從方法學(xué)的角度剖析軟件工程

劉 燕 劉 巖

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 江蘇 210007）

1 軟件與軟件工程

1.1 軟件概念

計(jì)算機(jī)軟件是由專業(yè)人員開(kāi)發(fā)并長(zhǎng)期維護(hù)的軟件產(chǎn)品，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序、數(shù)據(jù)及其文檔。完整的軟件產(chǎn)品包括：可以在各種不同規(guī)模及體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，程序運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種結(jié)果，以及各種描述信息，這些信息可以以硬拷貝或是各種電子媒介形式存在。在現(xiàn)代社會(huì)中，軟件應(yīng)用于多個(gè)方面。常用的軟件有電子郵件、各種各樣的操作界面、辦公軟件、WEB瀏覽器、人工智能、殺毒軟件、電子銀行、游戲等。軟件已成為今天商業(yè)、工程和科學(xué)所必需的技術(shù)，軟件促進(jìn)了新科技的發(fā)展，如：納米技術(shù)、基因工程、通信工程，也轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的生活方式，如：電子商務(wù)。這些應(yīng)用促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，也提高了工作和生活效率。

1.2 軟件面臨的挑戰(zhàn)

為了構(gòu)建能夠適應(yīng)越來(lái)越快發(fā)展的軟件產(chǎn)品，就必須認(rèn)識(shí)的以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）軟件已深入到我們生活的各個(gè)方面，人們對(duì)軟件提出了越來(lái)越多的功能需求。

（2）隨著軟件功能的越來(lái)越強(qiáng)大，過(guò)去可以由一個(gè)或幾個(gè)人來(lái)構(gòu)建的計(jì)算機(jī)軟件，現(xiàn)在需要一個(gè)龐大的團(tuán)隊(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（3）個(gè)人和企業(yè)越來(lái)越依賴計(jì)算機(jī)軟件，計(jì)算機(jī)軟件的質(zhì)量可靠性提上了越來(lái)越重要的地位。

1.3 軟件工程化

綜上所述，對(duì)軟件提出了越來(lái)越高的要求，如何使軟件更多更好的滿足人們的需求，如何能使軟件團(tuán)隊(duì)及時(shí)高效的交付軟件，如何能產(chǎn)生更高質(zhì)量更高可靠性的軟件，如何能花更低的成本來(lái)對(duì)軟件進(jìn)行后期維護(hù)。這些都需要對(duì)軟件進(jìn)行工程化。

2 軟件過(guò)程

當(dāng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品或構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，軟件遵循一系列可預(yù)測(cè)的步驟，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中將所遵循的步驟就稱為軟件過(guò)程。軟件過(guò)程定義了一個(gè)框架，該框架包括構(gòu)建軟件時(shí)所執(zhí)行的一系列活動(dòng)、動(dòng)作和任務(wù)的集合。這個(gè)任務(wù)集明確了將要完成的任務(wù)各個(gè)階段狀態(tài)、軟件流程、軟件開(kāi)發(fā)階段性成果和驗(yàn)收要求。軟件過(guò)程提高了軟件工程活動(dòng)的穩(wěn)定性、可控性和組織性，如果沒(méi)有過(guò)程約束，軟件活動(dòng)將變得不可控。具體來(lái)講，采用哪種軟件過(guò)程取決于軟件的特點(diǎn)。

2.1 傳統(tǒng)過(guò)程模型

增量過(guò)程模型在需要為用戶迅速提供一套功能有限的軟件產(chǎn)品，然后在后續(xù)版本中在進(jìn)行細(xì)化和擴(kuò)展功能提供了模型。在項(xiàng)目既定的期限內(nèi)要交付產(chǎn)品，增量過(guò)程模型特別有用。在第一個(gè)增量中軟件產(chǎn)品往往是核心產(chǎn)品，滿足基本需求，一些附加特性在后續(xù)的產(chǎn)品進(jìn)行增量提交。

演化過(guò)程模型是迭代的過(guò)程模型，在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中需求不斷的變化，這種模型是專門應(yīng)對(duì)不斷變化的軟件產(chǎn)品。里面包括原型開(kāi)發(fā)模型和螺旋模型。螺旋模型結(jié)合了原型的迭代性和瀑布模型的系統(tǒng)性。具有快速開(kāi)發(fā)越來(lái)越完善版本的潛力。

2.2 敏捷過(guò)程

軟件是由人組成的團(tuán)隊(duì)來(lái)開(kāi)發(fā)的，與軟件項(xiàng)目相關(guān)的各類人員通過(guò)充分的交流和有效的合作，才能成功地開(kāi)發(fā)出得到用戶滿意的軟件。由軟件項(xiàng)目相關(guān)人員和用戶共同組建成得團(tuán)隊(duì)稱之為敏捷開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，敏捷開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)與客戶的協(xié)作，通過(guò)與客戶的交流和緊密合作來(lái)發(fā)現(xiàn)用戶的需求。敏捷軟件開(kāi)發(fā)強(qiáng)調(diào)不斷地快速地向用戶提交可運(yùn)行的軟件（不一定是完整的軟件），以得到用戶的認(rèn)可。敏捷過(guò)程提倡可持續(xù)的開(kāi)發(fā)，項(xiàng)目發(fā)起者、開(kāi)發(fā)者和用戶應(yīng)能長(zhǎng)期保持恒定的速度，強(qiáng)調(diào)人的因素，需有責(zé)任感和積極向上的開(kāi)發(fā)人員和用戶容易溝通并能參與。

