肖建芳

（汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系，汕頭515041）

0 引言

快速原型模型（Rapid Prototype Model）又稱為原型模型，是軟件開發(fā)模型中的重要開發(fā)模型之一，使用快速原型模型進(jìn)行的軟件開發(fā)方法稱為快速原型法?？焖僭头ㄊ且环N以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)開發(fā)方法，它首先構(gòu)造一個(gè)功能簡單的原型系統(tǒng)，然后通過對(duì)原型系統(tǒng)逐步求精，不斷擴(kuò)充完善得到最終的軟件系統(tǒng)。原型就是模型，而原型系統(tǒng)就是應(yīng)用系統(tǒng)的模型，它是待構(gòu)筑的實(shí)際系統(tǒng)的縮小比例模型，但是保留了實(shí)際系統(tǒng)的大部分性能。這個(gè)模型可在運(yùn)行中被檢查、測試、修改，直到它的性能達(dá)到用戶需求。

1 快速原型模型的適用范圍[1]

快速原型模型能更好地滿足用戶實(shí)際需求，縮短開發(fā)周期。要獲得更好的軟件質(zhì)量，必須從多方面考慮是否選用快速原型模型。

首先，從用戶需求方面考慮，如果用戶需求模糊，只有一個(gè)需求的大方向，尤其是對(duì)系統(tǒng)的詳細(xì)需求不明確或經(jīng)常更改需求，快速原型模型是能讓用戶盡快明確需求并滿意的首選。其次，從軟件邏輯結(jié)構(gòu)方面考慮，快速原型模型適用于擁有大量數(shù)據(jù)信息的管理信息系統(tǒng)，不太適用于基于大量算法的系統(tǒng)。再次，從開發(fā)時(shí)間考慮，如果系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間緊迫，或用戶急于看到可運(yùn)行系統(tǒng)，快速原型模型也是首選，因?yàn)槟茏層脩舯M早體驗(yàn)系統(tǒng)原型。最后，從項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)上考慮，如果是風(fēng)險(xiǎn)較大的項(xiàng)目，例如項(xiàng)目涉及較多新技術(shù)或市場前景具有較大風(fēng)險(xiǎn)，宜選用快速原型模型盡早規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

2 快速原型模型的開發(fā)過程

快速原型模型是對(duì)以文檔為驅(qū)動(dòng)的瀑布模型的強(qiáng)有力的補(bǔ)充，它的技術(shù)特點(diǎn)是不需要事先準(zhǔn)備各種開發(fā)文檔，并將用戶納入開發(fā)團(tuán)隊(duì)，隨時(shí)與用戶保持溝通，能夠適應(yīng)用戶需求的變化，支持需求的漸進(jìn)式完善和確認(rèn)，在需求復(fù)雜，動(dòng)態(tài)變化的軟件系統(tǒng)開發(fā)中尤其適用。

快速原型模型的核心思想是：在軟件開發(fā)的早期快速掌握核心需求，按需求快速開發(fā)一個(gè)可運(yùn)行的目標(biāo)系統(tǒng)軟件模型，讓用戶使用并提出修改意見，開發(fā)者根據(jù)用戶反饋進(jìn)行修改和完善后，再次交由用戶使用，直到用戶滿意則最終產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。原型的功能往往是最終軟件功能的一個(gè)子集。原型的主要作用是驗(yàn)證用戶的功能需求，在用戶使用后獲得用戶的真正需求。在系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程中，也可以用原型驗(yàn)證某些關(guān)鍵算法。快速原型模型的開發(fā)過程如圖1所示。

圖1 快速原型開發(fā)過程

3 快速原型模型在學(xué)生選課系統(tǒng)中的應(yīng)用

學(xué)生選課系統(tǒng)從開始進(jìn)行需求分析到系統(tǒng)正式投入使用，時(shí)間跨度不到3 個(gè)月，教務(wù)部門對(duì)于系統(tǒng)的部分功能需求及細(xì)節(jié)不明確，快速原型模型成為該系統(tǒng)首選。在組建合理的開發(fā)團(tuán)隊(duì)后，使用快速原型模型開發(fā)學(xué)生選課系統(tǒng)分成以下步驟：快速需求分析并構(gòu)造原型、用戶測試原型并反饋、修改和完善原型系統(tǒng)。

3.1 組建開發(fā)團(tuán)隊(duì)

