軟件工程的現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢論文

1、 軟件工程的現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢 摘要：  軟件工程是近年來軟件領(lǐng)域出現(xiàn)的一個重要的前沿研究方向,受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注和重視，研究活躍,發(fā)展迅速。本文從軟件工程的現(xiàn)狀、存在問題與發(fā)展趨勢等方面闡述了軟件工程，同時介紹了計算模型和軟件開發(fā)本身的變化和趨勢，最后討論了自己對軟件工程的認(rèn)識。關(guān)鍵詞：軟件工程，現(xiàn)狀，發(fā)展，環(huán)境正文：軟件工程是用科學(xué)知識和技術(shù)原理來定義、開發(fā)、維護(hù)軟件的一門科學(xué)，其主要思想是在軟件生產(chǎn)中用工程化的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工方法，目的是從技術(shù)和管理上采取多項(xiàng)措施，組織實(shí)施軟件工程項(xiàng)目來建造一個大型軟件系統(tǒng)，并最終希望得到項(xiàng)目的成功。軟件工程涵蓋了軟

2、件生存周期的所有階段，并提供了一整套工程化的方法，來指導(dǎo)軟件人員的工作。一、軟件工程的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題從最早僅僅關(guān)注于軟件開發(fā)工具到現(xiàn)在，軟件行業(yè)中的巨頭們已經(jīng)在層出不窮的思想中涅槃了一回又一回。Rational 被 IBM 購并的真實(shí)原因在于 IBM 需要構(gòu)建一個完整的軟件工程體系。IBM 得到 Rational 的最大好處是在軟件工程方面， 快速地?fù)碛辛艘惶壮墒斓睦碚擉w系和實(shí)作工具。同樣，Borland 也從開發(fā)工具廠商的位置跳出來，希望構(gòu)建類似的軟件工程體系。軟件業(yè)界如今的局面，不是一些人(例如程序員或者評論家們)爭爭吵吵的結(jié)果，而是大公司們相互制衡的結(jié)果。Borland 與 IBM，

3、IBM 與 SUN，以及 SUN 與 Apple都在做著相同的事，又都有各自的算盤。他們一面打壓對手的優(yōu)勢，一面又借助對手和同盟的力量來削弱自己的劣勢或者補(bǔ)充實(shí)力。 大公司們在標(biāo)準(zhǔn)、理論、語言上的爭來奪去，未必全然出于“軟件實(shí)現(xiàn)”的考慮。對統(tǒng)一理論、統(tǒng)一工具、統(tǒng)一過程的企圖，其最終目的是在整個軟件工程體系中的全面勝出。除了軟件本質(zhì)力量的推動之外，商業(yè)因素也推動著軟件工程體系的發(fā)展。大公司們的爭奪戰(zhàn)的最終結(jié)果，已經(jīng)開始把軟件工程從原始的“自生演進(jìn)”狀態(tài)，逐漸推進(jìn)到“它激發(fā)展”的狀態(tài)上了。 軟件業(yè)作為一個服務(wù)業(yè)，要想得到發(fā)展，首先必須形成一個對軟件服務(wù)有迫切需要的市場。其次，這個市場中的消費(fèi)者必須

4、具備足夠的購買力。軟件的消費(fèi)群體簡單一點(diǎn)，可以分為個體消費(fèi)和企業(yè)消費(fèi)。中國的企業(yè)群體，數(shù)量龐大，但是質(zhì)量不高。上規(guī)模的企業(yè)不多，因此，中國的企業(yè)對大型軟件的消費(fèi)肯定是有限的，軟件的個人消費(fèi)，占了目前市場的主要一部分。因此，國內(nèi)目前能夠形成比較大規(guī)模的獨(dú)立市場的，肯定是小規(guī)模的軟件系統(tǒng)。在國外，很多中、大型企業(yè)里，軟件系統(tǒng)已經(jīng)作為企業(yè)的命脈在運(yùn)行，這些企業(yè)當(dāng)然需要長期、穩(wěn)定的軟件服務(wù)、開發(fā)體系作為保障，因此相對來說，對于軟件的功能需求就比較明確，而國內(nèi)的中小企業(yè)在運(yùn)營方面本來就把靈活多變作為生存武器，當(dāng)然不可能有比較長期的經(jīng)營計劃，更不可能運(yùn)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行全面企業(yè)管理。這就導(dǎo)致對軟件系統(tǒng)需求的短

