2.5 迭代模型

針對瀑布模型的缺陷，人們提出了迭代模型（Iterative Model）。在多種迭代模型中，要算美國的I． Jacobson，G． Booch和J． Rumbaugh三位軟件專家提出的RUP（Rational Unified Process）模型最成功。他們在1995年提出了統一建模語言UML（Unified Modeling Language）的雛型，隨后使該語言在Rational Rose開發環境中得到了初步實現，而且在迭代模型的啟發下，于1997年又提出了“統一軟件開發過程”，即USDP（the United Software Development Process），以后又叫做RUP。RUP試圖集中所有的生命周期開發模型的優點，用統一的建模語言UML加以實現。統一軟件開發過程RUP模型的原型，如圖2-3所示。

所謂迭代，是指活動的多次重復。從這個意義上講，原型不斷完善，增量不斷產生，都是迭代的過程。因此，快速原型法和增量模型都可以看成是局部迭代模型。但這里所講的迭代模型是RUP推出的一種“逐步求精”的面向對象的軟件開發過程模型，被認為是軟件界迄今為止最完善、可實現商品化的開發過程模型。

圖2-3看起來非常簡單，其內涵卻非常豐富。它表面上是一個二維圖，實質上用一張二維圖，表示了一個多維空間模型。從宏觀上看，它是一個大的迭代過程：橫坐標表示軟件產品所處的4個階段狀態：先啟、精化、構建、產品化（移交），縱坐標表示軟件產品在每個階段的工作流程。從微觀上看，任何一個階段本身，其內部工作流程也是一個小的迭代過程。

1.模型的本意

在計算方法（或數值分析）課程中，迭代是一種逼近真值的算法。例如，要尋求某個問題的真值，可以設計一種迭代算法，第1 次給定一個初值，這個初值離真值可能很遠，誤差很大，進行第1次計算，得到第2個值。第2個值，離真值會近一些，但誤差還是不小，沒關系，再把這個值當新的初值，再計算一次，又產生第3個值。第3個值，離真值更近了，誤差更小了……這樣循環迭代計算N次下去，直到第N個值與第N+1個值之間的誤差足夠小，完全滿足預先設定的誤差范圍為止，就用第N+1個值當作真值的近似值。在許多問題中，沒有誤差的真值可能是求不出來的。這就是迭代模型思想的來源。

為使項目能夠順利地進行，一種較靈活（并且風險更小）的方法是：多次執行各個開發工作流程，從而更好地理解需求，設計出更為強壯的軟件構架，逐步提高開發組織能力，最終交付一系列逐步完善的實施成果，這就是迭代生命周期模型。每次按順序完成一系列工作流程就叫做一次迭代，每次迭代，均以次要里程碑（Minor Milestone）結束，按照特定的迭代成功標準，對迭代的結果進行評估。每個階段都可以進一步細分為迭代。迭代是產生可執行的產品發布（內部的或外部的）的完整開發循環，所發布的產品是開發過程最終產品的子集，它將通過一次又一次的迭代，實現遞增成長，最后形成最終的軟件系統或產品。

