學習體會:高教自考軟件工程課程概說總結
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未知2
學習方法
未接觸軟件工程之前一直都很想學這門課程,因為覺得這門課很NB,是那些有工程師稱號的高手才擺弄的東西。但學過之后,最大的感觸卻是:軟件工程方法一定要從娃娃抓起,否則到了后面壞習慣已經養成后再回過頭來修正,那絕對是地獄般的磨難。下面就是我在近兩個月的學習中一些總結和體會,希望對后來者有所補益。由于是初學這門課程,難免淺薄和有所錯漏,還望大家多多指教。
軟件工程的由來
據說上個世紀60年代的程序員都是天才,寫程式就像寫日記一樣,吃過晚飯沒事干隨手就可以寫幾個出來玩,第二天還可以拿去賣錢。所以那時候程序員在大家眼中,跟那些搞美術,音樂的是一類的,被稱為“藝術家”。
但事過境遷,就像任何人都不會嫌錢多一樣,永遠都不會有人嫌CPU快的。于是,隨之而來的就是硬件的迅猛發展和越來越變態的軟件。記得以前常去同學家拷游戲,通常幾張軟盤就可以搞定,而現在的游戲,兩三張CD-ROM都算少的了。像如此龐大復雜的怪物,就算你是如何的天才,一個人肯定是搞不定的,否則,等你把程式寫出來,人家Intel連奔騰N都開發出來了。既要開發大型的軟件還要追求速度(這樣才能賺錢),于是很自然地,合作的概念被提了出來。
在開始合作的初期,由于大家都習慣了當很有個性的“藝術家”,結果可想而知,一個是畢加索派的,而另一個是意大利印象派的,再加上一個畫潑墨山水畫的,要是像這樣湊出來的東西都能不出問題的話,那么Bill早就轉行了。所以,那時侯的大型軟件,據說“藍屏”比WINDOWS 98還多。
馬克思告訴我們,萬物都是從量變到質變的。隨著問題的不斷涌現,一些master們開始嘗試去總結經驗,并歸納了一些規范去指導軟件的分析,設計,實現,測試,維護,人員交流協作,項目預算及時限控制等方方面面,這就是軟件工程的前身。
軟件工程到現在已發展了30多年,可以說是相當成熟的了。現在開發軟件,據說都是一大幫人排排坐,按著一整套的規章制度來干活。于是,軟件開發成了“工程”,程序員也就淪為“工人”了。
最初提出問題的是Dijkstra.他于1968年寫給ACM的一封題為Goto Statement Considered Harmful 的信中,指出了GOTO語句的負面作用,并提出了解決之道,其引發的一系列效應最終帶來了軟件工程的誕生。
軟件工程的核心
無論是在上個世紀還是在現在,軟件開發所涉及的工作基本上都沒有變化,它們都起始于一個實際需要或某個靈感,然后就是分析,設計,編碼,調試,維護。這些任務以某種方式動態地結合起來就構成了軟件開發的整個過程,這就是所謂的“軟件開發周期”。
但對于這些工作,具體怎樣做,什么時候做,每個人都有自己的一套方式,甚至有的人有幾套方式。這樣,當幾個人合在一起干活的時候,最終的結果就只能是一片混亂。所以就需要一套規則,大家都按規則來辦事,問題就會少得多。好的規則就叫做規范,規范都是由一些master們根據經驗總結的,又經過長時間的歷練,不斷地被補充修正,可以說都是精華,按照規范來干活,對于提高軟件質量和工作效率自然大有幫助。
而軟件工程,說白了,就是這樣一套用于軟件的團隊開發,以提高軟件質量和程序員工作效率為目的的規范。其核心就是,對于軟件開發的5個重要組成部分:需求分析,設計,編碼,調試,維護,如何組織這5個部分的工作,以及如何完成每一個工作。簡單來說,就是對于總體的組織和對于局部的實現。
規范只是提供一個好的例子,以描述一種思想,具體到每一個環節怎樣實現,對于不同的公司或團體則是各有千秋,因為根本就不可能存在一套放之天下皆可行的標準。就像C++,也只是提供了一套標準,不同的編譯器都有各自的實現,對標準的支持程度也互不相同。所以,在不同的公司或團體中,盡管核心思想都是大同小異,但具體到每一個步驟,往往都是不相同的。我手上就有一份GB8567-88的文檔模板,對于那些頂多只有幾千行的小程序來說,假如真按上面的要求全寫上了,簡直就是一種折磨!據說,當前業界最權威的標準是CMM.
