軟件開發(fā)是指設(shè)計和構(gòu)建計算機程序以滿足用戶需求的過程。這個過程通常被稱為軟件開發(fā)生命周期（SDLC），它包括需求分析、設(shè)計、編程、測試和維護等多個階段。這些階段的目標(biāo)是創(chuàng)建一個滿足用戶需求的高質(zhì)量軟件產(chǎn)品。

軟件開發(fā)經(jīng)歷了不同的階段，包括編程階段、軟件設(shè)計階段和軟件工程階段。常見的軟件過程模型包括瀑布模型、原型模型、螺旋模型、組件復(fù)用模型和敏捷軟件開發(fā)過程模型，以滿足不同項目的需求。軟件開發(fā)環(huán)境可以根據(jù)解決的問題或開發(fā)環(huán)境的演變趨勢進行分類。軟件開發(fā)工具通常由三部分組成:工具本身、工具界面和工具用戶界面。常用的軟件開發(fā)語言包括Java、Python、C/C++、JavaScript等。

未來，云計算、低代碼和無代碼開發(fā)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、DevOps、區(qū)塊鏈和遠程辦公等趨勢將進一步推動軟件開發(fā)的發(fā)展，并為用戶提供更友好的體驗和功能。

軟件是用于操作計算機和執(zhí)行特定任務(wù)的一系列指令、數(shù)據(jù)或程序。軟件開發(fā)是設(shè)計、創(chuàng)建、測試和維護不同軟件應(yīng)用程序或系統(tǒng)的集體過程，包括從需求分析、設(shè)計、編程、測試到維護的所有階段。這些階段反映了系統(tǒng)開發(fā)生命周期（SDLC）的所有方面，包括滿足業(yè)務(wù)需求的設(shè)計、滿足指定設(shè)計的開發(fā)、將軟件部署到生產(chǎn)環(huán)境以及后續(xù)的支持和維護。

軟件開發(fā)的歷史可以追溯到1804年，當(dāng)時約瑟夫·瑪麗·雅卡爾在紙板上打孔，以引導(dǎo)織機編織圖案。

19世紀(jì)末，“計算機之父”查爾斯·巴貝奇發(fā)明了第一臺機械計算機，被稱為分析引擎，后來成為其他計算機設(shè)計和電子計算機的靈感來源。雖然這些機器還沒有制造出來，但這并不意味著不能為它們編寫“軟件”。

1843年，世界上第一個程序員阿達·洛芙萊斯為查爾斯·巴貝奇的分析引擎開發(fā)了一種計算伯努利數(shù)的算法，這被認為是第一個計算機程序。同時，她的工作對計算機科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。她不僅將機器視為執(zhí)行數(shù)學(xué)計算的工具，還認識到計算機可以處理不同類型的信息。她的思想開創(chuàng)了圖靈機的概念，奠定了計算機科學(xué)的基礎(chǔ)。

1889年，赫爾曼·何樂禮發(fā)明了霍爾瑞斯制表機，它通過編程對數(shù)據(jù)進行計數(shù)和制表?；魻柸鹚怪票砥鞯陌l(fā)明標(biāo)志著數(shù)據(jù)處理和自動化的重要進展，對軟件開發(fā)的演變產(chǎn)生了一定的影響。

1936年，艾倫·圖靈提出了圖靈機的概念，其關(guān)鍵思想是抽象計算過程，被認為是計算機科學(xué)的開創(chuàng)性理論之一，成為計算機科學(xué)中許多理論和算法的基礎(chǔ)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，軟件開發(fā)經(jīng)歷了程序設(shè)計、軟件設(shè)計和軟件工程階段。編程階段出現(xiàn)在1946-1955年。1946年，美國物理學(xué)家和工程師約翰·莫奇利和約翰·p·?？颂卦谫e夕法尼亞大學(xué)共同發(fā)明了第一臺通用計算機（ENIAC）。它是一個巨人，有18000個電子管，面積170平方米，重30噸，消耗約150千瓦的功率，每秒進行5000次運算。ENIAC是一個研究主機，使用電子管作為元件。它體積龐大，耗電量大，容易發(fā)熱，并且不能工作太長時間。在這個第一代計算機（電子管）階段，還沒有軟件的概念。程序設(shè)計主要圍繞硬件開發(fā)，追求節(jié)省空間和編程技巧。規(guī)模很小，工具簡單，沒有明確的分工（開發(fā)人員和用戶），也沒有文檔（程序列表除外），主要用于科學(xué)計算。

