软件开发生命周期 (SDLC) 阶段和模型

由： 卢卡斯·贝内特 卢卡斯·贝内特
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本教程讲解了软件开发生命周期 (SDLC)，这是一个用于系统地构建高质量软件的结构化框架。它重点介绍了七个阶段——需求、可行性、设计、编码、测试、部署和维护，以确保效率、可靠性和风险控制。本指南还探讨了瀑布模型、敏捷模型、V 模型、螺旋模型和 DevSecOps 集成等关键 SDLC 模型，以增强安全性、适应性并提高项目成功率。

  • 尽早收集利益相关者的明确需求，以避免范围蔓延和延误。
  • 在开发之前评估经济、法律、技术和运营因素的可行性。
  • 使用高级和低级文档进行精确设计，以实现清晰度和可扩展性。
  • 持续集成测试（左移方法）以更早地检测和修复缺陷。
  • 采用 DevSecOps 实践在每个 SDLC 阶段嵌入安全性，确保合规性和弹性。
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什么是 SDLC？

软件开发生命周期 是一个系统化的软件构建过程，旨在确保所构建软件的质量和正确性。SDLC 流程旨在生产符合客户期望的高质量软件。系统开发应在预定的时间和成本范围内完成。SDLC 包含一个详细的计划，用于解释如何规划、构建和维护特定的软件。SDLC 生命周期的每个阶段都有各自的流程和可交付成果，这些可交付成果将进入下一阶段。SDLC 代表 软件开发生命周期 也称为应用程序开发生命周期。

为什么选择SDLC？

以下是 SDLC 对于开发软件系统很重要的主要原因。

  • 它为项目规划、调度和估算提供了基础
  • 为一组标准活动和可交付成果提供框架
  • 它是一种项目跟踪和控制的机制
  • 提高项目规划对开发过程中所有相关利益相关者的可见性
  • 提高和增强开发速度
  • 改善客户关系
  • 帮助您降低项目风险和项目管理计划开销

 

SDLC 有哪些不同的阶段？

整个SDLC过程分为以下几个SDLC步骤：

SDLC阶段
SDLC阶段
  • 第一阶段：需求收集和分析
  • 第二阶段：可行性研究
  • 第一阶段：设计
  • 第四阶段：编码
  • 第 5 阶段：测试
  • 第 6 阶段：安装/部署
  • 第四阶段：维护

在本教程中，我解释了所有这些软件开发生命周期阶段。

第一阶段：需求收集和分析

该需求是 SDLC 流程的第一阶段。它由高级团队成员根据行业内所有利益相关者和领域专家的意见进行。规划 质量保证 在此阶段还会确定要求并识别所涉及的风险。

此阶段可以更清楚地了解整个项目的范围以及引发该项目的预期问题、机会和指令。

需求收集阶段需要团队收集详细而精确的需求。这有助于公司确定完成该系统工作所需的时间表。

第二阶段：可行性研究

需求分析阶段完成后，SDLC 的下一个步骤是定义和记录软件需求。此过程借助“软件需求规范”文档（也称为“SRS”）进行。它涵盖了项目生命周期中应设计和开发的所有内容。

可行性检查主要有五种类型：

  • 经济： 我们能否在预算内完成该项目？
  • 法律： 我们可以将这个项目作为网络法和其他监管框架/合规来处理吗？
  • Opera可行性： 我们能否创建客户期望的操作？
  • 技术： 需要检查当前电脑系统是否支持该软件
  • 上课时间： 决定项目是否能在给定的时间内完成。

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第一阶段：设计

在第三阶段，根据需求规范文档准备系统和软件设计文档。这有助于定义整体系统架构。

该设计阶段作为模型下一阶段的输入。

此阶段开发的设计文档有两种：

高层设计（HLD）

  • 各模块的简要说明及名称
  • 每个模块的功能概述
  • 模块之间的接口关系和依赖关系
  • 数据库表及其关键元素
  • 完整的架构图以及技术细节

低级设计（LLD）

  • 模块的功能逻辑
  • 数据库表，包括类型和大小
  • 接口的完整细节
  • 解决所有类型的依赖性问题
  • 错误消息列表
  • 每个模块的完整输入和输出

第四阶段：编码

系统设计阶段结束后，下一个阶段是编码。在此阶段，开发人员开始使用所选的编程语言编写代码，构建整个系统。在编码阶段，任务被划分为单元或模块，并分配给不同的开发人员。这是软件开发生命周期过程中耗时最长的阶段。

