第6章軟件開發工具的現狀與發展本章內容6.1軟件開發工具的發展現狀6.2軟件開發工具的發展方向與趨勢6.3從計算機語言發展而來的工具6.4綜合性的平臺或開發環境6.1

軟件開發工具的現狀20世紀80年代中期，軟件開發工具開始興起。與一切新技術一樣經歷了反復和曲折的發展過程。從開始的期望過高，到受了挫折之后的思考；從模糊的設想，到具體地分析與實現。一、國外發展狀況80年代中期，專項的、支持某一工作環節的專用工具大量涌現管理數據字典的工具CDD，Dictionary/3000畫數據流圖的工具Flow代碼生成器4GL支持單一環節、分散應用工具的弱點對軟件開發缺乏全面統一的支撐環境，容易造成沖突和矛盾。把許多困難、瑣碎的信息轉換工作留給了軟件開發人員。AD/Cycle中的主要工具：(1)用于項目管理與質量管理的ADPS(自動數據處理系統)(2)用于AS/400的一體化工具ADT（ApplicationDataTable） AS/400商用服務器，作為IBM的中小型商用計算機系統，以其卓越性能，在全世界贏得廣泛客戶。自問世以來，AS/400在全球的安裝量已經超過60萬套，行銷150個國家，廣泛應用于流通、金融證券、制造、運輸行業?！敦敻弧冯s志排名中，前100家大企業中有93家使用AS/400，前1000名企業中有850家選擇AS/400。(3)用于分析、建模及DB2數據庫設計的BachmanReengineeringProductSet(Bachman公司，巴赫曼再造產品集)。DB2就是IBM開發的一種大型關系型數據庫平臺。它支持多用戶或應用程序在同一條SQL語句中查詢不同database甚至不同DBMS中的數據。目前，DB2有如下一些版本：(比如DB2forUnix,DB2forWindows,DB2forAS/400,DB2forOS/390等)。BachmanReengineeringProductSet:程序的維護、當前提升和遷移當前的應用、開發新的應用。(4)用于在SAA平臺上生成代碼的SCP/AD； IBM的SAA是一套應用程序、通信和用戶接口規范，它專門服務于IBM大型計算機操作系統如VM、MVS，中型機操作系統如OS/400(為IBMAS/400系列機)和臺式機系統的OS/2操作系統。SAA定義了公共應用程序(CommonApplications)，這些應用程序可在任何一個SAA平臺上運行。(5)用于DFD、ER及數據庫設計的DevelopMale；(6)用于文檔工作站環境下的一體化開發工具PCPrism和Excelerator(Intersolv公司)；(7)強調以知識庫為支持的一體化開發工具IEW(用于PCDOS)和ADW(用于OS2,KnowledgeWare公司)；(8)用于信息庫管理的RepositoryManager/MVS； .(9)用于軟件測試的SATT和WITT。1994年AD/Cycle事實上被終止新型的Client/Server結構迅速興起；開放式體系結構的廣泛應用；基于傳統的主機中心結構、局限于IBM平臺的缺點使AD/Cycle失去了活力。目前真正一體化、能適應各種平臺的工具尚不多。較多的是兩類工具：一類是用于特定平臺上的、主要用于設計階段的工具。這類工具多依賴于軟件平臺(如某種DBMS)，包括：ORACLE的CASE，INFOMAX的NewEra，IBM的VisualAge，PowerBuilder，PowerHouse。一類是側重于分析方法的、獨立于平臺的工具。從方法論的角度，這類工具更值得關注。如Rational公司的Rose，MARKV等。近年來，基于互聯網和開源軟件的工具出現。除了普通工具的功能外，還能夠：搜索和檢查開源軟件；自動生成和檢查XML；基于SOAP；面向UDDL的搜索。二、國內發展狀況上世紀80年代初期，徐家福、楊芙清開始研究軟件工作環境；單項工具：清華大學的Auto-DBase3，報表生成器，自動屏幕設計工具、自動菜單設計工具等；一體化的集成環境：北京大學的青鳥項目，QuickMIS等產品；研究水平并不落后，主要的落后點在于應用，即沒有大規模地應用軟件開發工具；我國軟件產業，當務之急應是大力普及軟件工程及方法學的知識，提高軟件開發工作的水平，這才能使軟件開發工具的應用具有實踐的基礎。6.2