5、期行為，因此，他們更加希望一次性購買功能有限的軟件系統(tǒng)，而不是長期連續(xù)的軟件服務(wù)。在中國，有多少人真正參與過多年以上的大型軟件開發(fā)呢？那些有多年軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的，更多的是較小的項(xiàng)目，而不是大項(xiàng)目的管理與系統(tǒng)分析。而一個好的系統(tǒng)分析師，需要的是實(shí)踐、實(shí)踐、再實(shí)踐。而在我國很少有大型的軟件項(xiàng)目，因此非常優(yōu)秀的系統(tǒng)分析師就也很少了。同時，目前我們還有的問題，就是工程師的技術(shù)水平、知識面與管理意識、管理方法同樣重要。1我們要在國外先進(jìn)的理論基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐。我所列舉的種種事實(shí)，在國內(nèi)是客觀存在的，比如說浮躁、急功近利、市場特殊性、人員素質(zhì)等等。在國外，他們搞軟件工程，應(yīng)該比國內(nèi)有好得多社會條件。因此，他們

6、的實(shí)踐方法的起點(diǎn)和目的與國內(nèi)截然不同。我不否認(rèn)，國內(nèi)也有些公司具備了相當(dāng)好的軟環(huán)境，可以實(shí)施CMM、RUP等等?？墒瞧毡閬碚f，絕大多數(shù)企業(yè)并不具備這樣的實(shí)力。難道這些企業(yè)就簡單的坐以待斃么？ 2在企業(yè)內(nèi)實(shí)施任何長期計劃，都必須與企業(yè)的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)高度吻合，必須能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來利潤，才是有可能的。現(xiàn)在我們的企業(yè)面對的就是這么一個不規(guī)范的市場，急功近利的客戶，從經(jīng)營者的角度出發(fā)，賺不道錢的全都沒用。因此，對于那種有現(xiàn)實(shí)利益，有效益的市場和軟件，我們應(yīng)該有一套比較科學(xué)的管理方法。 3.實(shí)施軟件工程不可能離開企業(yè)經(jīng)營管理。如果你的老板每天都答應(yīng)你明天漲工資，就是不兌現(xiàn)，你還有沒有心思去RUP?，如果你每月

7、只拿1000元，然后讓你去老老實(shí)實(shí)的干活，你是不是第一想法就是炒更？第二主意就是跳槽？那時候讓你做些破解盜版謀生恐怕你都去。企業(yè)沒錢，怎么說都沒用。 4.要面對國內(nèi)市場的特殊性。一個企業(yè)要發(fā)展，首先就要學(xué)會生存，我們的企業(yè)要在不成熟的市場上，用大量不成熟的工程師做事情，這是老外不會遇到的情況。在這種環(huán)境下，我們要實(shí)現(xiàn)好的管理，好的經(jīng)營，是不是有很多特殊的地方呢？ 二、軟件工程的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢軟件工程的研究熱點(diǎn)是隨著軟件技術(shù)的發(fā)展而不斷變化的。即便在軟件工程的領(lǐng)域內(nèi)，研究熱點(diǎn)也在不斷轉(zhuǎn)移。以往軟件工程一直不能像其他產(chǎn)品一樣，做到標(biāo)準(zhǔn)化，但是，隨著技術(shù)條件的不斷成熟，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，軟件人員已經(jīng)開

8、始重視這方面的工作。實(shí)際上可以將許多軟件工作分成許多部件去構(gòu)造。很有可能今后的軟件隊伍會分為兩個部分，一部分專門從事評估，另一部分專門從事集成，集成的對象是軟構(gòu)件。軟構(gòu)件的開發(fā)與運(yùn)用剛剛開始。在一些公共領(lǐng)域，例如軟件的用戶界面，通用軟構(gòu)件的使用已經(jīng)屢見不鮮。然而，對于各行各業(yè)的專業(yè)領(lǐng)域來說，領(lǐng)域構(gòu)件的開發(fā)和使用還是基本處于空白狀態(tài)。這一工作的進(jìn)行，一方面意味著各行各業(yè)對本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知識形態(tài)加以歸納整理，然后以最新的軟件形式表達(dá)出來。如果全面鋪開，就是一件規(guī)模浩大的社會工程，需要各行各業(yè)的領(lǐng)域?qū)＜液蛙浖＜彝献鞑拍芡瓿?。如果軟件生產(chǎn)的“構(gòu)件-集成”格局的趨勢成為現(xiàn)實(shí)，各種應(yīng)用領(lǐng)域里的構(gòu)件的

