Quá trình phát triển phần mềm là tập hợp các thao tác và các kết quả tương quan để sản xuất ra một sản phẩm phần mềm. Hầu hết các thao tác này được tiến hành bởi các kỹ sư phần mềm. Các công cụ hỗ trợ máy tính về kỹ thuật phần mềm có thể được dùng để giúp trong một số thao tác. 1.2. Các hoạt động cơ bản của phát triển phần mềm Có 4 thao tác là nền tảng của hầu hết các quá trình phần mềm là: 1. Đặc tả phần mềm: Các chức năng của phần mềm và điều kiện để nó hoạt động phải được định nghĩa. 2. Cài đặt phần mềm: Để phần mềm đạt được những yêu cầu trong đặc tả thì phải có quá trình cài đặt. 3. Đánh giá phần mềm: Phần mềm phải được đánh giá để chắc chắn rằng nó làm những gì mà khách hàng muốn. 4. Sự tiến hóa của phần mềm: Phần mềm phải tiến hóa để thỏa mãn sự thay đổi các yêu cầu của khách hàng. Bài tập 1) Quy trình phát triển phần mềm là gì? 2) Các hoạt động cơ bản của phát triển phần mềm 7 Chương 2: Các quy trình phát triển phần mềm truyền thống 2.1. Mô hình thác nước (Waterfall) 1. Phân tích các yêu cầu và định nghĩa: hệ thống dịch vụ, khó khăn và mục tiêu được hình thành bởi sự trợ ý của hệ thống người tiêu dùng. Sau đó các yếu tố này được định nghĩa sao cho có thể hiểu được bởi cả người phát triển và người tiêu dùng. 2. Thiết kế phần mềm và hệ thống: Thiết kế hệ thống các quá trình, các bộ phận và các yêu cầu về cả phần mềm lẫn phần cứng. Hoàn tất hầu như tất cả kiến trúc của các hệ thống này. Thiết kế phần mềm tham gia vào việc biểu thị các chức năng hệ thống phần mềm mà có thể được chuyển dạng thành một hay nhiều chương trình khả thi. 3. Thực hiện và thử nghiệm đơn vị: Trong giai đoạn này, thiết kế phần mềm phải được chứng thực như là một tập hợp nhiều chương trình hay nhiều đơn vị nhỏ. Thử nghiệm đơn vị bao gồm xác minh rằng mỗi đơn vị thỏa mãn đặc tả của nó. 4. Tổng hợp và thử nghiệm toàn bộ: Các đơn vị chương trình riêng lẻ hay các chương trình được tích hợp lại và thử nghiệm như là một hệ thống hoàn tất và chứng tỏ được các yêu cầu của phần mềm được thỏa mãn. Sau khi thử nghiệm phần mềm được cung ứng cho người tiêu dùng. 5. Sản xuất và bảo trì: Thông thường (nhưng không bắt buộc) đây là pha lâu nhất của chu kỳ sống (của sản phẩm). Phần mềm được cài đặt và được dùng trong thực tế. Bảo trì bao gồm điều chỉnh các lỗi mà chưa được phát hiện trong các giai đọan trước của chu kì sống; nâng 8 cấp sự thực hiện của hệ thống các đơn vị và nâng cao hệ thống dịch vụ cho là các phát hiện vê yêu cầu mới. Chỗ yếu của mô hình này là nó không linh hoạt. Các bộ phận của đề án chia ra thành những phần riêng của các giai đoạn. Hệ thống phân phối đôi khi không dùng được vì không thỏa mãn được yêu cầu của khách hàng. Mặc dù vậy mô hình này phản ảnh thực tế công nghệ. Như là một hệ quả đây vẫn là mô hình cơ sở cho đa số các hệ thống phát triển phần mềm - phần cứng. 2.2. Mô hình phát triển ứng dụng nhanh (RAD) Mô hình phát triển nhanh (RAD – Rapid Application Development) chính là mô hình tăng dần với chu kỳ phát triển cực ngắn. Để đạt được mục tiêu này, RAD dựa trên phương pháp phát triển trên cơ sở thành phần hóa hệ thống cùng với việc tái sử dụng các thành phần thích hợp. RAD thích hợp cho những hệ thống quản lý thông tin. 2.3. Mô hình lặp lại và tăng trưởng (Incremental) Phân loại sự phát triển tiến hóa 1. Lập trình thăm dò: đối tượng của quá trình bằng cách làm việc với khách hàng để thăm dò các yêu cầu và phân phối phần mềm dứt diểm. Sự phát triển nên bắt đầu với những phần nào đã được hiểu rõ. Phần mềm sẽ được thêm vào các chức năng mới khi mà nó được đề nghị cho khách hàng (và nhận về các thông tin). 