1948年，一位名叫湯姆·基爾本的英國計算機科學(xué)家使用8個字的工作內(nèi)存和17個字的指令編寫了世界上第一個軟件。他和他的同事弗雷迪·威廉姆斯開發(fā)了世界上最早的計算機之一——曼徹斯特小型實驗機（SSEM），并運行基爾本的代碼進行數(shù)學(xué)計算。

1949年，John Mauchly提出了第一個高級編程語言Brief Code（后來稱為短代碼），并由William F. Schmidt實現(xiàn)。Brief Code是第一種函數(shù)式編程語言，它以易于理解的數(shù)學(xué)表達式呈現(xiàn)，但每次運行程序時都必須將其轉(zhuǎn)換為機器代碼，這使得軟件開發(fā)過程更加緩慢。

1951年，美國海軍軍官格雷斯·霍珀為UNIVAC創(chuàng)建了第一個計算機語言編譯器A-0（算術(shù)語言版本0），它是COBOL的前身。

1952年，Alick Glennie開發(fā)了Autocode，這是第一種可以由編譯器直接轉(zhuǎn)換為機器代碼的編譯語言，也是描述一種曼徹斯特Mark 1自動編碼系統(tǒng)的術(shù)語。兩年后，R.A. Brooker開發(fā)了第二個版本的Autocode，稱為Mark 1 Autocode。

1954年，IBM的一個團隊開發(fā)了FORTRAN語言，這是至今仍在使用的最古老的高級編程語言。軟件設(shè)計階段出現(xiàn)在1956-1970年。這是第二代計算機（晶體管數(shù)字計算機）和第三代計算機（集成電路數(shù)字計算機），商用主機和商用微型計算機已逐漸出現(xiàn)。其特點是:硬件環(huán)境相對穩(wěn)定，有軟件作坊式的開發(fā)組織形式；產(chǎn)品軟件（可購買）被廣泛使用，從而建立了軟件的概念，出現(xiàn)了BIOS、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，并出現(xiàn)了瀑布模型。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和計算機應(yīng)用的日益普及，軟件系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，從科學(xué)計算到商業(yè)應(yīng)用，高級編程語言層出不窮，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，開發(fā)人員和用戶分工明確，對軟件的需求急劇增加，逐漸形成了結(jié)構(gòu)化編程和結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計的軟件開發(fā)技術(shù)，但軟件產(chǎn)品質(zhì)量不高，生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致軟件危機的出現(xiàn)。即落后的軟件生產(chǎn)模式無法滿足快速增長的計算機軟件需求，導(dǎo)致軟件開發(fā)和維護過程中出現(xiàn)一系列嚴重問題。

1958年，一個科學(xué)委員會開發(fā)了ALGOL，一種用于研究和科學(xué)目的的編程語言。Java和許多其他高級語言在某種程度上是從這種語言演變而來的。

1959年，格蕾絲·霍珀和鮑勃·貝默開發(fā)了COBOL（通用商業(yè)語言），這是第一種可以在各種類型或品牌的計算機上運行的高級編程語言。它仍然廣泛應(yīng)用于卡處理、ATM機甚至電影中的視覺效果。同樣在1959年，麻省理工學(xué)院的約翰·麥卡錫為開發(fā)人工智能創(chuàng)建了第一版LISP語言，該語言一直沿用至今。