軟件開發工具的發展趨勢（四化） （一）智能化、網絡化、一體化、標準化是軟件開發工具發展的重要方向：智能化：在軟件開發工具的研究與使用中引人人工智能、神經網絡等技術，使得軟件開發工具對于不確定型的信息、模糊信息具有更強的處理能力。由于在軟件開發工作中，存在著大量不確定的因素，人們常常需要用知識與經驗來加以補充或加工。在這方面人工智能方面的技術可以提高信息處理的功能及效率。網絡化：如果說單個工作站或微機的延伸還只是個人頭腦的擴展的話，那么計算機網絡的普遍使用則是全人類的頭腦得到了極大的擴充，人類收集與積累知識的能力大大地加強了。通過網絡，人們可以更方便地互通信息，共享知識，這就給人們所夢想的軟件重用、知識重用提供了新的機會。在項目管理方面，網絡的應用使人們更便于掌握項目的進展狀況、質量狀況等。目前利用網絡提供條件提高工作效率的軟件開發工具，以及在網絡上開發應用軟件的工具，正在成為當前發展的一個熱點。一體化：這一趨勢早在80年代后期已經十分明顯。但是，在開始時人們顯然低估了一體化的困難。許多教訓告訴我們，困難不在于技術上的問題(如速度、容量等)，而在于對軟件開發過程與相關信息的認識深度。只有對于軟件開發中涉及的各種信息，以及在開發過程中它們的發生、變化、關系、一致性等有了完整與深刻的理解，才能真正實現軟件開發工具的一體化。近來關于信息庫的內容及處理功能的討論，從理論上為實現一體化提供了基礎?？蛻?服務器結構的發展也為實現軟件開發工具的一體化提供了啟發與新思路。標準化：為了解決大型軟件開發的困難，需要把軟件開發工作分成兩個部分：軟件構件(就像硬件的芯片)的開發和用這些構件組成大型軟件(就像用芯片組成主機)。軟件構件必須實現標準化，用構件組成大型軟件的結構也必須符合一定的標準，否則就不可能提高生產效率。一些標準已經提出，如CORBA、COM等等?？梢灶A計，今后幾年內在這方面還會有新的進展。CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture,公共對象請求代理體系結構,通用對象請求代理體系結構）是由OMG組織制訂的一種標準的面向對象應用程序體系規范?；蛘哒fCORBA體系結構是對象管理組織（OMG）為解決分布式處理環境(DCE)中，硬件和軟件系統的互連而提出的一種解決方案；OMG組織是一個國際性的非盈利組織，其職責是為應用開發提供一個公共框架，制訂工業指南和對象管理規范，加快對象技術的發展。COM(ComponentObjectModel)是微軟自1993年便提出的元件式軟件平臺，用來做行程間通訊（Inter-processcommunication,IPC）以及當作元件式軟件開發的平臺。COM提供跟編程語言無關的方法實作一個軟件物件，因此可以在其他環境中執行。COM要求軟件元件必須遵照一個共同的接口，該接口與實現無關，因此可以隱藏實現屬性，并且被其他物件在不知道其內部實現的情形下正確的使用。COM并被實作于多個平臺之上，并不限于Windows操作系統之上。但還是只有Windows最常使用COM，且某些功能已被目前的.NET平臺取代。（二）軟件工具的發展軌跡軟件開發工具的目標和作用是什么？我們需要軟件開發工具，就是要更好更快地開發軟件，就是為了提高軟件開發的效率和質量。軟件開發工具是一個相當寬泛、又比較模糊的概念，很難給出確切的、沒有爭議的定義。軟件開發工具包含了從非常具體的計算機語言到內容豐富、功能齊全的開發環境的一個相當廣泛的譜系。譜系的一端是從某些計算機語言，通過增加各種輔助工具發展而來的工具；另一端是從較為復雜的概念模式或過程模式出發設計的開發平臺或開發環境。軟件開發工具發展過程中，多樣性和趨同性并存。用一種語言、一個環境包羅萬象的思想是無法實現的。宇宙和社會的極端復雜性，應用領域的變幻莫測，必然導致語言和工具的多樣性，這是一個客觀規律。在功能、系統結構、數據結構、使用方式甚至界面設計等許多方面，工具呈現出明顯的趨同性。這表明在信息處理、知識表達、事務處理等問題上，確實存在著普遍規律的，只是我們今天還沒有透徹地理解和掌握。6.3從計算機語言發展出來的工具VB：VisualBasic是一種由微軟公司開發的包含協助開發環境的事件驅動編程語言。從任何標準來說，VB都是世界上使用人數最多的語言，不僅是盛贊VB的開發者還是抱怨VB的開發者的數量。它源自于BASIC編程語言。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應用程序開發（RAD）系統，可以輕易的使用DAO、RDO、ADO連接數據庫，或者輕松的創建ActiveX控件。程序員可以輕松的使用VB提供的組件快速建立一個應用程序。ADO---ActiveDataObjects,活動數據對象