2. Mẫu thăm dò: đối tượng của phát triển tiến hoá này là nhằm hiểu các yêu cầu của khách hàng và do đó phát triển các định nghĩa yêu cầu tốt hơn cho phần mềm. Các mẫu tập trung trên các thí nghiệm với những phần đòi hỏi nào của khách hàng mà có thể gây sự khó hiểu hay ngộ nhận.  Phân tích mô hình: Mô hình phát triển tiến hóa này hiệu quả hơn mô hình thác nước. Tuy nhiên, nó vẫn còn các khuyết điểm: 1. Quá trình thì không nhìn thấy rõ được: Các nhà quản lý cần phân phối thường xuyên để đo lường sự tiến bộ. Nó không kinh tế trong việc làm ra các hồ sơ cho phần mềm. 9 2. Phần mềm thường dược cấu trúc nghèo nàn: Sự thay đổi liên tục dễ làm đổ vỡ cấu trúc của phần mềm, tạo ra sự khó khăn và tốn phí. 3. Thường đòi hỏi những kỹ năng đặc biệt: Hầu hết các hệ thống khả dĩ theo cách này được tiến hành bởi các nhóm nhỏ có kỹ năng cao cũng như các cá nhân phải năng động.  Mô hình này thích hợp với: 1. Phát triển các loại phần mềm tương đối nhỏ 2. Phát triển các loại phần mềm có đời sống tương đối ngắn 3. Tiến hành trong các hệ thống lớn hơn ở những chỗ mà không thể biểu thị được các đặc tả chi tiết trong lúc tiến hành. Thí dụ của trường hợp này là các hệ thống thông minh nhân tạo (AI) và các giao diện cho người dùng. 10 2.4. Mô hình xoắn ốc (Spiral) Đây là mô hình phát triển từ mô hình thác nước cho thấy mức độ tổng quát hơn của các pha sản xuất của một sản phẩm. Mô hình này có thể chỉ ra các rủi ro có thể hình thành trên căn bản của mô hình quá trình (sản xuất) tổng quát. Mô hình Boehm có dạng xoắn ốc. Mỗi vòng lặp đại diện cho một pha của quá trình phần mềm. Vòng trong cùng tập trung về tính khả thi, vòng kế lo về định nghĩa các yêu cầu, kế đến là thiết kế, Không có một pha nào được xem là cố định trong vòng xoắn. Mỗi vòng có 4 phần tương ứng với một pha. 1. Cài đặt đối tượng: Chỉ ra các đối tượng của pha trong đề án. Những khó khăn của quá trình và của sản phẩm được xác định và được lên kế hoạch chi tiết. Xác định các yếu tố rủi ro của đề án. Các phương án thay thế tùy theo các rủi ro này có thể được dự trù. 2. Lượng định và giảm thiểu rủi ro. Tiến hành phân tích mỗi yếu tố rủi ro đã xác định. Các bước đặt ra để giảm thiểu rủi ro. 3. Phát triển và đánh giá: Sau khi đánh giá các yếu tố rủi ro, một mô hình phát triển cho hệ thống được chọn. 4. Lên kế hoạch: Đề án được xem xét và quyết định có nên hay không tiếp tục pha mới trong vòng lặp. Bài tập 1) Trình bày mô hình thác nước 2) Trình bày mô hình lặp và tăng trưởng 5. Trình bày mô hình xoắn ốc [...]... của dự án - RUP là một quy trình vòng lặp phát triển phần mềm được tạo ra bởi công ty Rational Software, một bộ phận của IBM từ năm 2002 (IBM Rational) - RUP không phải là một quy trình bó hẹp cụ thể đơn nhất nhưng là một nền tảng quy trình thích ứng với sự phát triển các tổ chức và các nhóm dự án phần mềm, tất cả sẽ chọn các yếu tố cần thiết của quy trình để phù hợp với nhu cầu, quy mô của công ty, dự... của Sự triển khai là đưa sản phẩm phần mềm đến người sử dụng Luồng này bao gồm các hoạt động: - Kiểm thử phần mềm trong môi trường sử dụng cuối cùng - Đóng gói phần mềm để chuyển giao - Cài đặt phần mềm - Huấn luyện người sử dụng Những người thực hiện: Người quản lý triển khai, Người quản lý dự án, Người viết tài liệu kỹ thuật, Người phát triển, Người cài đặt, Người kiểm thử Các tài liệu: Phần mềm có... quá trình phát triển sản phẩm trong từng module mã của từng lập trình viên Các lập trình viên có thể thay đổi một cách linh hoạt vì quy trình thử nghiệm có thể mắc lỗi hay sai so với thiết kế ban đầu XP yêu cầu rất cao trong khâu kiểm thử và kiểm định chương trình Với mỗi phần của chương trình, lập trình