什么是软件工程

缘起

随着计算机技术的发展和计算机应用的日益普及,软件系统的规模越来越庞大,高级编程语言不穷,应用领域不断拓宽,社会对软件的需求量剧增,但软件开发技术却没有重大突破,软件质量不高,生产效率低下,从而导致了“软件危机”的产生。

自1970年起,由于“软件危机”的产生,迫使人们去研究改变软件开发的技术手段和管理方法，从此软件研发逐渐进入软件工程时代,并且软件工程方面的研究和改进越来越被重视,软件工程的概念逐渐清晰,很多软件工程方面的先进的技术手段和管理方法在被实践检验后得到了广泛的应用，推动了软件行业的飞速发展。

从上世纪90年代初起，计算学科（Computing）的发展远远超越了计算机科学的边界，形成了计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统与信息技术等若干独立学科。计算机工程从电子工程学科中分离出来，旨在研究计算机硬件的相关工程问题，而软件工程从计算机科学中的一个学科方向发展成为与之并重的一门独立学科，重点研究如何以系统的、可控的、高效的方式开发和维护高质量软件的问题。

发展过程

软件是由计算机程序和程序设计的概念发展演化而来的，是在程序和程序设计发展到一定规模并且逐步商品化的过程中形成的。软件开发经历了程序设计阶段、软件设计阶段和软件工程阶段的演变过程。

• 程序设计阶段
  程序设计阶段出现在1946年～1955年。此阶段的特点是：尚无软件的概念，程序设计主要围绕硬件进行开发，规模很小，工具简单，无明确分工（开发者和用户），程序设计追求节省空间和编程技巧，无文档资料（除程序清单外），主要用于科学计算。
• 软件设计阶段
  软件设计阶段出现在1956年～1970年。此阶段的特点是：硬件环境相对稳定，出现了“软件作坊”的开发组织形式。开始广泛使用产品软件（可购买），从而建立了软件的概念。随着计算机技术的发展和计算机应用的日益普及，软件系统的规模越来越庞大，高级编程语言层出不穷，应用领域不断拓宽，开发者和用户有了明确的分工，社会对软件的需求量剧增。但软件开发技术没有重大突破，软件产品的质量不高，生产效率低下，从而导致了“软件危机”的产生。

• 软件工程阶段
  自1970年起，软件开发进入了软件工程阶段。由于“软件危机”的产生，迫使人们不得不研究、改变软件开发的技术手段和管理方法。从此软件产生进入了软件工程时代。此阶段的特点是：硬件已向巨型化、微型化、网络化和智能化四个方向发展，数据库技术已成熟并广泛应用，第三代、第四代语言出现；第一代软件技术：结构化程序设计在数值计算领域取得优异成绩；第二代软件技术：软件测试技术、方法、原理用于软件生产过程；第三代软件技术：处理需求定义技术用于软件需求分析和描述。

软件工程的定义

软件工程学科诞生后，人们为软件工程给出了不同的定义，软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义，很多学者、组织机构都分别给出了自己认可的定义：

• BarryBoehm：运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。
• F.L. Bauer：软件工程是为了经济地获得能够在实际机器上高效运行的、可靠的软件而建立和应用一系列坚实的软件工程原则。
• 美国梅隆卡耐基大学软件工程研究所（SEI）给出的定义则是软件工程是以工程的形式应用计算机科学和数学原理，从而经济有效地解决软件问题。

• IEEE：在软件工程术语汇编中的定义：软件工程是：1.将系统化的、严格约束的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护，即将工程化应用于软件；2.在1中所述方法的研究

• FritzBauer：在NATO会议上给出的定义：建立并使用完善的工程化原则，以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。

• 《计算机科学技术百科全书》：软件工程是应用计算机科学、数学、逻辑学及管理科学等原理，开发软件的工程。软件工程借鉴传统工程的原则、方法，以提高质量、降低成本和改进算法。其中，计算机科学、数学用于构建模型与算法，工程科学用于制定规范、设计范型(paradigm)、评估成本及确定权衡，管理科学用于计划、资源、质量、成本等管理。
• ISO 9000对软件工程过程的定义是：软件工程过程是输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动。
• 其它定义：1．运行时，能够提供所要求功能和性能的指令或计算机程序集合。2．程序能够满意地处理信息的数据结构。3．描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。以开发语言作为描述语言，可以认为：软件=程序+数据+文档。

