淺議軟件工程及其最基本的概念

王宇恒 班雪 韓軍 黃明炯 史建軍

摘 要：B.W.Boehm認為軟件工程就是運用現(xiàn)代科學技術(shù)知識來設(shè)計并構(gòu)造計算機程序及為開發(fā)、運行和維護這些程序所必須的相關(guān)文件資料。這里對“設(shè)計”一詞應(yīng)有廣義的理解，它包括軟件的需求分析和對軟件進行修改時所進行的再設(shè)計活動。

關(guān)鍵詞：淺議 軟件工程 基本概念

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-8882（2014）10-127-01

一、軟件工程的認識

IEEE說：“軟件工程是開發(fā)、運行、維護和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法”，其中，“軟件”是計算機程序、方法、規(guī)則、相關(guān)的文檔資料以及在計算機上運行時所必需的數(shù)據(jù)。Fairley給出的軟件工程的定義為：軟件工程學為在成本限額以內(nèi)按時完成開發(fā)和修改軟件產(chǎn)品所需的系統(tǒng)生產(chǎn)和維護的技術(shù)與管理的科學。由此可見，軟件工程包括3個基本要素：方法、工具和過程。首先，軟件工程方法為軟件開發(fā)提供了“如何做”的技術(shù)。它包括多方面的任務(wù)，如項目計劃與估算、軟件系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、算法的設(shè)計、編碼、測試以及維護等。軟件工程常采用某種特殊的語言或圖形的表達方法以及一套質(zhì)量保證的標準。其次，軟件工具為軟件工程方法提供了自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境。有人把諸多工具集成起來，使得一種工具產(chǎn)生的信息可以為其他的工具所使用，這樣建立起一種稱之為計算機輔助軟件工程（CASE）的軟件開發(fā)支撐系統(tǒng)。CASE將各種軟件工具、開發(fā)機器和存放開發(fā)過程信息的工程數(shù)據(jù)庫組合起來形成一個軟件工程環(huán)境。另外，軟件工程的過程則是將軟件工程的方法和工具綜合起來以達到合理、及時地進行計算機軟件開發(fā)的目的。過程定義了方法使用的順序，要求交付的文檔資料，為保證質(zhì)量和協(xié)調(diào)變更所需要的管理及軟件開發(fā)各個階段完成的里程碑。組織實施軟件工程項目，從技術(shù)上和管理上采取了多項措施以后，最終希望得到項目的成功。所謂成功指的是達到以下幾個主要目標：較低的開發(fā)成本，達到要求的軟件功能，取得較好的軟件性能，開發(fā)的軟件易于移植，需要較低的維護費用，能按時完成開發(fā)工作，及時交付使用等。

