几种常见的软件开发模型分析

⼏种常见的软件开发模型分析

概述

软件开发模型(Software Development Model)是指软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发包括需求、设

计、编码、测试和维护阶段。

软件塞翁失马歇后语 开发模型能清晰、直观地表达软件开发全过程，明确规定了要完成的主要活动和任务，⽤来作为软件项⽬⼯作的基

础。对于不同的软件系统，可以采⽤不同的开发⽅法、使⽤不同的程序设计语⾔以及各种不同技能的⼈员参与⼯作、运

⽤不同的管理⽅法和⼿段等，以及允许采⽤不同的软件⼯具和不同的软件⼯程环境。

最早出现的软件开发模型是1970年WRoyce提出的瀑布模型。该模型给出了固定的顺序，将⽣存期活动从上⼀个阶段

向下⼀个阶段逐级过渡，如同流⽔下泻，最终得到所开发的软件产品，投⼊使⽤。但计算拓⼴到统计分析、商业事务等

领域时，⼤多数程序采⽤⾼级语⾔(如FORTRAN、COBOL等)编写。瀑布模式模型也存在着缺乏灵活性、⽆法通过并发

活动澄清本来不够确切的需求等缺点。 常见的软件开发模型还有演化模型、螺旋模型、喷泉模型、智能模型等。

典型的开发模型

1. 边做边改模型（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（Incremental Model）；

5. 螺旋模型（Spiral Model）；

6. 演化模型(incremental model)；

7. 喷泉模型(fountain model)；

8. 智能模型(四代技术（4GL）)；

9. 混合模型（hybrid model）

1. 边做边改模型（Build-and-Fix Model）

遗憾的是，许多产品都是使⽤"边做边改"模型来开发的。在这种模型中，既没有规格说明，也没有经过设计，软件随着

客户的需要⼀次⼜⼀次地不断被修改. 在这个模型中，开发⼈员拿到项⽬⽴即根据需求编写程序，调试通过后⽣成软件

的第⼀个版本。在提供给⽤户使⽤后，如果程序出现错误，或者⽤户提出新的要求，开发⼈员重新修改代码，直到⽤户

满意为⽌。

这是⼀种类似作坊的开发⽅式，对编写⼏百⾏的⼩程序来说还不错，但这种⽅法对任何规模的开发来说都是不能令⼈满

意的，其主要问题在于：

（1）缺少规划和设计环节，软件的结构随着不断的修改越来越糟，导致⽆法继续修改；

（2）忽略需求环节，给软件开发带来很⼤的风险；

（3） 没有考虑测试和程序的可维护性，也没有任何⽂档，软件的维护⼗分困难。

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，它⼀直是唯⼀被⼴泛采⽤的软件开发模型。

瀑布模型将软件⽣命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运⾏维护等六个基本活动，并

且规定了它们⾃上⽽下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流⽔，逐级下落。

在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性⽅式进⾏，当前活动接受上⼀项活动的⼯作结果，实施完成所需的⼯

