軟件開發到底是在做什麼？-APP開發-火鷹科技

壹、基本定義

軟件開發是根據用戶要求建造出軟件系統或者系統中軟件部分的壹個產品開發的過程。軟件開發是壹項包括需求獲取、開發規劃、需求分析和設計、編程實現、軟件測試、版本控制的系統工程。換句話說，軟件開發就是壹系列最終構建出軟件產品的活動。

二、階段劃分

1、計劃

對所要解決的問題進行總體定義，包括了解用戶的要求及現實環境，從技術、經濟和社會因素等3個方面研究並論證本軟件項目的可行性，編寫可行性研究報告，探討解決問題的方案，並對可供使用的資源（如計算機硬件、系統軟件、人力等）成本，可取得的效益和開發進度作出估計，制訂完成開發任務的實施計劃。

2、分析

軟件需求分析就是對開發什麼樣的軟件的壹個系統的分析與設想。它是壹個對用戶的需求進行去粗取精、去偽存真、正確理解，然後把它用軟件工程開發語言（形式功能規約，即需求規格說明書）表達出來的過程。本階段的基本任務是和用戶壹起確定要解決的問題，建立軟件的邏輯模型，編寫需求規格說明書文檔並最終得到用戶的認可。需求分析的主要方法有結構化分析方法、數據流程圖和數據字典等方法。本階段的工作是根據需求說明書的要求，設計建立相應的軟件系統的體系結構，並將整個系統分解成若幹個子系統或模塊，定義子系統或模塊間的接口關系，對各子系統進行具體設計定義，編寫軟件概要設計和詳細設計說明書，數據庫或數據結構設計說明書，組裝測試計劃。在任何軟件或系統開發的初始階段必須先完全掌握用戶需求，以期能將緊隨的系統開發過程中哪些功能應該落實、采取何種規格以及設定哪些限制優先加以定位。系統工程師最終將據此完成設計方案，在此基礎上對隨後的程序開發、系統功能和性能的描述及限制作出定義。

3、設計

軟件設計可以分為概要設計和詳細設計兩個階段。實際上軟件設計的主要任務就是將軟件分解成模塊，然後進行模塊設計。模塊是指能實現某個功能的數據和程序說明、可執行程序的程序單元。可以是壹個函數、過程、子程序、壹段帶有程序說明的獨立的程序和數據，也可以是可組合、可分解和可更換的功能單元。概要設計就是結構設計，其主要目標就是給出軟件的模塊結構，用軟件結構圖表示。詳細設計的首要任務就是設計模塊的程序流程、算法和數據結構，次要任務就是設計數據庫，常用方法還是結構化程序設計方法。

4、編碼

軟件編碼是指把軟件設計轉換成計算機可以接受的程序，即寫成以某壹程序設計語言表示的“源程序清單”。充分了解軟件開發語言、工具的特性和編程風格，有助於開發工具的選擇以及保證軟件產品的開發質量。

5、測試

軟件測試的目的是以較小的代價發現盡可能多的錯誤。要實現這個目標的關鍵在於設計壹套出色的測試用例（測試數據與功能和預期的輸出結果組成了測試用例）。如何才能設計出壹套出色的測試用例，關鍵在於理解測試方法。不同的測試方法有不同的測試用例設計方法。兩種常用的測試方法分別是白盒法和黑盒法，白盒法測試對象是源程序，依據的是程序內部的邏輯結構來發現軟件的編程錯誤、結構錯誤和數據錯誤。結構錯誤包括邏輯、數據流、初始化等錯誤。白盒法用例設計的關鍵是以較少的用例覆蓋盡可能多的內部程序邏輯結果。黑盒法依據的是軟件的功能或軟件行為描述，發現軟件的接口、功能和結構錯誤。其中接口錯誤包括內部/外部接口、資源管理、集成化以及系統錯誤。黑盒法用例設計的關鍵同樣也是以較少的用例覆蓋模塊輸出和輸入接口。

