2.5 迭代模型

针对瀑布模型的缺陷，人们提出了迭代模型（Iterative Model）。在多种迭代模型中，要算美国的I． Jacobson，G． Booch和J． Rumbaugh三位软件专家提出的RUP（Rational Unified Process）模型最成功。他们在1995年提出了统一建模语言UML（Unified Modeling Language）的雏型，随后使该语言在Rational Rose开发环境中得到了初步实现，而且在迭代模型的启发下，于1997年又提出了“统一软件开发过程”，即USDP（the United Software Development Process），以后又叫做RUP。RUP试图集中所有的生命周期开发模型的优点，用统一的建模语言UML加以实现。统一软件开发过程RUP模型的原型，如图2-3所示。

所谓迭代，是指活动的多次重复。从这个意义上讲，原型不断完善，增量不断产生，都是迭代的过程。因此，快速原型法和增量模型都可以看成是局部迭代模型。但这里所讲的迭代模型是RUP推出的一种“逐步求精”的面向对象的软件开发过程模型，被认为是软件界迄今为止最完善、可实现商品化的开发过程模型。

图2-3看起来非常简单，其内涵却非常丰富。它表面上是一个二维图，实质上用一张二维图，表示了一个多维空间模型。从宏观上看，它是一个大的迭代过程：横坐标表示软件产品所处的4个阶段状态：先启、精化、构建、产品化（移交），纵坐标表示软件产品在每个阶段的工作流程。从微观上看，任何一个阶段本身，其内部工作流程也是一个小的迭代过程。

1.模型的本意

在计算方法（或数值分析）课程中，迭代是一种逼近真值的算法。例如，要寻求某个问题的真值，可以设计一种迭代算法，第1 次给定一个初值，这个初值离真值可能很远，误差很大，进行第1次计算，得到第2个值。第2个值，离真值会近一些，但误差还是不小，没关系，再把这个值当新的初值，再计算一次，又产生第3个值。第3个值，离真值更近了，误差更小了……这样循环迭代计算N次下去，直到第N个值与第N+1个值之间的误差足够小，完全满足预先设定的误差范围为止，就用第N+1个值当作真值的近似值。在许多问题中，没有误差的真值可能是求不出来的。这就是迭代模型思想的来源。

为使项目能够顺利地进行，一种较灵活（并且风险更小）的方法是：多次执行各个开发工作流程，从而更好地理解需求，设计出更为强壮的软件构架，逐步提高开发组织能力，最终交付一系列逐步完善的实施成果，这就是迭代生命周期模型。每次按顺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）结束，按照特定的迭代成功标准，对迭代的结果进行评估。每个阶段都可以进一步细分为迭代。迭代是产生可执行的产品发布（内部的或外部的）的完整开发循环，所发布的产品是开发过程最终产品的子集，它将通过一次又一次的迭代，实现递增成长，最后形成最终的软件系统或产品。