DAO---DataAccessObjects,數據訪問對象

RDO---RemoteDataObjects,遠程數據對象

語言特性VB的中心思想就是要便于程序員使用，無論是新手或者專家。VB使用了可以簡單建立應用程序的GUI系統，但是又可以開發復雜的程序。窗體控件的增加和改變可以用拖放技術實現。一個排列滿控件的工具箱用來顯示可用控件（比如文本框或者按鈕)。VB的程序可以包含一個或多個窗體，或者是一個主窗體和多個子窗體，類似于操作系統的樣子。VB的組件既可以擁有用戶界面，也可以沒有。這樣一來服務器端程序就可以處理增加的模塊。VB使得大量的外界控件有了自己的生存空間。大量的第三方控件針對VB提供。VB也提供了建立、使用和重用這些控件的方法，但是由于語言問題，從一個應用程序創建另外一個并不簡單。VisualBasic的局限性不支持繼承

VB和VB.net都是基于對象的編程語言，但是不包含繼承特性。VB中提供了特殊的類的功能，但是還是不能滿足程序員的需求。VB.net包含了所有面向對象的特性。多線程無原生支持

VisualBasic對于多線程無原生支持，只能通過WindowsAPI的調用實現。VB.Net2002以及之后的版本，都支持多線程技術。異常處理不完善

VisualBaisc中內置異常處理，即使未寫異常處理代碼，一旦用戶出錯也會彈出一個明確寫出出錯原因對話框，接著程序終止。VC：MicrosoftVisualC++是Microsoft公司推出的開發Win32環境程序、面向對象的可視化集成編程系統。它不但具有程序框架自動生成、靈活方便的類管理、代碼編寫和界面設計集成交互操作、可開發多種程序等優點，而且通過簡單的設置就可使其生成的程序框架支持數據庫接口、OLE，WinSock網絡、3D控制界面。OLE（ObjectLinkingandEmbedding，對象連接與嵌入）。OLE不僅是桌面應用程序集成，而且還定義和實現了一種允許應用程序作為軟件“對象”(數據集合和操作數據的函數)彼此進行“連接”的機制，這種連接機制和協議稱為部件對象模型(ComponentObjectModel),簡稱COM。OLE可以用來創建復合文檔，復合文檔包含了創建于不同源應用程序，有著不同類型的數據，因此它可以把文字、聲音、圖像、表格、應用程序等組合在一起。VC以擁有“語法高亮”，IntelliSense（自動編譯功能）以及高級除錯功能而著稱。比如，它允許用戶進行遠程調試，單步執行等。還有允許用戶在調試期間重新編譯被修改的代碼，而不必重新啟動正在調試的程序。其編譯及建置系統以預編譯頭文件、最小重建功能及累加連結著稱。這些特征明顯縮短程式編輯、編譯及連結的時間花費，在大型軟件計劃上尤其顯著PB：生產廠商PowerSoft公司推出的產品（PowerSoft現已被數據庫廠商Sybase所收購），它完全按照客戶機/服務器體系結構研制設計，在客戶機/服務器結構中，它使用在客戶機中，作為數據庫應用程序的開發工具而存在。由于PowerBuilder采用了面向對象和可視化技術，提供可視化的應用開發環境，使得我們利用PowerBuilder，可以方便快捷地開發出利用后臺服務器中的數據和數據庫管理系統的數據庫應用程序。