软件开发前沿技术

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1、软件工程前沿开发技术经过近四十年的发展，软件工程在支持软件系统工程化开发方面取得了令人瞩目的成 绩，提出了大量的理论、方法、技术和工具，但是近年来的研究和实践表明软件危机依然存 在，软件开发仍然存在成本高、质量得不到保证、进度和成本难以控制等方面的问题，许多 软件项目被迫延期甚至取消。与此同时，随着网络技术(尤其是Internet技术)的不断发 展，部署在网络基础上的软件系统的规模和复杂性越来越高，并表现出诸如持续性、自适 应性、交互性、动态性、开放性、异构性等特点。因此，如何支持这类复杂系统的开发、缓 解和消除现阶段的软件危机是当前软件工程面临的一项重要挑战。为了迎接上述挑战，近年 来软件

2、工程领域的一些学者提出了许多新的方法和技术，包括：敏捷软件开发(AgileSoftware Development) 极限编程(Extreme Programming，XP)、测试驱动的开发(Test-Driven Development，TDD)、面向 Agent 的软件开发(Agent-Oriented Development) 面向方面的 编程(Aspect-Oriented Programming，AOP)、模型驱动体系结构(Model-Driven Architecture， MDA)等等。与传统的软件工程方法相比较，这些方法和技术为软件工程实践提供了新的思 路，已在许多软件工程实践

3、中取得了积极的效果。1敏捷软件开发软件工程一直以来都面临着一个共同的问题，即如何迅速、高效地开发软件系统，适应 用户需求的快速变化，确保软件系统的质量，控制软件开发成本。传统软件开发方法强调软 件开发需遵循严格的过程模型以及以此为基础的开发计划，并且在软件开发过程中需产生大 量的规范化文档，这一思想和方法很难应对快速、灵活和低成本软件开发所带来的一系列问 题。自二十世纪九十年代以来，软件工程领域涌现出了一批新的软件开发方法。这些方法主 张软件开发只编写少量文档、以用户为中心、主动适应需求变化。这些方法被称为敏捷软件 开发，其代表性的成果是极限编程。1.1敏捷思想至今人们已提出了几十种软件开发方

4、法，根据这些方法在对软件开发所提出的要求和约 束等方面的差异，现有的软件开发方法大致可分为两类：重型软件开发方法和轻型软件开发 方法。重型软件开发方法一般具有严格和详尽的软件开发过程，软件开发需产生大量的文档。 轻型软件开发方法则强调软件开发过程的简洁性和灵活性，软件开发只需编写少量的文档。敏捷软件开发是一类轻型的软件开发方法，它提供了一组思想和策略来指导软件系统 的快速开发并响应用户需求的变化。不同于已有的其它软件开发方法，该方法对软件开发具 有以下四个方面的基本认识：(1)较之于过程和工具，应更加重视人和交互的价值；(2) 较之于面面俱到的文档，应更加重视可运行软件的价值；(3)较之于合同

5、谈判，应更加重 视客户合作的价值；(4)较之于遵循计划，应更加重视响应用户需求变化的价值12。敏捷软件开发方法认为人是软件开发中最为重要的因素，软件开发应坚持以人为本； 优秀的软件开发团队离不开人员之间良好的沟通与合作，相比较而言团队的合作与沟通能力 比单纯的编程能力更为重要，改善人员之间的交流与合作将有助于提升团队的软件开发水 平；应根据软件开发团队的特点选择合适的软件开发过程；在软件开发工具的选择方面，敏 捷软件开发主张从使用小工具开始，只有当小工具不能满足要求时才考虑选择和使用功能 强大的工具。一直以来，人们将文档视为是对软件开发各个阶段成果进行记录、促进人员之间进行 交流的重要媒介和工

6、具，也是软件开发和维护的主要依据。然而，编制过多的文档不仅会耗 费大量时间和精力，而且当用户需求变化时难以实现文档与代码的同步，这势必会影响软件 系统的开发和维护。敏捷软件开发方法提倡在软件开发过程中只编写少量短小精炼的文档。成功的软件开发不应单纯依赖于合同条款和工作说明，而应将用户和软件开发团队紧 密地结合在一起，让用户积极参与软件开发并提供持续不断、频繁的反馈信息。在软件开发 过程中，用户需求总会发生变化，这是由于用户需求难以一次性完全捕获，开发人员和用户 对于需求的认识会不断地调整。此外，用户的业务本身也可能会动态地发生变化。在复杂软 件系统的开发过程中，响应用户需求变化的能力常常决定着