2.模型的特点

迭代模型的特点是：迭代或迭代循环驱动，每一次迭代或迭代循环，均要走完初始（先启）、精化、构建、产品化（移交）这4个阶段。RUP的主要特征如下：

（1）采用迭代的、增量式的开发过程。

（2）采用UML语言描述软件开发过程。

（3）有功能强大的软件工具Rational Rose支撑。

面向对象的方法，尤其是面向对象的CASE工具Rational Rose，适用于迭代模型。或者说，迭代模型适用面向对象的Rational Rose工具。

3.模型的选取条件

根据软件开发的实际情况，建议以下类型的项目，可以考虑使用迭代生命周期模型。

（1）生命周期模型是以迭代为主要特征的。项目组的管理人员和核心成员，应对迭代的开发方式比较熟悉，并具有丰富的软件工程知识和实施经验。

（2）项目组的管理人员和核心成员应对软件工程的核心过程：系统建模、需求分析、系统设计、系统实现、项目管理、配置管理、测试等比较熟悉。

（3）面向对象技术比较适合采用迭代方式进行，采用面向对象技术（如OOA，OOD等）的项目组，建议使用迭代生命周期模型。

（4）该生命周期模型是以软件构架为中心的开发方式，项目组的核心设计人员，应具备一定程度的软件架构知识，并熟练掌握软件架构设计技能。

（5）项目组全体成员应熟悉UML，并能利用建模工具（如Rational Rose等）进行分析、策划、设计、测试等。

（6）该生命周期模型是以风险管理为驱动的开发方式，项目组的管理人员应具备风险管理的知识和技能。

（7）拥有实施软件产品开发、组装的软件组织。

迭代模型要求的条件是最苛刻的，初学者不宜随便使用。该模型一般用在中小型应用软件的开发上，系统软件的开发很少采用迭代模型。

4.模型的4个阶段

迭代生命周期模型分为以下4个阶段：

（1）初始阶段。本阶段主要工作是确定系统的业务用例（Use Case，许多书上翻译为用况）和定义项目的范围。为此，需要标识系统要交互的外部实体，定义高层次的交互规律，定义所有的用例并对个别重要的用例进行描述和实现。业务用例包括成功的评估、风险确认、资源需求和以阶段里程碑表示的阶段计划。

（2）精化阶段。本阶段主要工作是分析问题域，细化产品定义，定义系统的构架并建立基线，为构建阶段的设计和实施提供一个稳定的基础。为验证构架，可能要实现系统的原型，执行重要的用况。

（3）构建阶段。本阶段主要工作是反复地开发，以完善产品，达到用户的要求。这包括了用例的描述、完成设计、完成实现和对软件进行测试等工作。

（4）产品化（移交）阶段。本阶段主要工作是将产品交付给用户，包括安装、培训、交付、维护等工作。

5.模型的9个核心流程

迭代生命周期模型包含9 个核心流程（需要指出，采用迭代模型，事先要有一个初始业务模型，以便进行迭代。这就是为什么将“业务建模”作为9个核心流程之首的道理）：

（1）业务建模。目的在于，了解目标组织（将要在其中部署系统的组织）的结构及机制；了解目标组织中当前存在的问题，并确定改进的可能性；确保客户、最终用户和开发人员就目标组织达成共识；导出支持目标组织所需的系统需求。通俗地讲，业务建模就是用户业务流程的重新规划与合理改进，即业务流程的优化，目的是使开发出来的系统能反映最优化的业务流程。

（2）需求获取。目的在于，与客户在系统的工作内容方面达成并保持一致；使系统开发人员能够更清楚地了解系统需求；定义系统边界；为计划迭代的内容提供基础；为估算开发系统所需成本和时间提供基础；定义系统的用户界面，重点是用户的需要和目标。

（3）分析设计。目的在于，将需求转换为未来系统的设计；逐步开发强壮的系统构架；使设计适合实施环境，为提高性能而进行设计。

（4）实施。目的在于，对照实施子系统的分层结构定义代码结构；以构件（源文件、二进制文件、可执行文件以及其他文件等）方式实施类和对象；对已开发的构件按单元进行测试；将各实施成员（或团队）完成的结果集成到可执行系统中。

（5）测试。目的在于，核实对象之间的交互；核实软件的所有构件是否正确集成；核实所有需求是否已经正确实施；确定缺陷并确保在部署软件之前将缺陷解决。

（6）部署。目的在于，将构件部署到网络的各个节点上，使最终用户可以使用该软件产品。

（7）配置与变更管理，目的在于，始终保持工作产品的完整性和一致性。

（8）项目管理。目的在于，为软件密集型项目的管理提供框架；为项目计划、人员配备、执行和监测提供实用准则；为风险管理提供框架。

（9）环境。目的在于，为软件开发组织提供软件开发环境（流程和工具），该环境将支持开发团队。

6.模型的优点

迭代模型的优点是：在开发的早期或中期，用户需求可以变化；在迭代之初，不要求有一个相近的产品原型；模型的适用范围很广，几乎适用于所有项目的开发。

7.模型的缺点

迭代模型的缺点是：传统的组织方法是按顺序（一次且仅一次）完成每个工作流程，即瀑布式生命周期。迭代模型采取循环工作方式，每次循环均使工作产品更靠近目标产品，这要求项目组成员具有很高的水平并掌握先进的开发工具。反之，存在较大的技术和技能风险。

对于统一软件开发过程RUP的提出，也存在不同的声音。理由是：方法与模型越通用，实用性可能越差。因此，反对者甚至提出：开发模型的最佳选择，是为用户定制开发过程。这就是矛盾的普遍性与特殊性的关系，即共性与个性的关系。不管怎样，UML和RUP的提出，确实是软件工程发展史上一个新的里程碑。