在當前，網絡技術迅速發展，隨之發展的還有OLE，跨平臺等技術，而在PowerBuilder的最新版中提供了對這些技術的全面支持。在數據庫開發工具領域，PowerBuilder是其中非常優秀的一個，利用它我們可以開發出功能強大的數據庫應用程序。PB的主要特性：PowerBuilder提供了對目前流行的大多數關系數據庫管理系統的支持。其應用程序中對數據庫訪問采用國際化標準數據庫查詢語言SQL，使得用PowerBuilder開發的應用程序可以不做修改或者只做少量的修改就可以在不同的后臺數據庫管理系統上使用。PowerBuilder是一種面向對象的開發工具，各種WINDOWS應用程序中常見的窗口、菜單、控件等在PowerBuilder中都是一個個的對象。PowerBuilder就提供了良好的跨平臺性，比如在PowerBuilder中，利用WINDOWS平臺開發的各種對象可以方便地應用到UNIX平臺中。C++Builder是由Borland公司推出的一款可視化集成開發工具。C++Builder具有快速的可視化開發環境：只要簡單地把控件（Component）拖到窗體（Form）上，定義一下它的屬性，設置一下它的外觀，就可以快速地建立應用程序界面；C++Builder內置了100多個完全封裝了Windows公用特性且具有完全可擴展性（包括全面支持ActiveX控件）的可重用控件；C++Builder具有一個專業C++開發環境所能提供的全部功能：快速、高效、靈活的編譯器優化，逐步連接，CPU透視，命令行工具等。它實現了可視化的編程環境和功能強大的編程語言（C++）的完美結合。C++Builder的特性：C++Builder優化的32位原碼編譯器建立在Borland公司久經考驗的編譯技術基礎之上，提供了高度安全性、可靠性、快速性的編譯優化方法，完全編譯出原始機器碼而非中間碼，軟件執行速度大大提高。C++Builder可以編譯所有符合ANSI/ISO標準的原代碼，支持最新ANSIC++/C語言特征。C++Builder的集成開發環境（IDE）提供了可視化窗體設計器、對象觀察器、控件板、工程管理器、集成編輯器和調試器等一系列可視化快速應用程序開發（RAD）工具，讓程序員可以很輕松地建立和管理自己的程序和資源。Java是一種可以撰寫跨平臺應用軟件的面向對象的程序設計語言，是由SunMicrosystems公司于1995年5月推出的Java程序設計語言和Java平臺（即JavaSE,JavaEE,JavaME）的總稱。Java技術具有卓越的通用性、高效性、平臺移植性和安全性，廣泛應用于個人PC、數據中心、游戲控制臺、科學超級計算機、移動電話和互聯網，同時擁有全球最大的開發者專業社群。在全球云計算和移動互聯網的產業環境下，Java更具備了顯著優勢和廣闊前景。Java的特性：

1、Java語言是簡單的。Java語言的語法與C語言和C++語言很接近，使得大多數程序員很容易學習和使用Java。另一方面，Java丟棄了C++中很少使用的、很難理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重載、多繼承、自動的強制類型轉換。特別地，Java語言不使用指針，并提供了自動的廢料收集，使得程序員不必為內存管理而擔憂。