7、软件项目的成败。为了适应用户 需求的变化，敏捷软件开发认为软件开发计划不应考虑的太远，不要进行过于周密、详细的 计划，只应覆盖短期的工作任务，对于中长期的任务只需有一个粗略的规划即可，要保留计 划的充分灵活性，并根据需求的变化适时地调整计划。在上述思想的指导下，敏捷软件开发提出了以下十二条原则来指导软件系统的开发1。(1) 尽早和持续地交付有价值的软件，以使用户满意。敏捷软件开发最关心的是软件系统的交付。诸多软件工程实践表明，初期交付软件系统 中包含的功能越少，最终交付软件系统的质量就越高；软件产品交付的越频繁，最终软件产 品的质量就越高。尽早的交付可以让软件开发团队尽快获得成就感，提升软件开

8、发团队的激 情和效率，尽早从用户处获取对需求、过程、产品等反馈信息。持续性的交付可以让软件开 发团队保持胜利感和成就感，持续获取用户的反馈信息，及时调整项目实施的方向和优先级。该原则主张迭代性的软件开发，并强调每一次迭代都选择对用户最有价值的功能作为本 次迭代的任务，迭代周期不宜太长。每次迭代结束以后，就向用户交付一个可运行的、实 现部分需求的软件产品。(2) 即使到了软件开发后期，也欢迎用户需求的变化。需求不断变化和调整是软件工程化开发的一个重要特点。敏捷软件开发方法的实践者不 应惧怕变化，而应适应用户需求的变化，从而为用户创造竞争优势。为了支持用户需求的变 化，敏捷软件开发所生成的软件结构

9、应具有足够的灵活性，以便在需求变化时能以最小的代 价迅速地做出调整。因此，敏捷软件开发主张采用模式、迭代和重构等技术，以适应用户需 求的变化，获得软件结构的灵活性。(3) 不断交付可运行的软件系统，交付周期可以从几周到几个月。敏捷软件开发主张软件开发团队应经常性地向用户交付可运行的软件系统，而不是大 量的文档或者计划。交付的周期要适宜，太长易使用户失去耐性，软件开发团队也无法从用 户处及时获得反馈信息；过短会使用户难以接受持续不断的软件产品版本。(4) 在整个软件项目开发期间，用户和开发人员最好能每天一起工作。为了使软件开发过程保持“敏捷”性，开发人员应及时从用户处获得各种反馈信息，因 此需要

10、用户与软件开发人员一起工作，以便在需要的时候及时给予反馈。(5) 由积极主动的人来承担项目开发，给他们提供所需环境和支持，信任他们的能力。 在影响软件项目的诸多因素中，人是其中最为重要的因素。因此参与软件项目的人应积极 主动，并要为它们参与软件开发创造良好的环境和条件。(6) 团队内部最有效的信息传递方式是面对面的交谈。敏捷软件开发主张软件开发团 队人员之间采用面对面交谈的方式来进行沟通，文档不作为人员之间交流的默认方式，只 有在万不得已的情况下，才去编写文档。(7) 将可运行的软件作为衡量软件开发进度的首要衡量标准。所谓可运行的软件是指 完成了用户的部分或全部需求，并经过测试，可在目标环境下

11、运行的软件系统。不同于其它的软件开发方法，敏捷软件开发不是根据所处的软件开发阶 段、已编写的文档数目或者已完成的代码数量来衡量软件开发进度，而是基于可运行的软件 系统实现了多少软件需求来衡量软件开发进度。(8) 可持续性的开发，出资方、开发方和用户方应当保持长期、恒定的开发速度。对于许 多软件项目而言，软件开发是一个长期的过程。敏捷软件开发主张软件开发团队 根据自身的特点选择合适、恒定的软件开发速度。不应盲目追求高速，软件开发速度过快可 能使软件开发人员陷入疲惫状态，可能会出现一些短期行为，以致于给软件项目留下隐患。(9) 关注优秀的技能和良好的设计会增强敏捷性。敏捷的一个重要体现是响应变化的