軟件開發過程的組織
如何組織軟件開發過程中的每一個步驟,就是軟件開發周期模型要解決的問題。
其實開發軟件,就像是解決一個邏輯問題。想想自己平時是怎樣寫程序的。首先是要有一個想法,即我寫的這個程序是要干什么的;然后就是對要實現的核心功能大概構思一種或多種實現方法,并從中選出一種自認為是較好的;接下來就是將涉及的各種主要或次要功能分成各個模塊;最后就是分模塊來編碼和DEBUG.在我看來,除了第一步外,其余的步驟應該是一個循環的過程。在編碼的過程中,你總是需要不斷地回過頭來修改原先的模塊設計,甚至最初選定的實現算法。例如,最簡單的情況是,你通常都會突然發現在兩個成員函數中有相同的代碼,這時,程序員的直覺告訴你,你應該為你的類再添加一個private成員函數并將公共的代碼放于其中;又或者是,你突然發現一個模塊中的某個功能具有很高的通用性,完全可以提取出來作為一個獨立的功能組件,而你也確實應該這樣做;要是倒霉一點的話,你很有可能會在最后調試的時候突然發現,你的程序跑得太慢了,連你自己都無法忍受。于是你找呀找,終于找到了80/20中的那段可惡的20,原來是用了一個O(N)的算法,這時你就得老老實實地換一個更好的算法。
總之,除非你是先知,否則,對于一個具有一定規模和復雜度的軟件來說,在“設計—編碼”這個過程中,實在有太多的不可預知性和變化性,你根本不可能全盤地把握住每一個細節。當然,這是建立在我現時的水平之上的觀點。我不知道是否成為高手以后會有所不同,因為我身邊沒有那樣的人。
既然軟件開發是一個具有不可預知性和變化性的動態的過程,那么,對其每一個步驟的組織,即周期模型,就必須包容它的這種性質。
現在來看一下最古老,最經典,同時也是最倍受批評的瀑布模型。
瀑布模型是一種線性模型,其最大的特點就是簡單直觀。它將軟件開發過程規劃為“分析—設計—編碼—測試—維護”的線性過程,也就是說,你必須首先把你的軟件要干的每一件工作都分析得徹徹底底,再對每一個模塊,每一個接口,事無巨細,都設計得非常完美,然后才開始編碼的工作,并且在編碼的時候就像在對著圖紙砌模型,根本不用再回頭作任何修改,當然,是在把所有的代碼都寫完以后才開始測試的。
整個過程,光想一下就覺得冒冷汗!
