計算機應用軟件自動化開發技術分析

盧 泉

（江蘇龍威中科技術有限公司 江蘇 連云港 222000）

0 引言

軟件開發是根據用戶的要求，對整個軟件系統或系統中軟件部分進行建造的過程。計算機應用軟件是可以人為操作的虛擬平臺，能幫助人們完成大量的、復雜的工作任務，以提高工作效率和質量[1]。得益于自動化組裝技術的發展，應用軟件的開發從傳統模式逐漸轉變為自動化模式，在這個過程中節約了大量人力成本，不僅提高了軟件生成效率，而且用戶的個性化需求也得到了滿足。尤其是人工智能（artificial intelligence，AI）的快速發展與進步，將其應用在軟件開發上，重塑了開發流程，降低了專業門檻，甚至每個人均可以開發軟件。在此背景下，軟件開發人員應該積極適應新環境，一方面關注自動化技術的發展運用，把更多精力放到不易被自動化替代的領域；另一方面要從單一的程序或平臺，轉變為多種軟件系統協同工作的模式。為此本文結合實踐，對自動化開發技術在計算機應用軟件開發中的運用進行探討。

1 計算機應用軟件開發的流程和原則

1.1 軟件開發流程

計算機應用軟件的開發流程是：計劃→分析→設計→編碼→測試。其中，計劃是了解現實環境和用戶需求，論證項目可行性，初步制定開發任務。分析是對軟件開發過程有一個大體設想，利用專業的開發語言精準表達出用戶的需求。設計分為概要設計、詳細設計2個階段，前者注重整個結構，后者注重程序、算法、數據結構等。編碼是把軟件設計方案轉變為計算機可識別的程序，是軟件開發的核心環節。測試是為了發現軟件開發中的錯誤，降低試錯成本，完善軟件功能，優化后期使用體驗。

1.2 軟件開發原則

軟件開發常用的方法有瀑布式開發、螺旋式開發（圖1）、迭代式開發等。不論采用哪種開發方法，均要遵循以下原則：①規范性。應用軟件的開發過程，要遵循客觀規律，結合現實條件，滿足技術標準要求，確保開發完成的應用軟件能合理應用。在實踐中，應用軟件的開發既要滿足用戶的需求，又要考慮到用戶的使用習慣，如此才能提高軟件的實用性。②精簡性。應用軟件的結構和功能方面，在滿足用戶需求的前提下，不論是開發指令、還是操作步驟均要簡化。一方面，在編碼過程中能提高效率，減少人為性差錯；另一方面在軟件使用期間，方便進行維護、拓展與升級，擴大運行空間[2]。③方便維護。應用軟件在開發中，方便維護也是開發人員要考慮的問題。要想做到這一點，應合理設計接口，預設維護方式，方便與系統、其他軟件相對接，最大程度上降低軟件的維護難度。

圖1 應用軟件螺旋式開發模型示意圖

2 計算機應用軟件自動化開發方法

計算機應用軟件的自動化開發，主要包括組件開發、流程設計、系統安裝3個環節。要求開發人員結合實際情況，對各個環節的工作加強控制，以保證軟件開發質量。

2.1 組件開發

對應用軟件進行拆分，能得到多個系統組件，因此應用軟件的自動化開發，重點在于這些組件的開發設計。一方面，開發人員要滿足用戶的具體需求；另一方面，要分析軟件的類型，選擇合適的自動生成方式。組件開發的技術要點包括：1）整合信息數據資源，將其建成數據庫，確保組件自動生成期間需要的數據資源均在其中。2）設計組件自動生成程序，系統按照這個程序規范執行，就能完成組件的生成任務。3）開發人員根據實際需求，設置關鍵技術參數，確保組件功能正常運行。4）在測試過程中，檢驗組件的功能、安全性、穩定性，及時發現問題缺陷，在此基礎上進行修改、完善。