2、Java語言是一個面向對象的。Java語言提供類、接口和繼承等原語，為了簡單起見，只支持類之間的單繼承，但支持接口之間的多繼承，并支持類與接口之間的實現機制（關鍵字為implements）。Java語言全面支持動態綁定，而C++語言只對虛函數使用動態綁定?？傊?，Java語言是一個純的面向對象程序設計語言。

3、Java語言是分布式的。Java語言支持Internet應用的開發，在基本的Java應用編程接口中有一個網絡應用編程接口（javanet），它提供了用于網絡應用編程的類庫，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（遠程方法激活）機制也是開發分布式應用的重要手段。

4、Java語言是健壯的。Java的強類型機制、異常處理、廢料的自動收集等是Java程序健壯性的重要保證。對指針的丟棄是Java的明智選擇。Java的安全檢查機制使得Java更具健壯性。5、Java語言是安全的。Java通常被用在網絡環境中，為此，Java提供了一個安全機制以防惡意代碼的攻擊。除了Java語言具有的許多安全特性以外，Java對通過網絡下載的類具有一個安全防范機制（類ClassLoader），如分配不同的名字空間以防替代本地的同名類、字節代碼檢查，并提供安全管理機制（類SecurityManager）讓Java應用設置安全哨兵。

6、Java語言是體系結構中立的。Java程序（后綴為java的文件）在Java平臺上被編譯為體系結構中立的字節碼格式（后綴為class的文件），然后可以在實現這個Java平臺的任何系統中運行。這種途徑適合于異構的網絡環境和軟件的分發。

7、Java語言是可移植的。這種可移植性來源于體系結構中立性，另外，Java還嚴格規定了各個基本數據類型的長度。Java系統本身也具有很強的可移植性，Java編譯器是用Java實現的，Java的運行環境是用ANSIC實現的。

8、Java語言是解釋型的。如前所述，Java程序在Java平臺上被編譯為字節碼格式，然后可以在實現這個Java平臺的任何系統中運行。在運行時，Java平臺中的Java解釋器對這些字節碼進行解釋執行，執行過程中需要的類在聯接階段被載入到運行環境中。

9、Java是高性能的。與那些解釋型的高級腳本語言相比，Java的確是高性能的。事實上，Java的運行速度隨著JIT(Just-In-Time）編譯器技術的發展越來越接近于C++。10、Java語言是多線程的。在Java語言中，線程是一種特殊的對象，它必須由Thread類或其子類來創建。Java語言支持多個線程的同時執行，并提供多線程之間的同步機制。