viên phải viết chương trình kiểm thử cho phần đó trước khi thực sự bắt đầu khi viết chương trình. .. thiết để có thể phát triển được hệ thống Mục đích của luồng công việc này là hỗ trợ sự phát triển hệ thống bằng các quy trình và công cụ Người thực hiện và các tài liệu trong luồng công việc 30 Biểu đồ các luồng công việc Quản lý môi trường ứng dụng Bài tập 1) RUP là gì? So sánh RUP với XP? 2) Kiến trúc của RUP 3) Các luồng công việc trong RUP 31 Chương 4: Quy trình phát triển phần mềm eXtreme Programming... nếu như nó trở nên quá đắt đỏ so với chi phí để phát triển 4.5 Các công việc cốt lõi trong XP 4.5.1 Lập kế hoạch (The Planning Game) Với XP, khách hàng tham gia trực tiếp vào quá trình lập kế hoạch phát triển phần mềm Vai trò của khách hàng và nhóm phát triển được định ra một cách rõ ràng Trách nhiệm của khách hàng: - Mô tả tính năng phần mềm cần phát triển thông qua các ' câu chuyện' (user story) User...11 Chương 3: Quy trình phát triển phần mềm thống nhất Rational Unified Process (RUP) 3.1 Giới thiệu Trong phát triển phần mềm, có những sai sót làm ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sản phẩm Các sai sót này có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau trong quá trình xây dựng hệ thống, chẳng hạn như không quản lý được các yêu cầu, không phát hiện lỗi kịp thời, không quản lý được... làm việc Họ sẽ nhìn thấy mục đích của quá trình thực hiện và có thể thay đổi nó mà không phát sinh nhiều chi phí XP sử dụng các nhóm làm việc kết hợp gồm những người lập trình, khách hàng và các nhà quản trị để phát triển phần mềm có chất lượng cao trong thời gian nhanh chóng Một chương trình chạy được là thước đo đầu tiên của tiến trình theo XP XP có thể phát triển và tồn tại được là do sự hiểu biết... đảm bảo chỉ phát triển những chức năng mà khách hàng yêu cầu Phần thiết kế và mã nguồn được thiết lập một cách đơn giản nhất, cho phép có được đặc tính 'mở' cao nhằm đáp ứng với các thay đổi liên tục và luôn duy trì được một tốc độ phát triển nhanh trong suốt quá trình phát triển phần mềm 33 4.3.3 Sự phản hồi (Feedback) Sự phản hồi được thực hiện ở nhiều mức độ khác nhau: giữa các lập trình viên hằng... chung, quy trình phạm vi rộng lớn và RUP là một mô tả chi tiết cụ thể - RUP hỗ trợ các hoạt động giữa các nhóm, phân chia công việc cho từng thành viên trong nhóm, trong từng giai đoạn khác nhau của quá trình phát triển phần mềm - RUP sử dụng hệ thống ký hiệu trực quan của UML và RUP được phát triển song song với UML - RUP là một sản phẩm tiến trình có thể tùy biến 3.1.1 Kiến trúc của RUP Cấu trúc của quy. .. đó sẽ định ra tính năng nào cần phải phát triển và phát triển theo thứ tự như thế nào 35 - Định ra thời điểm và chu kỳ bàn giao sản phẩm Trách nhiệm của nhóm phát triển: - Ước lượng yêu cầu kỹ thuật (để phát triển) cho từng user story (ước lượng độ phức tạp) - Ước lượng thời gian, nhân công cũng như giá thành để phát triển từng user story 4.5.2 Chuyển giao từng phần (Small releases) Do nhóm XP làm . yếu: Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm; Giới thiệu các quy trình phát triển phần mềm cơ bản; Vòng đời phát triển và công việc chính của các quy trình phát triển phần mềm: Rational Unified. *** BÀI GIẢNG QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM TÊN HỌC PHẦN : QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM MÃ HỌC PHẦN : 17408 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH. Giới thiệu 6 1.1. Tổng quan về quy trình phát triển phần mềm 6 1.2. Các hoạt động cơ bản của phát triển phần mềm 6 Chƣơng 2: Các quy trình phát triển phần mềm truyền thống 7 2.1. Mô hình