在此阶段，开发人员需要遵循某些预定义的编码指南。他们还需要使用 编程工具 像编译器、解释器和调试器来生成和执行代码。

第 5 阶段：测试

软件完成后，将部署到测试环境中。测试团队开始测试整个系统的功能。这样做是为了验证整个应用程序是否按照客户的要求运行。

在此阶段，QA 和测试团队可能会发现一些 bug/缺陷，并会将其告知开发人员。开发团队修复 bug 后，会将其发回 QA 进行重新测试。此过程持续进行，直到软件无 bug、稳定运行并满足系统的业务需求。

第 6 阶段：安装/部署

软件测试阶段结束后，系统中不再存在任何缺陷或错误，最终的部署过程就开始了。根据项目经理的反馈，最终软件将发布，并检查是否存在部署问题。

第四阶段：维护

一旦系统部署完毕，客户开始使用开发的系统，就会发生以下 3 项活动

  • 修复错误——由于某些场景根本没有经过测试，所以报告了错误
  • Upgrade – 将应用程序升级到软件的较新版本
  • 增强功能——为现有软件添加一些新功能

此 SDLC 阶段的主要重点是确保需求继续得到满足，并且系统继续按照第一阶段中提到的规范运行。

哪些是流行的 SDLC 模型？

以下是软件开发生命周期（SDLC）的一些最重要的模型：

SDLC中的瀑布模型

瀑布模型是一种被广泛接受的 SDLC 模型。在这种方法中，整个软件开发过程被划分为 SDLC 的各个阶段。在这个 SDLC 模型中，一个阶段的结果将作为下一个阶段的输入。

该 SDLC 模型是文档密集型的，早期阶段记录了后续阶段需要执行的操作。

SDLC 中的增量模型

增量模型并非独立存在。它本质上是一系列瀑布循环。项目开始时，需求被分成几组。对于每一组，都遵循 SDLC 模型来开发软件。SDLC 生命周期流程不断重复，每次发布都会添加更多功能，直到满足所有需求。在这种方法中，每个周期都充当上一个软件版本的维护阶段。对增量模型的修改允许开发周期重叠。之后，后续周期可以在前一个周期完成之前开始。

SDLC 中的 V 模型

在这种 SDLC 模型中，测试和开发阶段是并行规划的。因此，SDLC 一方面包含验证阶段，另一方面也包含确认阶段。V 模型加入了编码阶段。

SDLC 中的敏捷模型

敏捷方法论是一种在任何项目的 SDLC 流程中促进开发和测试持续互动的实践。在敏捷方法中，整个项目被划分为多个小的增量构建。所有这些构建都以迭代的方式进行，每次迭代持续一到三周。

螺旋模型

螺旋模型是一种风险驱动的过程模型。此 SDLC 测试模型可帮助团队采用一种或多种流程模型的元素，例如瀑布模型、增量模型等。

该模型采用了原型模型和瀑布模型的最佳特点。螺旋方法是快速原型设计和设计和开发活动中的并发性的结合。

大爆炸模型

大爆炸模型关注软件开发和编码中的所有资源，无需或几乎无需规划。需求一出现，我们就能理解并实施。

这种模式最适合小型项目，开发团队规模较小，且彼此协作。它也适用于学术软件开发项目。当需求未知或未确定最终发布日期时，这是一种理想的模式。

SDLC 安全和 DevSecOps

软件开发中的安全性不再是事后才考虑的事情。传统的 SDLC 模型通常将安全检查放在测试阶段，这使得漏洞修复成本高昂且困难重重。如今，现代团队已将安全实践贯穿于 SDLC 的每个阶段。这种方法通常被称为 DevSecOps（开发 + 安全 + Operations)。

SDLC 中的安全性为何如此重要

  • Shift左派原则 – 尽早解决安全问题可降低成本和风险。
  • 合规准备 – 确保软件符合数据保护法规（GDPR、HIPAA、PCI-DSS）。
  • 弹性 – 防止违规、停机和声誉损害。
  • 省时提效 – 将持续安全测试集成到 CI/CD 管道中。

DevSecOps 如何增强 SDLC

  • 计划 – 定义安全要求和功能要求。
  • 工艺设计 – 结合威胁建模和安全架构原则。
  • 研发支持 – 使用静态代码分析和安全编码指南。
  • 测试与验证 – 执行渗透测试、动态扫描和漏洞评估。
  • 部署 – 自动化配置检查和容器安全。
  • 维护 – 持续监控新威胁并快速应用补丁。