6、維護

維護是指在已完成對軟件的研制（分析、設計、編碼和測試）工作並交付使用以後，對軟件產品所進行的壹些軟件工程的活動。即根據軟件運行的情況，對軟件進行適當修改，以適應新的要求，以及糾正運行中發現的錯誤。編寫軟件問題報告、軟件修改報告。

三、典型的軟件開發模型


軟件開發模型是指軟件開發全部過程、活動和任務的結構框架。它能清晰、直觀地表達軟件開發全過程，明確規定要完成的主要活動和任務，用來作為軟件項目工作的基礎。

1、邊做邊改模型（Build-and-Fix Model）

在這個模型中，開發人員拿到項目立即根據需求編寫程序，調試通過後生成軟件的第壹個版本。在提供給用戶使用後，如果程序出現錯誤，或者用戶提出新的要求，開發人員就重新修改代碼，直到用戶滿意為止。

這種開發方式對編寫幾百行的小程序來說還不錯，但對任何規模的開發來說都不能令人滿意，主要問題在於：

⑴、缺少規劃和設計環節，軟件的結構隨著不斷的修改越來越糟，導致無法繼續修改；

⑵、忽略需求環節，給軟件開發帶來很大的風險；

⑶、沒有考慮測試和程序的可維護性，也沒有任何文檔，軟件的維護十分困難。

2、瀑布模型（Waterfall Model）

1970年溫斯頓·羅伊斯提出了著名的“瀑布模型”，直到80年代早期，它壹直是唯壹被廣泛采用的軟件開發模型。

瀑布模型將軟件生命周期劃分為制定計劃、需求分析、軟件設計、程序編寫、軟件測試和運行維護等六個基本活動，並且規定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。

在瀑布模型中，軟件開發的各項活動嚴格按照線性方式進行，當前活動接受上壹項活動的工作結果，實施完成所需的工作內容。當前活動的工作結果需要進行驗證，如果驗證通過，則該結果作為下壹項活動的輸入，繼續進行下壹項活動，否則返回修改。

瀑布模型強調文檔的作用，並要求每個階段都要仔細驗證。但是，這種模型的線性過程太理想化，已不再適合現代的軟件開發模式，幾乎被業界拋棄，其主要問題在於：

⑴、各個階段的劃分完全固定，階段之間產生大量的文檔，極大地增加了工作量；

⑵、由於開發模型是線性的，用戶只有等到整個過程的末期才能見到開發成果，從而增加了開發的風險；

⑶、早期的錯誤可能要等到開發後期的測試階段才能發現，進而帶來嚴重的後果。

3、快速原型模型（Rapid Prototype Model）

快速原型模型的第壹步是建造壹個快速原型，實現客戶或未來的用戶與系統的交互，用戶或客戶對原型進行評價，進壹步細化待開發軟件的需求。通過逐步調整原型使其滿足客戶的要求，開發人員可以確定客戶的真正需求是什麼；第二步則在第壹步的基礎上開發客戶滿意的軟件產品。 顯然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺點，減少由於軟件需求不明確帶來的開發風險，具有顯著的效果。 快速原型的關鍵在於盡可能快速地建造出軟件原型，壹旦確定了客戶的真正需求，所建造的原型將被丟棄。因此，原型系統的內部結構並不重要，重要的是必須迅速建立原型，隨之迅速修改原型，以反映客戶的需求。

4、增量模型（Incremental Model）

與建造大廈相同，軟件也是壹步壹步建造起來的。在增量模型中，軟件被作為壹系列的增量構件來設計、實現、集成和測試，每壹個構件是由多種相互作用的模塊所形成的提供特定功能的代碼片段構成。

增量模型在各個階段並不交付壹個可運行的完整產品，而是交付滿足客戶需求的壹個子集的可運行產品。整個產品被分解成若幹個構件，開發人員逐個構件地交付產品，這樣做的好處是軟件開發可以較好地適應變化，客戶可以不斷地看到所開發的軟件，從而降低開發風險。但是，增量模型也存在以下缺陷：