12、 能力。良好的设计是提高软件系统应变能力的关键。因此，软件开发人员必须从一开始就努力做好设计，并在整个项目开发期间不断审查和改进 设计。所有的软件开发人员都应致力于编写高质量的代码，不要为了追求短期目标而降低工 作质量，将改进的工作留到以后再做。(10) 简单化。这里所说的简单化是指软件开发工作应着眼于当前欲解决的问题，不要 把问题想的太复杂(如去预测将来可能出现的问题)，并采用最为简单的方法去解决它，不要试图去构建那 些华而不实的系统。(11) 最好的架构、需求和设计出自于自组织的团队。敏捷团队应当是自组织的，以适 应需求的变化。软件开发任务不是从外部直接分配到团队成员，而是交给软件开发团队

13、，然后再由团队自行决定任务应当怎样完成。软件项目开 发不是划分成若干部分然后交给相应的成员全权负责，所有成员对于软件项目的所有部分 都有权参与。(12) 软件开发团队应定期就如何提高工作效率的问题进行反思，并进行相应的调整。 敏捷软件开发方法不是一成不变的，敏捷本身即含有适时调整的意思。随着项目的推进，软件开发团队应不断地对其组织方式、规则、关系等方面进行反思，并对这些方面进行 调整，以便不断优化团队结构、提高软件开发效率。1.2敏捷软件开发特点敏捷思想对软件开发提出了新的理解和认识。它没有深奥的理论，也没有引入新的概念 和特有的技术，只是将经过数十年检验的一组软件工程准则有机地结合在一起，确

14、保这些软 件工程准则相互支持并能够得到有效执行，从而促进当前软件工程所面临的问题的解决。敏捷意味着轻盈、灵巧、无过多的负担、能够迅速响应变化。根据敏捷软件开发的指 导思想和实践原则，敏捷软件开发具有以下几个方面的特点。-小敏捷软件开发主张软件开发过程只需生成少量的软件文档，每个文档的规模要小；软件 开发应该迭代进行，每次迭代要实现的软件功能需求的数量和规模要小，从而确保每次迭代 的周期要小。-简敏捷软件开发建议软件开发过程中所采用的技术、所使用的工具以及每次迭代要解决 的问题要尽可能的简单；软件开发人员在每次迭代中只关注当前欲实现的功能需求，而不要 考虑将来的问题，从而使得软件开发人员能够聚焦

15、关注点，简化问题的解决。-快为了快速响应变化、尽快从用户处获得反馈信息，敏捷软件开发要求软件开发人员尽 快地给用户提交有价值的软件产品，快速地对软件产品进行迭代和更新，以向用户持续地 交付不断完善的软件产品。这里所说的软件产品是指可运行的软件系统，而不是软件文档。-变敏捷软件开发允许用户需求的动态变化，主张要以变应变，尤其是开发团队应该是自 组织的，软件系统的设计应能够有效地支持用户需求的变化，在整个软件开发过程中项目 开发团队应不断检讨软件开发方法、技术、管理和工具等方面的不足和局限，以便对它们进 行不断的改进和优化。-体按照敏捷软件开发思想，软件开发人员和用户应融为一体，形成一个团队；敏捷

16、软 件开发非常强调构成团队的各个成员的素质，包括能力、技能、工作的积极性和主动性；此 外敏捷软件开发还鼓励个体之间的交流，并强调这种交流是以交谈为主，而不是以文档为媒 介。从总体上看，敏捷软件开发方法与其它一些重型的软件开发方法有以下三个方面的本质 差别。首先，敏捷软件开发强调方法本身的适应性，针对变化不断进行优化和调整，主动适 应变化；而重型软件开发方法以预测性和计划性为主，倾向于预先制定详细的计划，通过该 计划来指导软件项目的实施，并期望软件开发过程与计划之间的偏差越少越好。其次，敏捷 软件开发强调以人为本，认为软件开发是面向人的而不是面向过程的，要求让软件开发所需 的各种方法、技术、工具和过程等适应人，而不是让人去适应它们；而重型软件开发方法试 图定义一种广泛适用的软件开发过程并通过团队来执行该软件开发过程，从而来指导软件系 统的开发。第三，敏捷软件开发重点关注和强调可运行的软