9、設(shè)計與生產(chǎn)將開辟出一個十分廣闊的新天地，產(chǎn)生出巨大的市場需求，而且軟構(gòu)件的使用可以滲透到符合軟構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的所有系統(tǒng)中，在軟件開發(fā)過程中人們開始研制和使用軟件工具，用以輔助進(jìn)行軟件項(xiàng)目管理與技術(shù)生產(chǎn)，人們還將軟件生命周期各階段使用的軟件工具有機(jī)地集合成為一個整體，形成能夠連續(xù)支持軟件開發(fā)與維護(hù)全過程的集成化軟件支援環(huán)境，以期從管理和技術(shù)兩方面解決軟件危機(jī)問題。此外，人工智能與軟件工程的結(jié)合成為80年代末期活躍的研究領(lǐng)域。基于程序變換、自動生成和可重用軟件等軟件新技術(shù)研究也已取得一定的進(jìn)展，把程序設(shè)計自動化的進(jìn)程向前推進(jìn)一步。在軟件工程理論的指導(dǎo)下，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立起較為完備的軟件工業(yè)化生產(chǎn)體系

10、，形成了強(qiáng)大的軟件生產(chǎn)能力 。軟件標(biāo)準(zhǔn)化與可重用性得到了工業(yè)界的高度重視，在避免重用勞動，緩解軟件危機(jī)方面起到了重要作用。 從計算模型而言，應(yīng)該來講，傳統(tǒng)的馮·諾依曼仍然被沿用；但從計算能力上來講，我們注意到了三個變化：1.CPU的運(yùn)算能力按摩爾定律快速提升；但提升單顆CPU的計算能力已經(jīng)越來越困難；2.并行運(yùn)算技術(shù)以及多核多線程技術(shù)使服務(wù)器的處理能力飛速提升；服務(wù)器的處理能力不再是瓶頸，從而造成計算能力大量向服務(wù)器端遷移，C/S結(jié)構(gòu)被無情拋棄，B/S結(jié)構(gòu)成為大勢所趨；3.互聯(lián)網(wǎng)的快速普及使得互聯(lián)計算成為可能，通過互聯(lián)網(wǎng)相連的服務(wù)器集群在服務(wù)器端提供了更強(qiáng)大的計算能力；基于

11、上述計算能力的變化，從軟件開發(fā)模式而言，我們注意到以下六個相關(guān)的趨勢：（1）由于計算能力向服務(wù)器端的快速集中，提供高并行計算能力和可用性的中間件技術(shù)被廣泛采用，甚至已經(jīng)成為構(gòu)建大型軟件系統(tǒng)的必選項(xiàng)；（2）因?yàn)椴捎昧酥虚g件技術(shù)，軟件開發(fā)團(tuán)隊可以更集中關(guān)注于業(yè)務(wù)邏輯，而可以將許多細(xì)節(jié)交給中間件來管理，從而大大減少了需要編寫的代碼行數(shù)，也直接導(dǎo)致了軟件開發(fā)團(tuán)隊的規(guī)模變得越來越小，但角色變得越來越專業(yè)化（如了解行業(yè)的需求分析員，了解中間件技術(shù)和領(lǐng)域構(gòu)架的架構(gòu)師等）；（3）計算能力的增強(qiáng)，使軟件越來越易用，從而使軟件變得無處不在，需要的軟件開發(fā)人員數(shù)量急劇增長(組織形態(tài)是大量的小規(guī)模開發(fā)團(tuán)隊)；在這一因

12、素以及降低成本的壓力下，開發(fā)外包變得非常普及；（4）為了使分布在互聯(lián)網(wǎng)上系統(tǒng)能夠互相協(xié)作，SOA成為一個熱點(diǎn)；（5）互聯(lián)網(wǎng)的普及，將原來分散開發(fā)人員聚合在一起，只要有一個合適的基礎(chǔ)和好的框架，他們就可以開發(fā)出產(chǎn)品級的工具軟件（以Eclipse，JBoss，MySQL，Subversion為例），從而開源成為了一種趨勢；（6）B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)非常容易升級，這使得軟件交付和升級的速度大大加快了（從以年月為單位，到以周天為單位）；那么在這些大的趨勢的作用下，軟件工程會如何發(fā)展呢？我覺得在未來幾年我們會看到如下的趨勢：1.需求工程，漸成熱點(diǎn)：專業(yè)化的角色，日益復(fù)雜的業(yè)務(wù)創(chuàng)新，全球分布的團(tuán)隊以及互聯(lián)網(wǎng)級

