軟件工程技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)研究

張程乾

摘要：本文探討了軟件工程技術(shù)的發(fā)展歷程，分析了當(dāng)前主流的軟件工程技術(shù)，研究了軟件工程技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：軟件工程技術(shù)；結(jié)構(gòu)化；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0195-01

20世紀(jì)六七十年代，“軟件工程”作為一個(gè)全新的概念被北約科學(xué)委員會(huì)正式提出，旨在將人類(lèi)文明中的知識(shí)概念、技術(shù)方法等通過(guò)軟件這個(gè)載體記錄并應(yīng)用，從而提高生產(chǎn)效率與生活質(zhì)量，隨后軟件工程的發(fā)展進(jìn)入了快車(chē)道，當(dāng)前各類(lèi)軟件隨處可見(jiàn)，軟件被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)、企業(yè)辦公、日常生活等領(lǐng)域，帶來(lái)了極大的便利性，正是由于軟件的廣泛應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)效率、人們生活水平等都得到了顯著提升。軟件工程技術(shù)是開(kāi)發(fā)技術(shù)是軟件的核心，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，軟件工程技術(shù)不斷改革、發(fā)展，軟件的功能也更加系統(tǒng)、全面，朝著智能化的方向邁進(jìn)。

1 軟件工程技術(shù)的發(fā)展歷程

在軟件工程技術(shù)的發(fā)展歷程中，有三次具有里程碑意義的革新，極大的推動(dòng)了軟件工程的發(fā)展，很多技術(shù)原理與開(kāi)發(fā)理念影響至今。20年代六七十年代，隨著一些高級(jí)語(yǔ)言的不斷應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上誕生了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，同時(shí)誕生了相關(guān)的開(kāi)發(fā)工具；隨后在上世紀(jì)的八十年代初，計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（即case）應(yīng)用而生，case是集圖形處理技術(shù)、程序生成技術(shù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和各類(lèi)開(kāi)發(fā)工具與一體的開(kāi)發(fā)技術(shù)，簡(jiǎn)而言之就是軟件工具與開(kāi)發(fā)方法的集成化工具系統(tǒng)；隨后，面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)技術(shù)橫空出世，使得軟件工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步提速，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法將對(duì)象作為設(shè)計(jì)基本單元，將程序與數(shù)據(jù)內(nèi)封其中，提升了軟件的靈活性與擴(kuò)展性，正因如此，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法迅速成為主流設(shè)計(jì)方法。隨著人工智能技術(shù)的崛起，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中也融合了人工智能相關(guān)技術(shù)。

2 當(dāng)前主流的軟件工程技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法是以模塊為單元進(jìn)行，在這種開(kāi)發(fā)方法中，只有三種基本的程序結(jié)構(gòu)，即順序、選擇與循環(huán)，這三種基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)整合、嵌套等，最終形成復(fù)雜的設(shè)計(jì)程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法起源于對(duì)無(wú)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句的爭(zhēng)論，同時(shí)更是對(duì)軟件設(shè)計(jì)理念的更新，隨著人們對(duì)于軟件需求的提升，程序的可維護(hù)性、可讀性、清晰性等方面需要進(jìn)一步提升，需要對(duì)基本的語(yǔ)句、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行規(guī)范，將程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)從過(guò)分追求編程技巧轉(zhuǎn)化到軟件的實(shí)用功能上。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的精髓是當(dāng)面對(duì)一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的時(shí)候，將問(wèn)題按照自上而下、逐層細(xì)化的原則進(jìn)行分解，將整體步驟分解為結(jié)構(gòu)化程序框圖，即在每一層與每一階段都通過(guò)順序、選擇、循環(huán)這三種基本控制構(gòu)造來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，這樣的話就可以將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，而且每一層的基本構(gòu)造都固定化，這樣就顯著提升了程序的可讀性、清晰度等。在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)化分析是其中的關(guān)鍵技術(shù)，分析過(guò)程中遵循分解與抽象的原則，按照數(shù)據(jù)計(jì)算需求與流程，定義系統(tǒng)各功能模塊，這是程序設(shè)計(jì)第一步；接下來(lái)就要分析階段確定的數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)化為軟件系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)。需要注意的是結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)實(shí)施的“單入口單出口”的結(jié)構(gòu)，整體思路清楚，目標(biāo)明確，設(shè)計(jì)工作階段性非常強(qiáng)，有利于進(jìn)度管理與進(jìn)度控制，各個(gè)模塊之間互相獨(dú)立，互不影響，這提升了程序的可擴(kuò)展性；但是該設(shè)計(jì)方法存在開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、難以適應(yīng)需求變化等相關(guān)缺陷。

2.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法

面向?qū)ο蟮某霭l(fā)點(diǎn)和基本原則是盡可能的模擬人類(lèi)習(xí)慣的思維方式，使開(kāi)發(fā)軟件的方法、過(guò)程盡可能的接近人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界解決問(wèn)題的方法與過(guò)程，將程序看成是互相獨(dú)立對(duì)象的集合，而不是一系列的過(guò)程或函數(shù)的集合。