該系統(tǒng)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)由計(jì)算機(jī)系教師和相關(guān)教務(wù)人員組成，對(duì)學(xué)院的教學(xué)管理流程及學(xué)生選課系統(tǒng)的各種需求非常熟悉，開發(fā)人員能夠迅速獲得系統(tǒng)的核心需求并快速構(gòu)造出可用的系統(tǒng)初級(jí)原型，滿足了快速原型開發(fā)的前提。團(tuán)隊(duì)成員及任務(wù)分工如表1 所示。

表1 開發(fā)團(tuán)隊(duì)主要成員組成

該系統(tǒng)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)是一個(gè)交流方便的團(tuán)隊(duì)，所有成員都有開發(fā)者和用戶雙重身份，系統(tǒng)開發(fā)過程中，共同參與、相互交流共同完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

3.2 快速需求分析并構(gòu)造原型

學(xué)生選課系統(tǒng)集成了課程申請(qǐng)、審批、學(xué)生選課、選課結(jié)果統(tǒng)計(jì)、學(xué)生課程管理、成績上傳等多個(gè)功能模塊。根據(jù)權(quán)限設(shè)置，將系統(tǒng)劃分成三個(gè)子系統(tǒng)：學(xué)生子系統(tǒng)、教師子系統(tǒng)和管理員子系統(tǒng)。

學(xué)生子系統(tǒng)主要功能模塊包括：個(gè)人信息管理、密碼修改、個(gè)人選課管理等。教師子系統(tǒng)主要功能模塊包括：個(gè)人信息管理、選課在線申請(qǐng)、選課成績管理、本人課程管理等，如圖2 所示[2]。

圖2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)圖

管理員子系統(tǒng)是系統(tǒng)最重要的部分，功能也比較多，功能模塊包括：校區(qū)管理、系別管理、專業(yè)管理、班級(jí)管理、教師管理、學(xué)生管理、選課申請(qǐng)管理、在選課程管理、班級(jí)選課管理等，現(xiàn)將管理員子系統(tǒng)的功能模塊單獨(dú)列出來，如圖3 所示[2]。

由于開發(fā)團(tuán)隊(duì)具有開發(fā)者和用戶的雙重身份，熟悉教學(xué)領(lǐng)域，主要開發(fā)者可以確定教師子系統(tǒng)的所有需求，經(jīng)過與相關(guān)教務(wù)人員及學(xué)生代表溝通后，可以明確學(xué)生子系統(tǒng)和管理員子系統(tǒng)的主要功能和絕大部分細(xì)節(jié)需求，從而可以快速開發(fā)出具有基本功能的初級(jí)系統(tǒng)原型模型。

該3×750 t/d垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計(jì)厭氧進(jìn)水量800 m3/d。參照2018年1—6月該垃圾焚燒發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，滲瀝液原液、處理后濃縮液、沼氣產(chǎn)量、污泥產(chǎn)生量見表3。

3.3 用戶測試原型并反饋修改

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中采用快速原型模型，先了解系統(tǒng)核心功能及需求，開發(fā)出管理子系統(tǒng)的初步原型，移交教務(wù)人員測試并提出修改建議和新的需求，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出第二版已經(jīng)實(shí)現(xiàn)管理子系統(tǒng)基本功能的系統(tǒng)原型，再次移交教務(wù)人員測試使用，獲得測試反饋后繼續(xù)新版本原型的開發(fā)，直到用戶對(duì)系統(tǒng)所有功能和操作都滿意就可以確定完成主體開發(fā)工作，進(jìn)入系統(tǒng)公開測試階段。下面以快速原型模型在學(xué)生選課功能模塊及班級(jí)管理模塊中的使用為例說明該方法的具體運(yùn)用。

（1）快速原型模型在學(xué)生選課功能模塊中的原型完善

系統(tǒng)模塊功能的細(xì)節(jié)在概要設(shè)計(jì)中往往被忽略，在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)原型就發(fā)揮出其優(yōu)勢。需求分析階段考慮不到的許多需求細(xì)節(jié)，使用原型開發(fā)法進(jìn)行階段用戶測試時(shí)都被檢測出來。在學(xué)生子系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，開發(fā)人員在掌握核心需求后，快速開發(fā)出子系統(tǒng)的初步原型并移交用戶測試。在學(xué)生子系統(tǒng)的“個(gè)人選課管理”功能模塊中，學(xué)生一開始被設(shè)定可以選擇任何已經(jīng)通過審批的課程。用戶（即教務(wù)管理人員）測試后提出需求：根據(jù)目前學(xué)院有異地多校區(qū)的實(shí)際情況，學(xué)生只能選擇所在校區(qū)的開課課程；開發(fā)人員根據(jù)反饋改進(jìn)原型后，用戶又提出新需求：選課時(shí)不同課程班級(jí)要有不同的人數(shù)限制（教師開班時(shí)需要設(shè)置學(xué)生人數(shù)的上限和下限）；開發(fā)者根據(jù)反饋信息進(jìn)行修改，原型得到進(jìn)一步完善，用戶再次試用后又提出需求：學(xué)生選課數(shù)目要有限制，且需要為每門選課增加備注功能，學(xué)生參考備注進(jìn)行選課。于是在一輪一輪的原型修改中系統(tǒng)功能逐步完善。