13、的交付速度，這些都對需求獲取的正確性和有效性提出了更高的要求；我預(yù)計需求工程的研究和實(shí)施會成為近期的熱點(diǎn)，其中Use Case技術(shù)會被更廣泛而正確的應(yīng)用，而相關(guān)工具的研發(fā)也會成為熱點(diǎn)（如IBM Rational Requirements Composer,，Ravenflow等）。用例的優(yōu)勢在于它天生是黑盒的，它用自然語言抽象了用戶和目標(biāo)系統(tǒng)的交互，避免了混入分析、設(shè)計和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，以保證用例可以被不懂具體技術(shù)的業(yè)務(wù)及測試人員所真正理解。同時，需求分析員又可以方便地通過用例分析（use case analysis）（即用分析類來試圖在理想方式下實(shí)現(xiàn)用例），將需求體系精華成分析模型。在這一過程中，

14、需求分析員可以更進(jìn)一步地完善基于用例的需求體系，而不必?fù)?dān)心分析模型會污染需求，從而實(shí)現(xiàn)需求與分析的分離及有效互動。2.DSSA和MDD，老樹新花（基于領(lǐng)域的構(gòu)架（DSSA）與模型驅(qū)動的開發(fā)（MDD）：隨著軟件應(yīng)用的日益普及，軟件已經(jīng)超出了將手動流程自動化的范疇，而開始成為業(yè)務(wù)創(chuàng)新的主要推動力。因此，引入捕獲特定領(lǐng)域內(nèi)最先進(jìn)需求及其實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的DSSA成為行業(yè)客戶的熱點(diǎn)之一。而且，DSSA的引入將MDD門檻大大降低了，也使基于DSSA的MDD支撐工具成為可能，從而可以極大地提高開發(fā)效率并保證軟件質(zhì)量（例如，Telelogic的Rhapsody就是一個成功的基于實(shí)時嵌入式系統(tǒng)構(gòu)架的MDD工具）。3.

15、迭代/敏捷，漸成標(biāo)準(zhǔn)：隨著軟件交付周期的日益加快，迭代化開發(fā)已經(jīng)成為大多數(shù)軟件開發(fā)團(tuán)隊的必選項(xiàng)。但是迭代對整個團(tuán)隊的需求、架構(gòu)、協(xié)同及測試能力都提出了更高的要求，現(xiàn)在許多開發(fā)團(tuán)隊都在試圖導(dǎo)入迭代化開發(fā)的過程中，敏捷可是被看成迭代化開發(fā)的一種導(dǎo)入方式，這不過敏捷的范圍其實(shí)比迭代化開發(fā)更大一些。敏捷的三個要素是迭代開發(fā)、坦誠合作和自適應(yīng)性。坦誠合作其實(shí)才是敏捷的精髓，如Ivar所說，敏捷其實(shí)是有關(guān)Social Engineering的。敏捷的主要貢獻(xiàn)在于他更多地思考了如何去激發(fā)開發(fā)人員的工作熱情，這是在軟件工程幾十年的發(fā)展過程中相對被忽略的領(lǐng)域。4.持續(xù)集成，蓄勢待發(fā)：持續(xù)集成是保證迭代化開發(fā)質(zhì)量

16、的主要方式，通過持續(xù)集成可以利用自動化的方式來盡量自動地、盡早保證代碼質(zhì)量。隨著迭代和敏捷的流行，持續(xù)集成相關(guān)的工具成為現(xiàn)在市場上的新熱點(diǎn)（如持續(xù)集成框架IBM Rational BuildForge, 開源軟件CruiseControl，代碼靜態(tài)分析工具Klocwork Insight，IBM Rational Software Analyzer等）。持續(xù)集成是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，組織需要首先將現(xiàn)有的配置管理/變更管理工具與Build環(huán)境緊密集成并完成自動化Build過程，在根據(jù)企業(yè)/項(xiàng)目/產(chǎn)品的現(xiàn)狀，定義如何自動化地檢測軟件質(zhì)量（代碼靜態(tài)分析、單元測試或冒煙測試），并定義需要自動化生成的管

