软件工程学习笔记（一）-优快云博客

这是什么？

清华大学学堂在线《软件工程》网课学习笔记。

1.1软件工程无处不在

“软件工程”这个词由两部分组成：软件 + 工程。

软件是研究对象和最终成果，也就是程序、文档、数据等产品。
工程是一种方法论，强调把理论应用到实践中，讲究系统性、规范性和可度量性。
“软件工程”的本质，就是把工程化的思想用到软件开发中，让开发过程更科学、更可控，最终能更高质量、更高效率地交付软件。

简单来说，软件工程研究的是：怎样用工程的方法去开发软件。

1.2软件的本质特性

软件具有复杂性、一致性、可变性、和不可见性等固有的内在特性，这是造成软件开发困难的根本原因

复杂性：
软件往往比人们想象的复杂得多。系统越大、功能越多，模块之间的关系就越复杂，一处改动可能会引发连锁反应。
一致性：
软件内部的结构必须保持一致。你不能随便改一个地方，否则其他部分可能都要跟着改。
可变性：
需求在变、环境在变、用户在变，所以软件也得不断变，这意味着软件要有良好的扩展性和可维护性。
不可见性：
软件不像建筑那样能“看见结构”，它的逻辑是抽象的，没办法直观看到问题在哪，只能靠分析和调试去理解。

正是因为这些特性的存在，软件工程这门学科才有研究的必要。

1.3软件工程的产生与发展

“软件工程”这个词最早是在 1968 年 NATO（北约）软件工程会议上提出的。
当时人们发现，硬件的发展速度远远快于软件，结果软件成了整个系统的瓶颈。
很多大型项目因为软件问题拖延、崩溃、甚至失败，这种现象后来被称为“软件危机”。

于是，学术界和工业界开始反思：
是不是该用像建筑、机械那样的工程化思维来管理软件开发？
这就是软件工程产生的背景。

它的目标很直接：以合理的成本、可控的时间，开发出质量可靠的软件系统。

1.4 软件工程的基本概念

工程是一门将理论和知识应用到实际问题中的科学，其目标是以经济有效的方式解决问题。

软件工程可以理解为两个层面：

方法应用层：将系统化、规范化、可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护，也就是把工程化思想应用到软件上。
方法研究层：对上述方法本身进行研究和改进，以不断提升软件开发的效率和质量。

软件工程的最终目标是开发出“足够好”的软件，即既能满足需求，又具备可维护性和高质量特性。

软件工程不仅是方法的应用，还包括一整套系统化的过程，从需求分析、设计、实现、测试到维护，形成完整的软件生命周期。

软件工程的方法

面向服务（Service-Oriented）：在应用层将软件拆分为可复用的服务，每个服务由多个构件组合而成。常用工具和方法包括 OOD、OMT、UML、SASD。
面向过程（Procedural）：以算法为基本构造单元，强调自顶向下的功能分解，并在一定程度上将功能与数据分离。
面向对象（Object-Oriented）：以类为基本单元，对象是类的实例化，系统通过对象之间的消息传递进行交互。
面向构件（Component-Oriented）：关注比类更大粒度、易于复用的构件，以实现软件的再工程和模块化复用。

软件开发的基本策略

软件复用：在构建新系统时，不必从零开始，可以直接复用已有构件，包括库函数、类库、模板、设计模式、组件和框架。这些构件经过多次使用验证，能够提升新系统的质量。
分而治之：将复杂问题分解为若干简单问题，逐一解决。这一策略来源于生活与工作经验，尤其适合技术领域。
逐步演进：软件像一个生长的植物，需要迭代式、增量开发。开发过程应遵循软件自身的规律，不断完善功能，最终交付满足客户价值的产品。
优化折中：软件工程师应将优化视为责任，不断提升软件各项质量特性，如性能、资源利用、用户体验等。但由于目标多且可能冲突，无法全方位优化，因此需要在各项质量之间进行折中，确保整体最优。

1.6 业界人士谈软件工程

在实际软件开发中，最大的挑战往往是如何让多人并行协作，共同完成项目。这涉及到项目管理和团队协作的核心概念。
软件工程不是一个人的工作，而是将多个人的智慧和代码整合起来的过程。通过规范、规则和流程，每个人的代码风格趋向统一，形成统一思维和逻辑，最终系统看起来像一个人写出来一样。设计模式就是这种思想的体现。

一个优秀程序员需要具备以下四项核心素质：