瀑布模型完全忽視了軟件開發過程的動態變化。恐怕只有那些已經發展得非常成熟,且規模不大的系統,例如:用Access做后臺,用VB畫前端的數據庫應用程序,才有瀑布模型一展拳腳的地方。
相比之下,現在常用的一些周期模型則更接近于人的自然思維,例如螺旋模型就是一種我比較喜歡的模型。
軟件開發過程的實現
具體到每一步的工作要怎樣完成,我前面已提到過,是非常靈活的,只要把握住大體的方向就行。在進行分析,設計,編碼,調試,維護這幾部分的工作的時候,最核心的就是文檔的編寫。文檔的作用在于以下3個方面:一是可以幫助整理思路。把要完成的目標,系統的結構,每一個模塊的功能等整理一下,然后分門別類地寫下來,這樣在開發的過程中,就有據可依,在需要回過頭來修改設計的時候,也有證可考。二是便于交流。想象一下開會時的情形。一大幫子人爭先恐后,激烈辯論,然后會終人散,思想靈感也就隨之散了,結果是開了半天會,什么也沒討論出來。這就是后來會議記錄被發明出來的原因。在腦子里的東西一多,就會散而且亂,用語言表達的時候,很容易會丟三落四,別人也很難把握住你的思想。但經過整理寫在紙上以后,則會清晰得多,無論是別人還是自己,看起來都可以一目了然。三是可以作為以后維護時的參考資料。有一句名言:“筆和紙永遠都比大腦可靠”,意思就是說,放在大腦里的東西說不準哪天就忘了,但寫在紙上的東西,只要不發生什么意外,一般是丟不了的。當過了一段時間,你需要再回過頭來修改你的程序的時候,你就會發現,你以前寫下的文檔實在太有價值了。別指望你的源代碼,對于復雜一點的程序來說,單純的源代碼幾乎會扼殺掉你所有的時間。
至于文檔怎樣寫,教科書上大多都是一條一條列得滿滿的,就像一些地方政府的規章制度一樣,其實大可不必,只要能滿足需要就行。如果是在公司,則每個公司大多都有一套自己內部的文檔模板,個人沒有選擇的余地。而對于像我這種業余的,寫個程序除了練練手藝,無非就是供自己和親朋好友玩玩,則根本沒必要搞得過于復雜。以下就是我自己的一份文檔模板的概要,麻雀雖小,但五臟俱全。
可行性分析 就是關于當前項目能不能干的分析結果。主要考慮的方面包括:是否能把這個項目開發出來;假如可以的話,預計需要多少時間,能否滿足客人的時間要求;需要多少人力和資金的投入;最重要的是,這個項目能否賺錢,能賺多少。還要對可能存在的風險進行評估,例如,萬一項目主管被車撞了要怎么辦。當然,這對于我來說毫無意義,我在這里寫上只是為了保持完整而已。
項目描述 這是在決定立項以后,對當前項目的一份扼要說明。必須包括以下幾個方面:(1)項目的名稱或編號;(2)對客戶方的描述;(3)對開發人員的描述;(4)工程任務的描述;(5)工程的輸入和輸出;(6)開發環境;(7)其他的附加條件。在這里,對工程任務的描述是從整體的角度來說的,例如:能對當前的象棋棋局進行分析并作出最優決策的人工智能系統。而工程的輸入輸出則可以這樣
軟件工程的由來
據說上個世紀60年代的程序員都是天才,寫程式就像寫日記一樣,吃過晚飯沒事干隨手就可以寫幾個出來玩,第二天還可以拿去賣錢。所以那時候程序員在大家眼中,跟那些搞美術,音樂的是一類的,被稱為“藝術家”。
但事過境遷,就像任何人都不會嫌錢多一樣,永遠都不會有人嫌CPU快的。于是,隨之而來的就是硬件的迅猛發展和越來越變態的軟件。記得以前常去同學家拷游戲,通常幾張軟盤就可以搞定,而現在的游戲,兩三張CD-ROM都算少的了。像如此龐大復雜的怪物,就算你是如何的天才,一個人肯定是搞不定的,否則,等你把程式寫出來,人家Intel連奔騰N都開發出來了。既要開發大型的軟件還要追求速度(這樣才能賺錢),于是很自然地,合作的概念被提了出來。
在開始合作的初期,由于大家都習慣了當很有個性的“藝術家”,結果可想而知,一個是畢加索派的,而另一個是意大利印象派的,再加上一個畫潑墨山水畫的,要是像這樣湊出來的東西都能不出問題的話,那么Bill早就轉行了。所以,那時侯的大型軟件,據說“藍屏”比WINDOWS 98還多。
馬克思告訴我們,萬物都是從量變到質變的。隨著問題的不斷涌現,一些master們開始嘗試去總結經驗,并歸納了一些規范去指導軟件的分析,設計,實現,測試,維護,人員交流協作,項目預算及時限控制等方方面面,這就是軟件工程的前身。