17、理報表。5.基于實(shí)踐的過程框架，方興未艾：開發(fā)角色的專業(yè)化的和分布的全球化都要求軟件開發(fā)過程更加規(guī)范，而敏捷又要求過程必須緊密貼合項(xiàng)目的實(shí)際需要，因此傳統(tǒng)的大一統(tǒng)的過程無法符合這一需求。新一代的過程將是以實(shí)踐為核心的，項(xiàng)目可以通過組裝所需的不同實(shí)踐來獲得貼近項(xiàng)目要求的過程。IJI（Ivar Jacobson International）的EssWork和IBM Rational的RMC都是新一代的基于實(shí)踐的過程框架。依據(jù)過程專家長時間的經(jīng)驗(yàn)，他們很小心、很仔細(xì)地將一個完整的開發(fā)過程組件化，從開發(fā)過程抽象出一個個可以被單獨(dú)導(dǎo)入又可以被組裝到一起的實(shí)踐，從而使逐步求精式的過程改進(jìn)成為可能。對于一個

18、軟件組織而言，如果已經(jīng)建立一個比較成熟的軟件開發(fā)流程，但覺得這一流程并不適合所有項(xiàng)目的實(shí)際需要，那么目前可以考慮的是用實(shí)踐的方式去重新梳理現(xiàn)有流程，以使項(xiàng)目組能夠以實(shí)踐為單位來組裝出切合項(xiàng)目實(shí)際的流程；另外，該組織也可以將適用于本組織的業(yè)界流行的實(shí)踐導(dǎo)入到現(xiàn)有流程當(dāng)中。三、我對軟件工程的認(rèn)識在現(xiàn)代社會中，軟件應(yīng)用于多個方面。同時，各個行業(yè)幾乎都有計算機(jī)軟件的應(yīng)用，比如工業(yè)，農(nóng)業(yè)，銀行，航空，政府部門等。這些應(yīng)用促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，使得人們的工作更加高效，同時提高了生活質(zhì)量。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件產(chǎn)品的規(guī)模也越來越龐大，而軟件開發(fā)規(guī)模也導(dǎo)致開發(fā)隊伍的逐漸增大，如果沒有規(guī)則，每個人都

19、有自己的一套方式，甚至有的人有幾套方式。這樣，當(dāng)幾個人在一起開發(fā)軟件的時候，最終的結(jié)果就只能是一片混亂。這就意味著我們迫切地需要一種管理規(guī)范來規(guī)范每個軟件人員的工作，使每個項(xiàng)目組成員按照約定的規(guī)則準(zhǔn)時完成自己的工作。而軟件工程，就是這樣一套用于軟件的團(tuán)隊開發(fā)、以提高軟件質(zhì)量和程序員工作效率為目的的規(guī)范。21世紀(jì)信息時代的到來，軟件工程領(lǐng)域?qū)⒂龅叫碌奶魬?zhàn)。軟件自動化勢在必行，研究的內(nèi)容將涉及需求工程、軟件規(guī)格說明的形式化以及規(guī)格說明到系統(tǒng)的進(jìn)化或轉(zhuǎn)換。但是，由于形式化的軟件方法以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)和邏輯系統(tǒng)為基礎(chǔ)，至今尚遠(yuǎn)未達(dá)到工程應(yīng)用的程度，因此，近幾年內(nèi)，尚會停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，無法向工業(yè)界推廣使用。因而，著眼于高度自動化、智能化的CASE研究，仍將成為軟件工程的一個主體。其中，將根據(jù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的積累，聚合各類應(yīng)用領(lǐng)域的知識，集成各類應(yīng)用工具，在用戶面前創(chuàng)造一個良好的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺和環(huán)境，支持軟件群體式的“多維”開發(fā)。這樣的CASE應(yīng)具有以下一些特征：其中，將涉及面向?qū)ο蠹夹g(shù)，重用技術(shù)，人工智能技術(shù)，圖形、圖像處理技術(shù)，多媒體與可視化技術(shù)，裁剪、組裝與集成技術(shù)，質(zhì)量保證技術(shù)，軟件過程模型、描述及控制技術(shù)等。尤其是由于軟件是知識的積累，因此，軟件重用將越來越受重視。并且，人們從現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，已經(jīng)注意到要獲得成功的軟件重用，僅有可重