⑴、由於各個構件是逐漸並入已有的軟件體系結構中的，所以加入構件必須不破壞已構造好的系統部分，這需要軟件具備開放式的體系結構。

⑵、在開發過程中，需求的變化是不可避免的。增量模型的靈活性可以使其適應這種變化的能力大大優於瀑布模型和快速原型模型，但也很容易退化為邊做邊改模型，從而使軟件過程的控制失去整體性。

5、螺旋模型（Spiral Model）

1988年，巴利·玻姆Barry Boehm正式發表了軟件系統開發的“螺旋模型”，它將瀑布模型和快速原型模型結合起來，強調了其他模型所忽視的風險分析，特別適合於大型復雜的系統。

螺旋模型由風險驅動，強調可選方案和約束條件從而支持軟件的重用，有助於將軟件質量作為特殊目標融入產品開發之中。但是，螺旋模型也有壹定的限制條件，具體如下：

⑴、螺旋模型強調風險分析，但要求許多客戶接受和相信這種分析，並做出相關反應是不容易的，因此，這種模型往往適應於內部的大規模軟件開發。

⑵、如果執行風險分析將大大影響項目的利潤，那麼進行風險分析毫無意義，因此，螺旋模型只適合於大規模軟件項目。

⑶、軟件開發人員應該擅長尋找可能的風險，準確地分析風險，否則將會帶來更大的風險。

6、演化模型(evolutionary model)

主要針對事先不能完整定義需求的軟件開發。用戶可以給出待開發系統的核心需求，並且當看到核心需求實現後，能夠有效地提出反饋，以支持系統的最終設計和實現。軟件開發人員根據用戶的需求，首先開發核心系統。當該核心系統投入運行後，用戶試用之，完成他們的工作，並提出精化系統、增強系統能力的需求。軟件開發人員根據用戶的反饋，實施開發的疊代過程。第壹疊代過程均由需求、設計、編碼、測試、集成等階段組成，為整個系統增加壹個可定義的、可管理的子集。 在開發模式上采取分批循環開發的辦法，每循環開發壹部分的功能，它們成為這個產品的原型的新增功能。於是，設計就不斷地演化出新的系統。 實際上，這個模型可看作是重復執行的多個“瀑布模型”。

7、噴泉模型（fountain model, (面向對象的生存期模型, 面向對象（Object Oriented,OO）模型））


噴泉模型與傳統的結構化生存期比較，具有更多的增量和疊代性質，生存期的各個階段可以相互重疊和多次反復，而且在項目的整個生存期中還可以嵌入子生存期。就像水噴上去又可以落下來，可以落在中間，也可以落在最底部。

8、智能模型（四代技術（4GL）)

智能模型擁有壹組工具（如數據查詢、報表生成、數據處理、屏幕定義、代碼生成、高層圖形功能及電子表格等），每個工具都能使開發人員在高層次上定義軟件的某些特性，並把開發人員定義的這些軟件自動地生成為源代碼。這種方法需要四代語言（4GL）的支持。4GL不同於三代語言，其主要特征是用戶界面極端友好，即使沒有受過訓練的非專業程序員，也能用它編寫程序；它是壹種聲明式、交互式和非過程性編程語言。4GL還具有高效的程序代碼、智能缺省假設、完備的數據庫和應用程序生成器。目前市場上流行的4GL（如Foxpro等）都不同程度地具有上述特征。但4GL目前主要限於事務信息系統的中、小型應用程序的開發。

9、混合模型（hybrid model）

過程開發模型又叫混合模型（hybrid model），或元模型（meta-model）,把幾種不同模型組合成壹種混合模型，它允許壹個項目能沿著最有效的路徑發展，這就是過程開發模型（或混合模型）。實際上，壹些軟件開發單位都是使用幾種不同的開發方法組成他們自己的混合模型。