從方法學的角度剖析軟件工程

劉 燕 劉 巖

（中國電子科技集團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

計算機軟件是由專業(yè)人員開發(fā)并長期維護的軟件產品，是指計算機系統中的程序、數據及其文檔。完整的軟件產品包括：可以在各種不同規(guī)模及體系結構的計算機上運行的程序，程序運行過程中產生的各種結果，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。在現代社會中，軟件應用于多個方面。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)、工程和科學所必需的技術，軟件促進了新科技的發(fā)展，如：納米技術、基因工程、通信工程，也轉變了傳統的生活方式，如：電子商務。這些應用促進了經濟和社會的發(fā)展，也提高了工作和生活效率。

1.2 軟件面臨的挑戰(zhàn)

為了構建能夠適應越來越快發(fā)展的軟件產品，就必須認識的以下幾個問題：

（1）軟件已深入到我們生活的各個方面，人們對軟件提出了越來越多的功能需求。

（2）隨著軟件功能的越來越強大，過去可以由一個或幾個人來構建的計算機軟件，現在需要一個龐大的團隊來實現。

（3）個人和企業(yè)越來越依賴計算機軟件，計算機軟件的質量可靠性提上了越來越重要的地位。

1.3 軟件工程化

綜上所述，對軟件提出了越來越高的要求，如何使軟件更多更好的滿足人們的需求，如何能使軟件團隊及時高效的交付軟件，如何能產生更高質量更高可靠性的軟件，如何能花更低的成本來對軟件進行后期維護。這些都需要對軟件進行工程化。

2 軟件過程

當開發(fā)產品或構建系統時，軟件遵循一系列可預測的步驟，軟件開發(fā)過程中將所遵循的步驟就稱為軟件過程。軟件過程定義了一個框架，該框架包括構建軟件時所執(zhí)行的一系列活動、動作和任務的集合。這個任務集明確了將要完成的任務各個階段狀態(tài)、軟件流程、軟件開發(fā)階段性成果和驗收要求。軟件過程提高了軟件工程活動的穩(wěn)定性、可控性和組織性，如果沒有過程約束，軟件活動將變得不可控。具體來講，采用哪種軟件過程取決于軟件的特點。

2.1 傳統過程模型

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

演化過程模型是迭代的過程模型，在軟件開發(fā)過程中需求不斷的變化，這種模型是專門應對不斷變化的軟件產品。里面包括原型開發(fā)模型和螺旋模型。螺旋模型結合了原型的迭代性和瀑布模型的系統性。具有快速開發(fā)越來越完善版本的潛力。

2.2 敏捷過程

軟件是由人組成的團隊來開發(fā)的，與軟件項目相關的各類人員通過充分的交流和有效的合作，才能成功地開發(fā)出得到用戶滿意的軟件。由軟件項目相關人員和用戶共同組建成得團隊稱之為敏捷開發(fā)團隊，敏捷開發(fā)團隊強調與客戶的協作，通過與客戶的交流和緊密合作來發(fā)現用戶的需求。敏捷軟件開發(fā)強調不斷地快速地向用戶提交可運行的軟件（不一定是完整的軟件），以得到用戶的認可。敏捷過程提倡可持續(xù)的開發(fā)，項目發(fā)起者、開發(fā)者和用戶應能長期保持恒定的速度，強調人的因素，需有責任感和積極向上的開發(fā)人員和用戶容易溝通并能參與。

3 軟件方法

軟件方法為軟件開發(fā)提供了如何做的技術，就是把現實世界的需求反映成軟件的模型化過程。由于軟件系統的大規(guī)模化和復雜化，需求變更頻繁，使得模型化過程越來越困難。目前解決這種困難的有效方法是：結構化方法、面向對象方法、形式化方法。

3.1 結構化方法

結構化方法也稱為生命周期方法學或結構化范型。采用分階段計劃和控制，以及順序實施的步驟，和各種結構化分析和結構化設計技術的軟件開發(fā)方式，它的特點是將軟件生命周期的全過程依次劃分為若干個階段，采用結構化技術來完成每個階段的任務。強調自頂向下順序地完成軟件開發(fā)的各階段任務，結構化方法要么面向行為，要么面向數據，缺乏使兩者有機結合的機制。

3.2 面向對象方法

面向對象方法簡稱OO方法，是一種把面向對象的思想應用于軟件開發(fā)過程中，指導開發(fā)活動的系統方法。所謂面向對象就是基于對象概念，以對象為中心，以類和繼承為構造機制，來認識、理解、刻畫客觀世界和設計、構建相應的軟件系統。面向對象的基本結構可用6個術語來描述，即對象、類、屬性、消息、操作、關系。系統的結構中心是對象，每個對象中有屬性和操作，屬性和操作封裝在一個盒子里，對象之間通過傳送消息來協調工作。每個對象又進一步抽象為類，類是對象實體的模板，對象之間的相互地位用關系表示。

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（如系統定義、需求分析、設計、編碼、測試或維護等）的需要而使用的軟件工具。早期的軟件工具主要用來輔助程序員編程，如編輯程序、編譯程序、排錯程序等。在提出了軟件工程的概念以后，出現了一批軟件工具來輔助軟件工程實施，這些軟件工具涉及到軟件開發(fā)、維護、管理過程中的各項活動，并輔助這些活動高質量地進行。如今，軟件工具重視用戶界面的設計，不斷地采用新理論和新技術，正由單個工具向多個工具集成的方向發(fā)展，且注重工具間的平滑過渡和互操作性。

軟件工具的種類繁多，很難有一種統一的分類方法，通常從不同的觀點來進行分類。支持軟件開發(fā)過程的工具：主要有需求分析工具、設計工具（通常還可以分為概要設計工具和詳細設計工具）、編碼工具、排錯工具、測試工具等。

5 結束語

軟件工程首先是一種指導軟件管理和實施的先進思想。其次，是針對軟件特點而建立的科學管理體系。最后，是一門學科，研究適合軟件的過程、方法和工具。它幫助我們建立有效的、平穩(wěn)的并能持續(xù)改進的軟件過程，預防缺陷、降低成本，最終多快好省地提供優(yōu)質的軟件產品或服務，為組織贏得利潤、獲得競爭力。

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

[2]朱少民.軟件工程導論[M].清華大學出版社.2009.