11、Java語言是動態的。Java語言的設計目標之一是適應于動態變化的環境。Java程序需要的類能夠動態地被載入到運行環境，也可以通過網絡來載入所需要的類。這也有利于軟件的升級。另外，Java中的類有一個運行時刻的表示，能進行運行時刻的類型檢查。6.4綜合性的平臺或開發環境在大中型項目中，由于項目復雜，開發周期長，開發交互性高，開發團隊傾向于使用集成開發環境（IDE），如微軟的VisualStudio，由IBM、Oracle等多家IT巨頭支持的Eclipse。共同點：具有編譯、運行功能；支持代碼援助、語法高亮、錯誤預防等。VisualStudio的優點：基于Windows平臺和微軟的產品，VisualStudio具有優勢，其與微軟的產品可實現無縫交互；在Windows平臺，VisualStudio可獲得更多操作系統級別的支持，在運行速度、代碼提示顯示速度等方面有優勢。Eclipse的優點：免費的開發工具；安裝簡單，支持插件眾多；“大平臺，小核心，多插件”的特點使其更具靈活性；在各種操作系統平臺上表現穩定，差異非常小?？偨Y：如果項目只與微軟的操作系統和應用軟件密切相關，應該采用VisualStudio以獲得更高的效率、更好的內部正好協同。如果開發過成具有不確定性，需求不斷變化，那么更靈活、覆蓋面更強、更穩定的Eclipse是更好的選擇。什么是軟件開發工具的智能化?其目的是什么?所謂智能化，具體地說就是在軟件開發工具的研究與使用中引入人工智能、神經網絡等技術，使得軟件開發工具對于不確定型的信息、模糊信息具有更強的處理能力。由于在軟件開發工作中，存在著大量不確定的因素，人們常常需要用知識與經驗來加以補充或加工。在這方面人工智能方面的技術可以提高信息處理的功能及效率。列舉兩種真正一體化能應用于各種平臺上的軟件開發工具。目前真正一體化的，又能應用于各種平臺上的工具尚不多。比較多的有兩種，一種是用于特定平臺上的、主要用于設計階段的工具。這種軟件多數依附于軟件平臺(如某種數據庫管理系統)，如ORACLE的CASE，INFOMAX的NewEra，IBM的VisualAge，以及PowerBuilder，PowerHouse等。另一種是側重于分析方法的、獨立于平臺的工具。從方法論的角度來說，這種工具更值得注意。在這類工具中較有代表性的是Rational公司的產品，如Rose。軟件開發工具一體化的困難何在?今后的發展前途如何?一體化的趨勢早在80年代后期已經十分明顯。但是，在開始時人們顯然低估了一體化的困難。許多教訓告訴我們，困難不在于技術上的問題(如速度、容量等)，而在于對軟件開發過程與相關信息的認識深度。只有對于軟件開發中涉及的各種信息，以及在開發過程中它們的發生、變化、關系、一致性等有了完整與深刻的理解，才能真正實現軟件開發工具的一體化。近來關于信息庫的內容及處理功能的討論，從理論上為實現一體化提供了基礎。另外，客戶/服務器結構的發展也為實現軟件開發工具的一體化提供了啟發與新思路。計算機網絡的普及使用對軟件開發工具有何影響？網絡的應用是計算機應用領域中的一個重要方向。如果說單個工作站或微機的延伸還只是個人頭腦的擴展的話，那么計算機網絡的普遍使用則是全人類的頭腦得到了極大的擴充，人類收集與積累知識的能力大大地加強了。軟件開發工具這個領域當然也不例外。通過網絡，人們可以更方便地互通信息，共享知識，這就給人們所夢想的軟件重用、知識重用提供了新的機會。又如在項目管理方面，網絡的應用使人們更便于掌握項目的進展狀況、質量狀況等。正因為這樣，目前利用網絡提供條件提高工作效率的軟件開發工具，以及在網絡上開發應用軟件的工具，正在成為當前發展的一個熱點。什么是標準化的軟件部件？

標準化軟件部件指按一定的標準制作的軟件組件，如同硬件芯片那樣為大家共用，因而要對每一個輸入與輸出進行詳細的規定。對一大批變量與結構進行說明和定義，而這些至今尚無統一的標準。特別是對于各種對象的定義，很難寫出標準。從技術上看，軟件開發工具將在哪些方面發展?從技術上看，今后一段時間內，軟件開發工具將在以下幾方面繼續發展：通過引入人工智能、神經網絡等技術提高信息管理的水平與能力，與網絡技術結合，進一步提高信息共享的功能，通過對信息庫的深入研究使工具的一體化(或集成化)得到發展，經過各個流程的磨合逐步走向標準化。試述軟件開發工具的發展趨勢。由于軟件開發工具的迅速發展，使我們很難預言其長遠的發展趨勢。從目前的發展勢頭看，智能化、網絡化、一體化、標準化是值得重視的幾個動向。智能化就是在軟件開發工具的研究與使用中引用人工智能、神經網絡等技術，使得軟件開發工具對于不確定型的信息、模糊信息具有更強的處理能力。由于軟件開發工作中存在著大量不確定的因素，人們常常需要用知識與經驗來加以補充或加工。在這方面，人工智能技術可以提高信息處理的功能及效率如KnowledgeWare公司開發的以知識處理為基礎的工具，就給人們不少啟發。網絡的應用是計算機應用領域中的一個重要方向。如果說單個工作站或微機的延伸還只是個人頭腦的擴展的話，那么計算機