二、軟件工程項目的實施

在軟件項目開發(fā)之前，針對不同的工作目標制定不同類型的工作計劃，對項目實施計劃進行可行性研究。主要包括下述任務(wù)：第一，經(jīng)濟可行性。分析能否做到以最小投入成本得到最佳經(jīng)濟收益，做出立即投入、推遲開發(fā)或不值得開發(fā)的選擇。如果可行，做出開發(fā)進度安排。第二，技術(shù)可行性。分析使用現(xiàn)有的技術(shù)能否實現(xiàn)系統(tǒng)，能否解決系統(tǒng)技術(shù)難點，系統(tǒng)對技術(shù)人員有什么要求，硬件能否配套等其它技術(shù)冒險的各種因素。第三，社會（法律）可行性。分析開發(fā)系統(tǒng)是否符合當前社會生產(chǎn)經(jīng)營體制及法律法規(guī)的要求。需求分析和定義對開發(fā)軟件提出的需求進行分析并給出詳細的定義。軟件開發(fā)人員和用戶共同討論決定哪些需求是可以滿足的，并對其加以確切的描述，然后編寫出軟件需求說明書或系統(tǒng)功能說明書及初步的系統(tǒng)用戶手冊，提交管理機構(gòu)評審。設(shè)計是軟件工程的核心，就是把需求變換成為軟件的具體方案，軟件設(shè)計一般分為總體設(shè)計和詳細設(shè)計兩個階段，總體設(shè)計是根據(jù)需求所得到的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，導(dǎo)出軟件模塊結(jié)構(gòu)；詳細設(shè)計是使用表格、圖形或自然語言等詳細設(shè)計工具，按照模塊設(shè)計準則進行軟件各個模塊的具體過程的描述，如模塊的分解與合并、低耦合性、高內(nèi)聚性的特點，以及模塊的作用、控制范圍、復(fù)雜性和接口，按步驟進行設(shè)計 程序編寫（軟件編碼）把用戶的要求變?yōu)橛嬎銠C能夠接受的形式，為每個模塊編寫程序，即寫成以某一種特定程序設(shè)計語言表示的源程序清單。自然，寫出的程序應(yīng)當是結(jié)構(gòu)良好、清晰易讀又與設(shè)計一致。測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，其主要方式是在設(shè)計測試用例的基礎(chǔ)上檢驗軟件的各個組成部分，一般采用黑盒法和白盒法。所謂黑盒法是根據(jù)程序的物理特性，測試每一個功能是否達到預(yù)期的要求，白盒法則是根據(jù)程序的邏輯結(jié)構(gòu)，進行目標測試。無論黑盒法還是白盒法都要設(shè)計測試用例，按照單元測試、組裝測試、確認測試、系統(tǒng)測試、人工測試的步驟，對模塊功能、接口、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成進行測試。最后按規(guī)定的各項需求，逐漸進行有效性測試，決定已開發(fā)的軟件是否合格，能否交付用戶使用。已交付的軟件投入正式使用便進入運行階段。這一階段可能持續(xù)若干甚至幾十年。軟件在運行過程中需要不斷診斷、進行修改，包括改正性維護、適應(yīng)性維護、完善性維護和預(yù)防性維護。維護的重要性在逐年提高。這一階段是軟件工程的最后一個階段，也是最重要階段，應(yīng)給予足夠的重視。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是應(yīng)用較為廣泛的多用戶共享資源，具有通用、獨立、冗余少、安全、完整的特性，因此，在進行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)采用軟件工程的方法。主要是對數(shù)據(jù)管理、庫結(jié)構(gòu)設(shè)計與建立、系統(tǒng)設(shè)計、語言的選擇與設(shè)計、實用程序的編寫、功能模塊的設(shè)計等方面應(yīng)用軟件工程的理論和方法。

結(jié)語：隨著軟件規(guī)模的迅速增長，軟件系統(tǒng)越來越龐大，軟件的可開發(fā)性與可維護性已成為IT界和管理界關(guān)注的課題。傳統(tǒng)的開發(fā)模式已不能滿足時刻變化的用戶需求，所以軟件開發(fā)人員不得不尋找一種全新的、高效率的軟件開發(fā)方法。RUP（Rational Unified Process，統(tǒng)一軟件過程）是一種新的軟件開發(fā)方法，該方法正是結(jié)合用戶需求與軟件開發(fā)而提出的一種循環(huán)開發(fā)過程。它是由Rational公司定義，在統(tǒng)一建模語言基礎(chǔ)上，以體系結(jié)構(gòu)為中心，通過用例驅(qū)動與風險驅(qū)動相組合的迭代式開發(fā)過程。

參考文獻：

[1]鄭人杰.軟件工程[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]張海藩.軟件工程導(dǎo)論[M].北京：清華大學出版社，2013.

作者簡介：王宇恒（1992-），漢，本科，研究方向：軟件相關(guān)專業(yè)；班雪（1992-），布依族，本科，研究方向：軟件相關(guān)專業(yè)；韓軍（1989-），撒拉族，本科，研究方向：軟件相關(guān)專業(yè)；黃明炯（1993-），苗族，本科，研究方向：軟件相關(guān)專業(yè)；史建軍（1991-），男，漢族，本科，研究方向：軟件相關(guān)專業(yè)。