2.模型的特點

迭代模型的特點是：迭代或迭代循環驅動，每一次迭代或迭代循環，均要走完初始（先啟）、精化、構建、產品化（移交）這4個階段。RUP的主要特征如下：

（1）采用迭代的、增量式的開發過程。

（2）采用UML語言描述軟件開發過程。

（3）有功能強大的軟件工具Rational Rose支撐。

面向對象的方法，尤其是面向對象的CASE工具Rational Rose，適用于迭代模型。或者說，迭代模型適用面向對象的Rational Rose工具。

3.模型的選取條件

根據軟件開發的實際情況，建議以下類型的項目，可以考慮使用迭代生命周期模型。

（1）生命周期模型是以迭代為主要特征的。項目組的管理人員和核心成員，應對迭代的開發方式比較熟悉，并具有豐富的軟件工程知識和實施經驗。

（2）項目組的管理人員和核心成員應對軟件工程的核心過程：系統建模、需求分析、系統設計、系統實現、項目管理、配置管理、測試等比較熟悉。

（3）面向對象技術比較適合采用迭代方式進行，采用面向對象技術（如OOA，OOD等）的項目組，建議使用迭代生命周期模型。

（4）該生命周期模型是以軟件構架為中心的開發方式，項目組的核心設計人員，應具備一定程度的軟件架構知識，并熟練掌握軟件架構設計技能。

（5）項目組全體成員應熟悉UML，并能利用建模工具（如Rational Rose等）進行分析、策劃、設計、測試等。

（6）該生命周期模型是以風險管理為驅動的開發方式，項目組的管理人員應具備風險管理的知識和技能。

（7）擁有實施軟件產品開發、組裝的軟件組織。

迭代模型要求的條件是最苛刻的，初學者不宜隨便使用。該模型一般用在中小型應用軟件的開發上，系統軟件的開發很少采用迭代模型。

4.模型的4個階段

迭代生命周期模型分為以下4個階段：

（1）初始階段。本階段主要工作是確定系統的業務用例（Use Case，許多書上翻譯為用況）和定義項目的范圍。為此，需要標識系統要交互的外部實體，定義高層次的交互規律，定義所有的用例并對個別重要的用例進行描述和實現。業務用例包括成功的評估、風險確認、資源需求和以階段里程碑表示的階段計劃。

（2）精化階段。本階段主要工作是分析問題域，細化產品定義，定義系統的構架并建立基線，為構建階段的設計和實施提供一個穩定的基礎。為驗證構架，可能要實現系統的原型，執行重要的用況。

（3）構建階段。本階段主要工作是反復地開發，以完善產品，達到用戶的要求。這包括了用例的描述、完成設計、完成實現和對軟件進行測試等工作。

（4）產品化（移交）階段。本階段主要工作是將產品交付給用戶，包括安裝、培訓、交付、維護等工作。

5.模型的9個核心流程

迭代生命周期模型包含9 個核心流程（需要指出，采用迭代模型，事先要有一個初始業務模型，以便進行迭代。這就是為什么將“業務建模”作為9個核心流程之首的道理）：

（1）業務建模。目的在于，了解目標組織（將要在其中部署系統的組織）的結構及機制；了解目標組織中當前存在的問題，并確定改進的可能性；確保客戶、最終用戶和開發人員就目標組織達成共識；導出支持目標組織所需的系統需求。通俗地講，業務建模就是用戶業務流程的重新規劃與合理改進，即業務流程的優化，目的是使開發出來的系統能反映最優化的業務流程。

（2）需求獲取。目的在于，與客戶在系統的工作內容方面達成并保持一致；使系統開發人員能夠更清楚地了解系統需求；定義系統邊界；為計劃迭代的內容提供基礎；為估算開發系統所需成本和時間提供基礎；定義系統的用戶界面，重點是用戶的需要和目標。

（3）分析設計。目的在于，將需求轉換為未來系統的設計；逐步開發強壯的系統構架；使設計適合實施環境，為提高性能而進行設計。

（4）實施。目的在于，對照實施子系統的分層結構定義代碼結構；以構件（源文件、二進制文件、可執行文件以及其他文件等）方式實施類和對象；對已開發的構件按單元進行測試；將各實施成員（或團隊）完成的結果集成到可執行系統中。

（5）測試。目的在于，核實對象之間的交互；核實軟件的所有構件是否正確集成；核實所有需求是否已經正確實施；確定缺陷并確保在部署軟件之前將缺陷解決。

（6）部署。目的在于，將構件部署到網絡的各個節點上，使最終用戶可以使用該軟件產品。

（7）配置與變更管理，目的在于，始終保持工作產品的完整性和一致性。

（8）項目管理。目的在于，為軟件密集型項目的管理提供框架；為項目計劃、人員配備、執行和監測提供實用準則；為風險管理提供框架。

（9）環境。目的在于，為軟件開發組織提供軟件開發環境（流程和工具），該環境將支持開發團隊。

6.模型的優點

迭代模型的優點是：在開發的早期或中期，用戶需求可以變化；在迭代之初，不要求有一個相近的產品原型；模型的適用范圍很廣，幾乎適用于所有項目的開發。

7.模型的缺點

迭代模型的缺點是：傳統的組織方法是按順序（一次且僅一次）完成每個工作流程，即瀑布式生命周期。迭代模型采取循環工作方式，每次循環均使工作產品更靠近目標產品，這要求項目組成員具有很高的水平并掌握先進的開發工具。反之，存在較大的技術和技能風險。

對于統一軟件開發過程RUP的提出，也存在不同的聲音。理由是：方法與模型越通用，實用性可能越差。因此，反對者甚至提出：開發模型的最佳選擇，是為用戶定制開發過程。這就是矛盾的普遍性與特殊性的關系，即共性與個性的關系。不管怎樣，UML和RUP的提出，確實是軟件工程發展史上一個新的里程碑。