軟件工程到現在已發展了30多年,可以說是相當成熟的了。現在開發軟件,據說都是一大幫人排排坐,按著一整套的規章制度來干活。于是,軟件開發成了“工程”,程序員也就淪為“工人”了。
最初提出問題的是Dijkstra.他于1968年寫給ACM的一封題為Goto Statement Considered Harmful 的信中,指出了GOTO語句的負面作用,并提出了解決之道,其引發的一系列效應最終帶來了軟件工程的誕生。
軟件工程的核心
無論是在上個世紀還是在現在,軟件開發所涉及的工作基本上都沒有變化,它們都起始于一個實際需要或某個靈感,然后就是分析,設計,編碼,調試,維護。這些任務以某種方式動態地結合起來就構成了軟件開發的整個過程,這就是所謂的“軟件開發周期”。
但對于這些工作,具體怎樣做,什么時候做,每個人都有自己的一套方式,甚至有的人有幾套方式。這樣,當幾個人合在一起干活的時候,最終的結果就只能是一片混亂。所以就需要一套規則,大家都按規則來辦事,問題就會少得多。好的規則就叫做規范,規范都是由一些master們根據經驗總結的,又經過長時間的歷練,不斷地被補充修正,可以說都是精華,按照規范來干活,對于提高軟件質量和工作效率自然大有幫助。
而軟件工程,說白了,就是這樣一套用于軟件的團隊開發,以提高軟件質量和程序員工作效率為目的的規范。其核心就是,對于軟件開發的5個重要組成部分:需求分析,設計,編碼,調試,維護,如何組織這5個部分的工作,以及如何完成每一個工作。簡單來說,就是對于總體的組織和對于局部的實現。
規范只是提供一個好的例子,以描述一種思想,具體到每一個環節怎樣實現,對于不同的公司或團體則是各有千秋,因為根本就不可能存在一套放之天下皆可行的標準。就像C++,也只是提供了一套標準,不同的編譯器都有各自的實現,對標準的支持程度也互不相同。所以,在不同的公司或團體中,盡管核心思想都是大同小異,但具體到每一個步驟,往往都是不相同的。我手上就有一份GB8567-88的文檔模板,對于那些頂多只有幾千行的小程序來說,假如真按上面的要求全寫上了,簡直就是一種折磨!據說,當前業界最權威的標準是CMM.
軟件開發過程的組織
如何組織軟件開發過程中的每一個步驟,就是軟件開發周期模型要解決的問題。
其實開發軟件,就像是解決一個邏輯問題。想想自己平時是怎樣寫程序的。首先是要有一個想法,即我寫的這個程序是要干什么的;然后就是對要實現的核心功能大概構思一種或多種實現方法,并從中選出一種自認為是較好的;接下來就是將涉及的各種主要或次要功能分成各個模塊;最后就是分模塊來編碼和DEBUG.在我看來,除了第一步外,其余的步驟應該是一個循環的過程。在編碼的過程中,你總是需要不斷地回過頭來修改原先的模塊設計,甚至最初選定的實現算法。例如,最簡單的情況是,你通常都會突然發現在兩個成員函數中有相同的代碼,這時,程序員的直覺告訴你,你應該為你的類再添加一個private成員函數并將公共的代碼放于其中;又或者是,你突然發現一個模塊中的某個功能具有很高的通用性,完全可以提取出來作為一個獨立的功能組件,而你也確實應該這樣做;要是倒霉一點的話,你很有可能會在最后調試的時候突然發現,你的程序跑得太慢了,連你自己都無法忍受。于是你找呀找,終于找到了80/20中的那段可惡的20,原來是用了一個O(N)的算法,這時你就得老老實實地換一個更好的算法。
總之,除非你是先知,否則,對于一個具有一定規模和復雜度的軟件來說,在“設計—編碼”這個過程中,實在有太多的不可預知性和變化性,你根本不可能全盤地把握住每一個細節。當然,這是建立在我現時的水平之上的觀點。我不知道是否成為高手以后會有所不同,因為我身邊沒有那樣的人。
既然軟件開發是一個具有不可預知性和變化性的動態的過程,那么,對其每一個步驟的組織,即周期模型,就必須包容它的這種性質。
現在來看一下最古老,最經典,同時也是最倍受批評的瀑布模型。
瀑布模型是一種線性模型,其最大的特點就是簡單直觀。它將軟件開發過程規劃為“分析—設計—編碼—測試—維護”的線性過程,也就是說,你必須首先把你的軟件要干的每一件工作都分析得徹徹底底,再對每一個模塊,每一個接口,事無巨細,都設計得非常完美,然后才開始編碼的工作,并且在編碼的時候就像在對著圖紙砌模型,根本不用再回頭作任何修改,當然,是在把所有的代碼都寫完以后才開始測試的。
整個過程,光想一下就覺得冒冷汗!