比较认可的一种定义认为：软件工程是研究和应用如何以系统性的、规范化的、可定量的过程化方法去开发和维护软件，以及如何把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。

      软件工程概念实际存在两层含义，从狭义概念看，软件工程着重体现在软件过程中所采用的工程方法和管理体系，例如，引入成本核算、质量管理和项目管理等，即将软件产品开发看作是一项工程项目所需要的系统工程学和管理学。从广义概念看，软件工程涵盖了软件生命周期中所有的工程方法、技术和工具，包括需求工程、设计、编程、测试和维护的全部内容，即完成一个软件产品所必备的思想、理论、方法、技术和工具。

软件工程的内涵

软件工程学科包含为完成软件需求、设计、构建、测试和维护所需的知识、方法和工具。软件工程不局限在理论之上，更重要在实践上，能够帮助软件组织协调团队、运用有限的资源，遵守已定义的软件工程规范，通过一系列可复用的、有效的方法，在规定的时间内达到预先设定的目标。针对软件工程的实施，无论是采用什么样的方法和工具，先进的软件工程思想始终是最重要的。只有在正确的工程思想指导下，才能制定正确的技术路线，才能正确地运用方法和工具达到软件工程或项目管理的既定目标。

具体来说，表现在如下三点：

1、软件工程过程是指为获得软件产品，在软件工具的支持下由软件工程师完成的一系列软件工程活动，包括以下四个方面：

• P（Plan）——软件规格说明。规定软件的功能及其运行时的限制。
• D（DO）——软件开发。开发出满足规格说明的软件。
• C（Check）——软件确认。确认开发的软件能够满足用户的需求。
• A（Action）——软件演进。软件在运行过程中不断改进以满足客户新的需求。

2、从软件开发的观点看，它就是使用适当的资源（包括人员，软硬件资源，时间等），为开发软件进行的一组开发活动，在活动结束时输入（即用户的需求）转化为输出（最终符合用户需求的软件产品）。

    三个阶段：定义阶段：可行性研究初步项目计划、需求分析；开发阶段：概要设计、详细设计、实现、测试；运行和维护阶段：运行、维护、废弃

    原则：1、抽象；2、信息隐蔽；3、模块化；4、局部化；5、确定性；6，一致性；7、完备性；8、可验证性

基本目标

软件工程的目标是：在给定成本、进度的前提下，开发出具有适用性、有效性、可修改性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可移植性、可追踪性、可互操作性和满足用户需求的软件产品。追求这些目标有助于提高软件产品的质量和开发效率，减少维护的困难。

1. 适用性：软件在不同的系统约束条件下，使用户需求得到满足的难易程度。
2. 有效性：软件系统能最有效的利用计算机的时间和空间资源。各种软件无不把系统的时/空开销作为衡量软件质量的一项重要技术指标。很多场合，在追求时间有效性和空间有效性时会发生矛盾，这时不得不牺牲时间有效性换取空间有效性或牺牲空间有效性换取时间有效性。时/空折衷是经常采用的技巧。
3. 可修改性：允许对系统进行修改而不增加原系统的复杂性。它支持软件的调试和维护，是一个难以达到的目标。
4. 可靠性：能防止因概念、设计和结构等方面的不完善造成的软件系统失效，具有挽回因操作不当造成软件系统失效的能力。
5. 可理解性：系统具有清晰的结构，能直接反映问题的需求。可理解性有助于控制系统软件复杂性，并支持软件的维护、移植或重用。
6. 可维护性：软件交付使用后，能够对它进行修改，以改正潜伏的错误，改进性能和其它属性，使软件产品适应环境的变化等。软件维护费用在软件开发费用中占有很大的比重。可维护性是软件工程中一项十分重要的目标。
7. 可重用性：把概念或功能相对独立的一个或一组相关模块定义为一个软部件。可组装在系统的任何位置，降低工作量。
8. 可移植性：软件从一个计算机系统或环境搬到另一个计算机系统或环境的难易程度。
9. 可追踪性：根据软件需求对软件设计、程序进行正向追踪，或根据软件设计、程序对软件需求的逆向追踪的能力。
10. 可互操作性：多个软件元素相互通信并协同完成任务的能力。