DevSecOps 在 SDLC 中的优势

  • 更快地检测漏洞。
  • 降低了修复安全问题的成本。
  • 与客户和利益相关者建立更强的信任。
  • 通过自动监控和反馈回路持续改进。

简而言之，DevSecOps 将 SDLC 转变为一个安全的设计过程，确保每个版本不仅具有功能性，而且还能抵御不断演变的威胁。

常见的 SDLC 挑战和解决方案

虽然软件开发生命周期为软件开发提供了框架，但团队经常会遇到一些阻碍，导致项目无法顺利进行。以下是四个最关键的挑战及其行之有效的解决方案。

1. 需求变化（范围蔓延）

挑战： 开发开始后，需求不断变化，导致 52% 的项目超出了其初始范围。这会导致错过截止日期、预算超支，以及由于开发人员不断修改已完成的工作而导致团队沮丧。

解决方案：

  • 实施需要利益相关者批准的正式变更控制流程
  • 对于需要频繁更改的项目，使用敏捷方法
  • 在可追溯的变更日志中记录所有需求变更
  • 通过详细的项目合同设定明确的界限

2.团队之间的沟通差距

挑战： 开发人员、业务利益相关者和最终用户之间的沟通不畅会导致预期不一致。技术团队用代码说话，而业务团队专注于功能，当交付成果与预期不符时，就会导致代价高昂的返工。

解决方案：

  • 指派业务分析师作为专门的沟通桥梁
  • 使用视觉辅助工具、模型和原型来提高清晰度
  • 安排定期演示和反馈会议
  • 实施协作工具，例如 Slack、Jira 或 Confluence

3. 测试不足和质量问题

挑战： 随着截止日期临近，测试时间被压缩，通常会有35%的开发时间浪费在修复可预防的错误上。团队常常将测试视为最终阶段，而非持续进行的过程，导致关键问题发现得太晚。

解决方案：

  • 采用测试驱动开发 (TDD) 实践
  • 针对回归场景实施自动化测试
  • 在所有开发阶段集成测试（左移方法）
  • 维护镜像生产的专用测试环境

4.不切实际的项目时间表

挑战： 快速交付的压力迫使团队制定出不可能完成的时间表，导致倦怠、技术债务和质量下降。管理层往往低估复杂性，导致没有足够的时间进行适当的开发和测试。

解决方案：

  • 使用历史项目数据进行准确估算
  • 增加 20-30% 的缓冲时间以应对不可预见的挑战
  • 将项目分解成更小、可实现的里程碑
  • 与利益相关者透明地沟通时间表的现实情况

常见问题

软件开发生命周期 (SDLC) 并非本质上是敏捷开发或瀑布开发——它是一个概述软件开发阶段的框架。敏捷开发和瀑布开发是执行 SDLC 的两种截然不同的方法。瀑布开发遵循循序渐进的方法，而敏捷开发则强调迭代周期、灵活性和客户反馈。您可以将 SDLC 视为“内容”（开发阶段），而将敏捷/瀑布开发视为“方法”（执行这些阶段的方法）。

敏捷测试生命周期确保质量持续融入软件开发，而非在编码完成后才开始。它通常包含六个阶段：需求分析、测试计划、测试设计、测试执行、缺陷报告和测试收尾。与传统测试不同，敏捷测试将测试融入每个迭代阶段，QA 和开发人员紧密协作。持续的反馈循环、自动化和回归测试发挥着核心作用，确保在不牺牲产品质量的情况下更快地发布产品。测试成为一个持续的、自适应的过程。

SDLC 的一个实际示例是构建移动银行应用程序。规划阶段会确定用户需求，例如转账、支付和账户余额查询。设计阶段会创建线框图和安全协议。开发阶段会将设计转化为可运行的功能，同时测试会检查是否存在错误和合规性问题。部署阶段会将应用程序发布到应用商店，维护阶段会确保应用程序及时更新，以适应新的法规或功能。这个结构化的周期确保应用程序可靠、安全且用户友好。

五种被广泛认可的 SDLC 模型是：

  • 瀑布 – 线性和顺序，最适合稳定要求。
  • V型 – 注重验证和确认以及开发。
  • 迭代 – 以重复的循环方式构建软件，并在每次迭代中不断改进。
  • 螺旋 – 结合迭代开发和原型设计的风险驱动模型。
  • 敏捷 – 适应性强、协作性强，经常提供增量。

每种模型都适合不同的项目需求，从可预测的企业系统到快速发展的应用程序。

SDLC 虽然提供了结构，但也存在一些缺陷。像瀑布模型这样的传统模型可能过于僵化，几乎没有空间来适应需求的变化。繁琐的文档流程会拖慢进度，如果某个阶段未能妥善完成，项目往往会遭遇延误。过度强调规划可能会降低灵活性，而冗长的测试周期则会增加成本。在快速发展的行业中，与强调适应性的敏捷方法相比，某些 SDLC 模型可能显得过时。选择错误的模型可能会导致资源浪费。