瀑布模型完全忽視了軟件開發過程的動態變化。恐怕只有那些已經發展得非常成熟,且規模不大的系統,例如:用Access做后臺,用VB畫前端的數據庫應用程序,才有瀑布模型一展拳腳的地方。
相比之下,現在常用的一些周期模型則更接近于人的自然思維,例如螺旋模型就是一種我比較喜歡的模型。
軟件開發過程的實現
具體到每一步的工作要怎樣完成,我前面已提到過,是非常靈活的,只要把握住大體的方向就行。在進行分析,設計,編碼,調試,維護這幾部分的工作的時候,最核心的就是文檔的編寫。文檔的作用在于以下3個方面:一是可以幫助整理思路。把要完成的目標,系統的結構,每一個模塊的功能等整理一下,然后分門別類地寫下來,這樣在開發的過程中,就有據可依,在需要回過頭來修改設計的時候,也有證可考。二是便于交流。想象一下開會時的情形。一大幫子人爭先恐后,激烈辯論,然后會終人散,思想靈感也就隨之散了,結果是開了半天會,什么也沒討論出來。這就是后來會議記錄被發明出來的原因。在腦子里的東西一多,就會散而且亂,用語言表達的時候,很容易會丟三落四,別人也很難把握住你的思想。但經過整理寫在紙上以后,則會清晰得多,無論是別人還是自己,看起來都可以一目了然。三是可以作為以后維護時的參考資料。有一句名言:“筆和紙永遠都比大腦可靠”,意思就是說,放在大腦里的東西說不準哪天就忘了,但寫在紙上的東西,只要不發生什么意外,一般是丟不了的。當過了一段時間,你需要再回過頭來修改你的程序的時候,你就會發現,你以前寫下的文檔實在太有價值了。別指望你的源代碼,對于復雜一點的程序來說,單純的源代碼幾乎會扼殺掉你所有的時間。
至于文檔怎樣寫,教科書上大多都是一條一條列得滿滿的,就像一些地方政府的規章制度一樣,其實大可不必,只要能滿足需要就行。如果是在公司,則每個公司大多都有一套自己內部的文檔模板,個人沒有選擇的余地。而對于像我這種業余的,寫個程序除了練練手藝,無非就是供自己和親朋好友玩玩,則根本沒必要搞得過于復雜。以下就是我自己的一份文檔模板的概要,麻雀雖小,但五臟俱全。
可行性分析 就是關于當前項目能不能干的分析結果。主要考慮的方面包括:是否能把這個項目開發出來;假如可以的話,預計需要多少時間,能否滿足客人的時間要求;需要多少人力和資金的投入;最重要的是,這個項目能否賺錢,能賺多少。還要對可能存在的風險進行評估,例如,萬一項目主管被車撞了要怎么辦。當然,這對于我來說毫無意義,我在這里寫上只是為了保持完整而已。
項目描述 這是在決定立項以后,對當前項目的一份扼要說明。必須包括以下幾個方面:(1)項目的名稱或編號;(2)對客戶方的描述;(3)對開發人員的描述;(4)工程任務的描述;(5)工程的輸入和輸出;(6)開發環境;(7)其他的附加條件。在這里,對工程任務的描述是從整體的角度來說的,例如:能對當前的象棋棋局進行分析并作出最優決策的人工智能系統。而工程的輸入輸出則可以這樣