作内容。当前活动的⼯作结果需要进⾏验证，如果验证唯唯连声 通过，则该结果作为下⼀项活动的输⼊，继续进⾏下⼀项活动，

否则返回修改。

瀑布模型强调⽂档的作⽤，并要求每个阶段都要仔细验证。但是，这种模型的线性过程太理想化，已不再适合现代的软

件开发模式，⼏乎被业界抛弃，其主要问题在于：

（1）各个阶段的划分完全固定，阶段之间产⽣⼤量的⽂档，极⼤地增加了⼯作量；

（2）由于开发模型是线性的，⽤户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从⽽增加了开发的风险；

（3） 早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进⽽带来严重的后果。

3. 快速原型模型（Rapid Prototype Model）

我们应该认识到，"线性"是⼈们最容易掌握并能熟练应⽤的思想⽅法。当⼈们碰到⼀个复杂的"⾮线性"问题时，总是千

⽅百计地将其分解或转化为⼀系列简单的线性问题，然后逐个解决。⼀个软件系统的整体可能是复杂的，⽽单个⼦程序

总是简单的，可以⽤线性的⽅式来实现，否则⼲活就太累了。线性是⼀种简洁，简洁就是美。当我们领会了线性的精

神，就不要再呆板地套⽤线性模型的外表，⽽应该⽤活它。例如增量模型实质就是分段的线性模型，螺旋模型则是接连

的弯曲了的线性模型，在其它模型中也能够找到线性模型的影⼦肌酐低是什么问题 。

快速原型模型的第⼀步是建造⼀个快速原型，实现客户或未来的⽤户与系统的交互，⽤户或客户对原型进⾏评价，进⼀

步细化待开发软件的需求。通过逐步调整原型使其满⾜客户的要求，开发⼈员可以确定客户的真正需求是什么；第⼆步

则在第⼀步的基础上开发客户满意的软件产品。

显然，快速原型⽅法可以克服瀑布模型的缺点，减少由于软件需求不明确带来的开发风险，具有显著的效果。

快速原型的关键在于尽可能快速地建造出软件原型，⼀旦确定了客户的真正需求，所建造的原型将被丢弃。因此，原型

系统的内部结构并不重要，重要的是必须迅速建⽴原型，随之迅速修改原型，以反映客户的需求。

4. 增量模型（Incremental Model）

与建造⼤厦相同，软件也是⼀步⼀步建造起来的。在增量模型中，软件被作为⼀系列的增量构件来设计、实现、集成和

测试，每⼀个构件是由多种相互作⽤的模块所形成的提供特定功能的代码⽚段构成。

增量模型在各个阶段并不交付⼀个可运⾏的完整产品，⽽是交付满⾜客户需求的⼀个⼦集的可运⾏产品。整个产品被分

解成若⼲个构件，开发⼈员逐个构件地交付产品，这样做的好处是软件开发可以较好地适应变化，客户可以不断地看到

所开发的软件，从⽽降低开发风险。

但是，增量模型也存在以下缺陷：

（1）由于各个构件是逐渐并⼊已有的软件体系结构中的，所以加⼊构件必须不破坏已构造好的系统部分，这需要软件

具备开放式的体系结构。

（2） 在开发过程中，需求的变化是不可避免的。增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能⼒⼤⼤优于瀑布模型和

快速原型模型，但也很容易退化为边做边改模型，从⽽是软件过程的控制失去整体性。

在使⽤增量模型时，第⼀个增量往往是实现基本需求的核⼼产品。核⼼产品交付⽤户使⽤后，经过评价形成下⼀个增量

的开发计划，它包括对核⼼产品的修改和⼀些新功能的发布。这个过程在每个增量发布后不断重复，直到产⽣最终的完

善产品。

例如，使⽤增量模型开发字处理软件。可以考虑，第⼀个增量发布基本的⽂件管理、编辑和⽂档⽣成功能，第⼆个增量

发布更加完善的编辑和⽂档⽣冰魂雪魄 成功能，第三个增量实现拼写和⽂法检查功能，第四个增量完成⾼级的页⾯布局功能。

5. 螺旋模型（Spiral Model）

1988年，Barry Boehm正式发表了软件系统开发的"螺旋模型"，它将瀑布模型和快速原型模型结合起来，强调了其他模

型所忽视的风险分析，特别适合于⼤型复杂的系统。

螺旋模型沿着螺线进⾏若⼲次迭代，图中的四个象限代表了以下活动： （1） 制定计划：确定软件⽬标，选定实施⽅

案，弄清项⽬开发的限制条件；

（2）风险分析：分析评估所选⽅案，考虑如何识别和消除风险；

（3） 实施⼯程：实施软件开发和验证；

（4） 客户评估：评价开发⼯作，提出修正建议，制定下⼀步计划。

螺旋模型由风险驱动，强调可选⽅案和约束条件从⽽⽀持软件的重⽤，有助于将软件质量作为特殊⽬标融⼊产品开发之

中。但是，螺旋模型也有⼀定的限制条件，具体如下：

（1）螺旋模型强调风险分析，但要求许多客户接受和相信这种分析，并做出相关反应是不容易的，因此，这种模型往

往适应于内部的⼤规模软件开发。

（2）如果执⾏风险分析将⼤⼤影响项⽬的利润，那么进⾏风险分析毫⽆意义，因此，螺旋模型只适合于⼤规模软件项

⽬。

（3）软件开发⼈员应该擅长寻找可能的风险，准确地分析风险，否则将会带来更⼤的风险 。

⼀个阶段⾸先是确定该阶段的⽬标，完成这些⽬标的选择⽅案及其约束条件，然后从风险⾓度分析⽅案的开发策略，努

⼒排除各种潜在的风险，有时需要通过建造原型来完成。如果某些风险不能排除，该⽅案⽴即终⽌，否则启动下⼀个开

发步骤。最后，评价该阶段的结果，并设计下⼀个阶段。

6.演化模型(incremental model)