2.2 流程設計

如今，信息技術已經在各行各業普及應用，改變了人們的生活習慣。由于數據信息更加復雜，呈現出海量增長趨勢，應用軟件的運行流程也變得復雜，提高了軟件開發人員的工作難度。針對這一問題，開發人員應優化軟件的流程設計，提高自動化開發效率和質量。雖然應用軟件的類型不同，但功能操作上具有共性，通過控制關鍵技術節點，實現軟件的運行功能。基于此，開發人員在應用軟件自動化開發過程中，首先要了解軟件的運行流程，然后對流程進行調整與優化，在滿足用戶使用需求的同時，提高軟件的運行可靠性[3]。

2.3 系統安裝

應用軟件開發完成后，可采用自動化技術進行安裝，在這個過程中技術人員進行監督管理即可。考慮到應用軟件的自動化開發技術尚不成熟，完全放手自動化安裝可能會出現問題，監督管理的目的是及時發現問題，并采取有效的處理方法。向計算機系統安裝應用軟件時，應注意格式轉換，確保系統與軟件具有良好的相容性，以便應用軟件的功能全面發揮出來。以防火墻為例，安裝軟件時必須獲取運行權限，否則會影響軟件的安裝與運行。

3 計算機應用軟件自動化開發平臺的構建

計算機應用軟件的自動化開發，需要對應的開發平臺，主要包括業務組件生成器、業務組件設計流程器、應用系統組裝器。

3.1 業務組件生成器

業務組件生成器由4個部分組成：數據庫、處理體制、拓展機制和圖像化輸入界面。業務流程會產生大量數據信息，處理體制可對組件進行自動化生成、執行和存儲。圖像化輸入界面中，則記錄了業主的基本信息，如個人資料、服務內容等。

3.2 業務組件設計流程器

業務組件設計流程器的功能，是設計、管理業務流程，由應用庫、管理流程、圖形化業務流程設計界面構成。其中，應用庫主要用來存儲應用程序，記錄了流程細節，能實現軟件應用功能。結合實踐，應用庫分為多種類型，如Java、Web、腳本、外部應用等。管理流程負責各種業務流程的管理，還能對流程細節提供優化方案，促使業務流程更加符合用戶的實際情況。一般來說，會根據用戶的需求和要求，對管理流程設限，加入內置應用有助于進行個性化開發，并且拓展應用形式。

3.3 應用系統組裝器

應用系統組裝器具有媒介作用，應用軟件在配置過程中，可將各個部位的軟件聯系起來，方便統一管理。該組裝器圍繞著業務流程，在關鍵工作點上進行安裝，一方面能實現各個軟件的信息共享，另一方面可以提高組裝效率。

4 AI在計算機應用軟件開發中的運用

AI是計算機科學的一個分支，將其運用在應用軟件的開發中，能進一步提高軟件開發技術的可行性，降低軟件維護工作難度。以神經網絡（neural networks，NNs）、專家系統、人工免疫、Agent技術為例，在計算機應用軟件開發中的運用進行介紹。

4.1 NNs

NNs的本質，是大規模并行分布處理器，具備多個信息處理單元模塊，這些單元模塊既可獨立運行，也能協同運行[4]。在信息組織、處理、存儲等功能上，NNs與人腦的作用類似，能對不同類別的信息進行同時處理。將其運用在應用軟件的自動化開發上，能顯著提高工作效率，高信息安全程度，以及能精準識別可能出現的安全風險。在應用軟件開發過程中，基于NNs的支持下，將循環網絡、入侵檢測、多層感知等新技術運用其中，能建成完善的入侵檢測NNs系統，提高風險識別速度和檢測功能的精準度。

4.2 專家系統

專家系統是一個智能化的程序系統，包含了大量專家水平的知識與經驗，通過推理判斷做出科學的決策，從而解決復雜問題，其控制原理如圖2所示。專家系統在應用軟件自動化開發中的運用，集中在設置誤用分析環節，能進一步完善入侵檢測系統，對用戶的操作進行實時監測，從而保證軟件穩定運行，優化用戶的使用體驗。以NIDIS技術為例，采用新型統計計算方法，可對應用軟件的異常操作進行檢驗，具有豐富的入侵場景編碼和分析模型。通過收集用戶的操作行為數據，與數據庫中的數據進行比對，超過閾值就判定為入侵行為，及時開啟安全防護系統，保證軟件開發運行環境的安全性。