3 軟件方法

軟件方法為軟件開(kāi)發(fā)提供了如何做的技術(shù)，就是把現(xiàn)實(shí)世界的需求反映成軟件的模型化過(guò)程。由于軟件系統(tǒng)的大規(guī)?；蛷?fù)雜化，需求變更頻繁，使得模型化過(guò)程越來(lái)越困難。目前解決這種困難的有效方法是：結(jié)構(gòu)化方法、面向?qū)ο蠓椒?、形式化方法?/p>

3.1 結(jié)構(gòu)化方法

結(jié)構(gòu)化方法也稱為生命周期方法學(xué)或結(jié)構(gòu)化范型。采用分階段計(jì)劃和控制，以及順序?qū)嵤┑牟襟E，和各種結(jié)構(gòu)化分析和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)方式，它的特點(diǎn)是將軟件生命周期的全過(guò)程依次劃分為若干個(gè)階段，采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)來(lái)完成每個(gè)階段的任務(wù)。強(qiáng)調(diào)自頂向下順序地完成軟件開(kāi)發(fā)的各階段任務(wù)，結(jié)構(gòu)化方法要么面向行為，要么面向數(shù)據(jù)，缺乏使兩者有機(jī)結(jié)合的機(jī)制。

3.2 面向?qū)ο蠓椒?/h3>

面向?qū)ο蠓椒ê?jiǎn)稱OO方法，是一種把面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)活動(dòng)的系統(tǒng)方法。所謂面向?qū)ο缶褪腔趯?duì)象概念，以對(duì)象為中心，以類和繼承為構(gòu)造機(jī)制，來(lái)認(rèn)識(shí)、理解、刻畫(huà)客觀世界和設(shè)計(jì)、構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮幕窘Y(jié)構(gòu)可用6個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，即對(duì)象、類、屬性、消息、操作、關(guān)系。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中心是對(duì)象，每個(gè)對(duì)象中有屬性和操作，屬性和操作封裝在一個(gè)盒子里，對(duì)象之間通過(guò)傳送消息來(lái)協(xié)調(diào)工作。每個(gè)對(duì)象又進(jìn)一步抽象為類，類是對(duì)象實(shí)體的模板，對(duì)象之間的相互地位用關(guān)系表示。

4 軟件工具

軟件工具是指能支持軟件生存周期中某一階段（如系統(tǒng)定義、需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試或維護(hù)等）的需要而使用的軟件工具。早期的軟件工具主要用來(lái)輔助程序員編程，如編輯程序、編譯程序、排錯(cuò)程序等。在提出了軟件工程的概念以后，出現(xiàn)了一批軟件工具來(lái)輔助軟件工程實(shí)施，這些軟件工具涉及到軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)、管理過(guò)程中的各項(xiàng)活動(dòng)，并輔助這些活動(dòng)高質(zhì)量地進(jìn)行。如今，軟件工具重視用戶界面的設(shè)計(jì)，不斷地采用新理論和新技術(shù)，正由單個(gè)工具向多個(gè)工具集成的方向發(fā)展，且注重工具間的平滑過(guò)渡和互操作性。

軟件工具的種類繁多，很難有一種統(tǒng)一的分類方法，通常從不同的觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行分類。支持軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的工具：主要有需求分析工具、設(shè)計(jì)工具（通常還可以分為概要設(shè)計(jì)工具和詳細(xì)設(shè)計(jì)工具）、編碼工具、排錯(cuò)工具、測(cè)試工具等。

5 結(jié)束語(yǔ)

軟件工程首先是一種指導(dǎo)軟件管理和實(shí)施的先進(jìn)思想。其次，是針對(duì)軟件特點(diǎn)而建立的科學(xué)管理體系。最后，是一門學(xué)科，研究適合軟件的過(guò)程、方法和工具。它幫助我們建立有效的、平穩(wěn)的并能持續(xù)改進(jìn)的軟件過(guò)程，預(yù)防缺陷、降低成本，最終多快好省地提供優(yōu)質(zhì)的軟件產(chǎn)品或服務(wù)，為組織贏得利潤(rùn)、獲得競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]鄧人杰，馬素霞等譯.軟件工程實(shí)踐者的研究方法[M]，機(jī)械工業(yè)出版社.2014.

[2]朱少民.軟件工程導(dǎo)論[M].清華大學(xué)出版社.2009.