（2）班級(jí)管理模塊中的原型完善

在管理員子系統(tǒng)的“班級(jí)管理”模塊中，使用增（in?sert）、刪（delete）、查（select）、改（update）等操作完成了基本功能完備的系統(tǒng)原型，用戶使用后給出要增加以班級(jí)為單位限制班級(jí)選課門數(shù)、管理人員按需設(shè)置班級(jí)選課權(quán)限等反饋，開發(fā)者修改原型并移交用戶使用后，用戶又提出增加在“班級(jí)管理”模塊中查看每個(gè)班級(jí)已經(jīng)選課學(xué)生人數(shù)及名單和未選課學(xué)生人數(shù)及名單功能的需求，開發(fā)者再次根據(jù)反饋完善系統(tǒng)。

原型就是在用戶一次次的反饋并根據(jù)反饋進(jìn)行完善后慢慢成熟，成為最終的功能完善、用戶滿意的系統(tǒng)。

3.4 修改和完善原型系統(tǒng)

針對(duì)用戶（教務(wù)管理人員、教師、學(xué)生）在試用過程中提出的反饋意見，開發(fā)人員迅速調(diào)整開發(fā)方案，對(duì)學(xué)生選課系統(tǒng)進(jìn)行修改和完善，生成最終的軟件產(chǎn)品交付用戶使用。

4 快速原型模型的優(yōu)點(diǎn)、不足及規(guī)避策略

4.1 快速原型模優(yōu)點(diǎn)

4.2 快速原型模型不足及規(guī)避策略

首先，快速建立的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加上連續(xù)的修改可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量降低。因?yàn)橛脩魠⑴c開發(fā)過程并不時(shí)改變需求，過多的修改使程序容易出現(xiàn)Bug 從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量降低。當(dāng)然，開發(fā)人員通過完善跟蹤文檔可以盡量減少這種情況，例如學(xué)生選課系統(tǒng)在每個(gè)原型建立時(shí)都有相應(yīng)的文檔說明，有效降低了出現(xiàn)Bug 概率。其次，因?yàn)橛脩艨赡茈S時(shí)更改需求，導(dǎo)致開發(fā)人員的工作量大大增加。用戶每次需求的更改都需要對(duì)原型進(jìn)行修改，界面和功能都可能發(fā)生變化，代碼和數(shù)據(jù)庫都相應(yīng)要做出大量的修改。學(xué)生選課系統(tǒng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了使用母版頁、助手類、存儲(chǔ)過程、采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)等前沿技術(shù)從而大大減少了工作量。最后，需求變化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的變更給開發(fā)工作帶來很大的麻煩。鑒于此，開發(fā)人員選擇該開發(fā)方法時(shí)一定要注意揚(yáng)長避短，最大程度地發(fā)揮快速原型模型的優(yōu)勢。

5 結(jié)語

使用快速原型模型開發(fā)產(chǎn)品的一個(gè)重要前提，就是要在盡量短時(shí)間內(nèi)構(gòu)造出原型。學(xué)生選課系統(tǒng)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)比較熟悉教學(xué)領(lǐng)域，學(xué)生和教務(wù)管理人員意見反饋很及時(shí)準(zhǔn)確，對(duì)問題的定義一直比較準(zhǔn)確，所以原型完善得很快，也縮短了軟件開發(fā)周期。

快速原型模型適用在B/S 構(gòu)架上。B/S 構(gòu)架網(wǎng)站的一個(gè)網(wǎng)頁相當(dāng)于一個(gè)功能模塊，原型的建立相當(dāng)于發(fā)布相應(yīng)功能的網(wǎng)頁。.NET 和SQL Server 技術(shù)的無縫結(jié)合在快速構(gòu)造原型中也發(fā)揮了很大作用。為了提高頁面的執(zhí)行效率，選課系統(tǒng)使用了大量的存儲(chǔ)過程，存儲(chǔ)過程適用于模塊化的程序設(shè)計(jì)，編譯一次可調(diào)用任意次，減少了網(wǎng)絡(luò)流量、提高了代碼執(zhí)行效率的同時(shí)也提升了系統(tǒng)的安全指數(shù)。