圖2 專家系統的控制原理圖

4.3 人工免疫

計算機網絡是一個龐雜的結構，由于數據信息海量化，網絡管理工作具有較高的難度。因此，應用軟件在開發與運行環節，威脅安全性的因素較多。人工免疫以病毒識別與殺毒為核心，進一步增強了識別與殺毒功能，確保軟件開發環節不受影響，提高軟件的后續運行效率，保護相關數據信息。人工免疫技術在實際運用中，主要包括否定選擇、克隆選擇、基因庫3個環節。其中基因庫的作用是在軟件運行中，對入侵行為進行檢測，在反復訓練中提高病毒識別能力。當同樣的病毒再次出現時，就能精準識別，提高軟件的安全防護性能。

4.4 Agent技術

Agent技術是解決新的分布式應用問題的有效途徑，利用傳感器感知應用軟件所處的環境，促使各項任務自動化執行，并根據外界環境的變化做出針對性的反應。Agent技術常用于軟件安全防御系統中，能感知各類軟件的運行情況。在應用軟件的自動化開發環節，Agent技術的運用能優化流程設計，提高軟件的環境感知能力，及時準確識別安全隱患，確保自動化開發任務順利執行[5]。在服務器上安裝Agent插件后，安全防護功能進一步提高。Agent插件用于安全防護的功能對比，見表1。

表1 Agent插件用于安全防護的功能對比

5 集成測試自動化框架在計算機應用軟件測試中的運用

集成測試自動化框架（integrated test automation framework，ITAF）能滿足應用軟件的接口測試與功能測試要求，這在以往實踐中已經得到驗證[6-7]。本文基于TestStack.White技術下搭建ITAF，可實現軟件測試過程的自動化，成為應用軟件自動化開發中的一個得力助手。

5.1 ITAF與人工測試比較

以某計算機應用軟件為例，使用ITAF進行自動化測試，顯著降低了測試成本。值得注意的是，由于應用軟件中有部分場景不適合自動化測試，因此自動化測試的覆蓋率無法達到100%。將ITAF用于自動化測試，首先要由專業技術人員進行開發，消耗時長約為480 h；開發后執行自動化測試，消耗時長平均為8 h，相較于人工測試具有明顯優勢，ITAF測試與人工測試的耗時比較見表2。分析可見，運用ITAF自動化測試的計算機應用軟件，能明顯降低人力成本，縮短項目的開發周期。

表2 ITAF測試與人工測試的耗時比較

5.2 ITAF與TAF比較

TAF是早期的一套自動化測試系統，與ITAF相比不支持API測試、不支持框架自身單元測試，總體性能一般[8]。在ITAF應用之前，應用軟件接口測試一般使用SoapUI工具，整個測試過程分開、獨立進行，然后經系統集成，導致整個測試過程操作復雜，成本較高。ITAF的運用彌補了TAF的缺陷，測試過程自動化、一體化完成，同等規模的測試用例下花費的時間更短。在實際測試項目中，UI冒煙測試選擇100個用例，TAF用時約為6 h，ITAF用時僅需1 h；端到端回歸測試選擇1 000個用例，TAF不支持自動化測試，ITAF用時為2 h；API冒煙測試選擇50個用例，TAF用時約為1 h，ITAF用時僅需0.1 h；API回歸測試選擇4 000個用例，TAF用時約為80 h，ITAF用時僅需5 h。ITAF與TAF的應用效果比較，見表3。

表3 ITAF與TAF的應用效果比較

6 結語

綜上所述，將自動化開發技術運用在計算機應用軟件的開發上是一個重要發展趨勢，能提高開發工作效率，提供更加安全地開發運行環境。本文介紹了應用軟件自動化開發方法和開發平臺的構建，旨在為同業人員提供參考。

在未來，隨著AI技術的進一步發展，以NNs、專家系統、人工免疫、Agent技術等為代表的AI，在計算機應用軟件開發、運行與維護中的運用更為廣泛，可實現降本增效的目標。