主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。⽤户可以给出待开发系统的核⼼需求，并且当看到核⼼需求实现后，能够

有效地提出反馈，以⽀持系统的最终设计和实现。软件开发⼈员根据⽤户的需求，⾸先开发核⼼系统。当该核⼼系统投

⼊运⾏后，⽤户试⽤之，完成他们的⼯作，并提出精化系统、增强系统能⼒的需求。软件开发⼈员根据⽤户的反馈，实

施开发的迭代过程。第⼀迭代过程均由需求、设计、编码、测试、集成等阶段组成，为整个系统增加⼀个可定义的、可

管理的⼦集。

在开发模式上采取分批循环开发的办法，每循环开发⼀部分的功能，它们成为这个产品的原型的新增功能。于是，设计

就不断地演化出新的系统。 实际上，这个模型可看作是重复执⾏的多个“瀑布模型”。

“演化模型”要求开发⼈员有能⼒把项⽬的产品需求分解为不同组，以便分批循环开发。这种分组并不是绝对随意性的，

⽽是要根据功能的重要性及对总体设计的基础结构的影响⽽作出判断。有经验指出，每个开发循环以六周到⼋周为适当

的长度。

7. 喷泉模型（fountain model, (⾯向对象的⽣存期土豆泥饼 模型, OO模型)）

喷泉模型与传统的结经典语录励志短句 构化⽣存期⽐较，具有更多的增量和迭代性质，⽣存期的各个阶段可以相互重叠和多次反复，⽽且

在项⽬的整个⽣存期中还可以嵌⼊⼦⽣存期。就像⽔喷上去⼜可以落下来，可以落在中菜拌面 间，也可以落在最底部。

8.智能模型(四代技术（4GL）)

智能模型拥有⼀组⼯具（如数据查询、报表⽣成、数据处理、屏幕定义、代码⽣成、⾼层图形功能及电⼦表格等），每

个⼯具都能使开发⼈员在⾼层次上定义软件的某些特性，并把开发⼈员定义的这些软件⾃动地⽣成为源代码。这种⽅法

需要四代语⾔（4GL）的⽀持。4GL不同于三代语⾔，其主要特征是⽤户界⾯极端友好，即使没有受过训练的⾮专业程

序员，也能⽤它编写程序；它是⼀种声明式、交互式和⾮过程性编程语⾔。4GL还具有⾼效的程序代码、智能缺省假

设、完备的数据库和应⽤程序⽣成器。⽬前市场上流⾏的4GL（如Foxpro等）都不同程度地具有上述特征。但4GL⽬前

主要限于事务信息系统的中、⼩型应⽤程序的开发。

9.混合模型（hybrid model）

过程开发模型⼜叫混合模型（hybrid model），或元模型（meta-model）,把⼏种不同模型组合成⼀种混合模型，它允许

⼀个项⽬能沿着最有效的路径发展，这就是过程开发模型（或混合模型）。实际上，⼀些软件开发单位都是使⽤⼏种不

同的开发⽅法组成他们⾃⼰的混合模型。

各种模型的⽐较

每个软件开发组织应该选择适合于该组织的软件开发模型，并且应该随着当前正在开发的特定产品特性⽽变化，以减⼩

所选模型的缺点，充分利⽤其优点。⼏种常见模型的优缺点：

瀑布模型：⽂档驱动，系统可能雷锋纪念日的由来 不满⾜客户的需求；

快速原型模型；关注满⾜客户需求，可能导致系统设计差、效率低，难于维护；

增量模型：开发早期反馈及时，易于维护，需要开放式体系结构，可能会设计差、效率低；

螺旋模型：风险驱动，⼈员需要有经验且经过充分训练。

原⽂：windy