著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家尼古拉斯—沃斯曾提出“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”的著名公式，從宏觀角度上講，“程序=對(duì)象+消息”，在IT領(lǐng)域，數(shù)據(jù)就是一個(gè)個(gè)二進(jìn)制數(shù)字的排列組合，代碼執(zhí)行流程就是前文提到的順序、選擇、循環(huán)等基本結(jié)構(gòu)的組合，計(jì)算機(jī)在運(yùn)算過(guò)程中即利用上述基本程序結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合，面向?qū)ο笾械摹皩?duì)象”具體是指利用合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)組合形成數(shù)量更少的信息單元，這些單元就是對(duì)象，面向?qū)ο蟮谋举|(zhì)就是使對(duì)象具有多種狀態(tài)，把不同對(duì)象按照同一特性進(jìn)行歸納，統(tǒng)一處理，也就是將數(shù)據(jù)模型與處理模型合二為一，將屬性與方法封裝在同一個(gè)對(duì)象中，因此程序的結(jié)構(gòu)就變換成了“程序=基于對(duì)象操作的算法+以對(duì)象為最小單位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，通過(guò)封裝可以有效減少操作力度與問(wèn)題復(fù)雜程度。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法實(shí)際上模擬了對(duì)象之間的通信，基于面向?qū)ο蠖_(kāi)發(fā)的軟件都是采用交互式的方式，由消息驅(qū)動(dòng)控制。

3 軟件工程技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

為了方便生產(chǎn)生活，當(dāng)前隨著人們對(duì)計(jì)算機(jī)軟件要求越來(lái)越高，落后的軟件方式無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的計(jì)算機(jī)軟件需求，歷史上數(shù)次爆發(fā)軟件危機(jī)，軟件危機(jī)也推動(dòng)了軟件工程技術(shù)的不斷變革與創(chuàng)新。當(dāng)前軟件工程也面臨一些發(fā)展瓶頸，例如開(kāi)發(fā)過(guò)程復(fù)雜繁瑣、產(chǎn)生大量難以維護(hù)的文檔、無(wú)法及時(shí)對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的變化進(jìn)行有效的反饋以及人們期望軟件更加智能甚至能完全替代人類(lèi)工作等等[1]。軟件工程技術(shù)的發(fā)展遵循開(kāi)發(fā)維護(hù)成本低、用戶(hù)體驗(yàn)感覺(jué)好、可移植性與兼容性高的方向，具體來(lái)講即如下趨勢(shì)：

3.1 更加開(kāi)放的發(fā)展環(huán)境

未來(lái)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)將會(huì)是一個(gè)集豐富的軟件資源與開(kāi)放動(dòng)態(tài)多變特性的框架，開(kāi)發(fā)活動(dòng)集中在基礎(chǔ)軟件資源的組合，通過(guò)初步組合后的系統(tǒng)將會(huì)對(duì)照客戶(hù)需求進(jìn)行優(yōu)化、整理；同時(shí)用戶(hù)對(duì)于軟件需求呈現(xiàn)出多樣性的趨勢(shì)，因此對(duì)于程序正確性的判斷標(biāo)準(zhǔn)不再是單一的，而是一個(gè)偏序集，軟件體系結(jié)構(gòu)側(cè)重點(diǎn)從基于實(shí)體的結(jié)構(gòu)分解轉(zhuǎn)變?yōu)榛趨f(xié)同的實(shí)體聚合，軟件生產(chǎn)過(guò)程和環(huán)境的變化導(dǎo)致基于Internet 的面向用戶(hù)的虛擬工廠的形成[2]。在這種背景下，對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)周期，傳統(tǒng)固定的軟件開(kāi)發(fā)周期這一概念需要調(diào)整為“大生命周期”。

3.2 軟件的開(kāi)放方法朝著智能化的方向發(fā)展

軟件開(kāi)發(fā)方法將朝著智能化的方向發(fā)展，例如敏捷（Agile）軟件開(kāi)發(fā)方法，就是以人為核心，采用迭代與循序漸進(jìn)的方法將大項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為小項(xiàng)目并分別完成個(gè)小項(xiàng)目，這就大大提升了軟件對(duì)于外部條件變化的適應(yīng)性，再比如面向Agent的軟件開(kāi)發(fā)方法，該方法是指駐留在某一環(huán)境中，具有靈活自主性這一行為特征的軟件系統(tǒng)，Agent的軟件開(kāi)發(fā)方法對(duì)于現(xiàn)實(shí)的模擬要比面向?qū)ο箝_(kāi)放方法更加自然、真實(shí)，此處所指的靈活自主性具體是指反應(yīng)性、主動(dòng)性與社會(huì)性，其中反應(yīng)性具體是指能夠感受所處環(huán)境的變化并做出相應(yīng)的反應(yīng)；而所謂的主動(dòng)性具體是指能夠自動(dòng)生產(chǎn)目標(biāo)，并針對(duì)這一目標(biāo)采取相關(guān)動(dòng)作；社會(huì)性具體是指可以進(jìn)行人機(jī)交互。這些都是智能化發(fā)展趨勢(shì)的體現(xiàn)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

軟件工程技術(shù)不斷革新，在軟件工程技術(shù)的推動(dòng)下，信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，人們對(duì)于軟件的依賴(lài)程度越來(lái)越高，更加開(kāi)放的發(fā)展環(huán)境與更加智能化的開(kāi)發(fā)技術(shù)將會(huì)是軟件工程技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，我們有理由相信，未來(lái)軟件工程將會(huì)不斷給人類(lèi)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)驚喜。

參考文獻(xiàn)

[1]李輝.軟件工程開(kāi)發(fā)方法的現(xiàn)狀與展望[J].福建廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，（3）：59-63.

[2]楊芙清.軟件工程技術(shù)發(fā)展思索[J].軟件學(xué)報(bào)，2005，（1）：1-7.

[3]孫亮.面向?qū)ο笈c面向Agent的軟件開(kāi)發(fā)方法研究綜述[J].科技信息（科學(xué)教研），2007，（27）：57-58+95.