1964年5月1日，由John Kemeny和Thomas Kurtz開發(fā)的BASIC語言向公眾推出。許多商業(yè)應(yīng)用程序仍在使用BASIC語言。微軟的Visual BASIC（VB）在標(biāo)準(zhǔn)BASIC基礎(chǔ)上增加了面向?qū)ο蟮墓δ芎蛨D形用戶界面。軟件工程階段從1970年開始出現(xiàn)。這是第四代計算機（大規(guī)模集成電路機）及其后期階段。個人電腦已經(jīng)普及，圖形操作系統(tǒng)已經(jīng)建立。軟件危機迫使人們研究和改變軟件開發(fā)的技術(shù)手段和管理方法，形成了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化方法、面向?qū)ο缶幊毯蛙浖赜?，并開始使用增量進化的開發(fā)模型。從此，軟件生產(chǎn)進入了軟件工程時代。這一階段的特點是:硬件向巨型化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化四個方向發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)成熟并得到廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了第三代和第四代編程語言；第一代軟件技術(shù)（結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計）在數(shù)值計算領(lǐng)域取得了突出成就；第二代軟件技術(shù)（軟件測試技術(shù)、方法和原理）用于軟件生產(chǎn)過程；第三代軟件技術(shù)（處理需求定義技術(shù)）用于軟件需求分析和描述。

1972年，丹尼斯·里奇在貝爾實驗室開發(fā)了C語言，該語言成為當(dāng)時最流行的編程語言之一，并對后來的許多編程語言產(chǎn)生了巨大影響。同年，Donald D. Chamberlin和Raymond F. Boyce開發(fā)了SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言），它是為數(shù)據(jù)庫的使用而設(shè)計的，SQL仍然是最流行的數(shù)據(jù)庫語言之一。從20世紀(jì)60年代末到70年代末，有許多流行的編程范例，如Simula、C和Prolog。上世紀(jì)七八十年代，隨著Apple II系統(tǒng)的發(fā)布，軟件開發(fā)開始發(fā)揮重要作用。與此同時，與蘋果Apple II系統(tǒng)競爭的產(chǎn)品VisiCalc問世，并首次將電子表格軟件帶到公眾面前。隨著人們對個人電腦領(lǐng)域越來越感興趣，許多公司，如行業(yè)巨頭IBM，被吸引進入該市場。然而，盡管它被稱為“個人電腦”，但這一時期開發(fā)的大多數(shù)軟件都與工作和商業(yè)社區(qū)密切相關(guān)，其中最重要的應(yīng)用程序是Microsoft Word和Excel。

在20世紀(jì)80年代，另一個重要趨勢是使用模塊，即代碼的大規(guī)模組織單元。與此同時，面向?qū)ο蟮奶匦?，如封裝、繼承和多態(tài)也起源于這十年。1983年，比雅尼·斯特勞斯特魯普開發(fā)的C++引入了面向?qū)ο缶幊痰母拍睿谟螒蛞婧蚖eb開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。同年，Objective-C語言發(fā)布并應(yīng)用于蘋果的操作系統(tǒng)、macOS和IOS。這一時期的其他重要編程語言包括Ada（1983年）、Common Lisp（CL）（1984年）、Eiffel（1984年）、Perl（1987年）和TCL腳本語言（1988年）。

開源程序的發(fā)布也成為改變軟件開發(fā)規(guī)則的重要力量，軟件開發(fā)在20世紀(jì)90年代開始流行，主要是由在線興趣驅(qū)動的。例如，Linux內(nèi)核的最早版本（后來發(fā)展成為同名操作系統(tǒng)）于1991年在線發(fā)布。

同樣在1991年，Guido Van Rossum創(chuàng)建了一種非常用戶友好的編程語言Python，這是當(dāng)今最流行的語言之一。1995年，Brendan Eich僅用10天就創(chuàng)建了JavaScript，這是使用最廣泛的編程語言之一，也是萬維網(wǎng)的核心技術(shù)之一。同年，由詹姆斯·高斯林和太陽微系統(tǒng)公司的其他開發(fā)人員開發(fā)的Java語言向公眾推出。

20世紀(jì)90年代創(chuàng)建的其他著名編程語言包括Haskell（1991年）、Visual Basic（1991年）、Lua（1993年）、R（1993年）、Ruby（1995年）、Ada 95（1995年）、PHP（1995年）和Rebol。函數(shù)式編程、數(shù)據(jù)分析和Web開發(fā)也在此期間得到了發(fā)展。自1996年以來，計算機開始通過移動設(shè)備影響公眾，如PDA（Palm OS）和黑莓系列。

2001年，微軟開發(fā)了C#語言，它與C++、Java和Visual Basic非常相似，被廣泛用于微軟產(chǎn)品和桌面應(yīng)用程序的開發(fā)。2003年，Martin Odersky為Android開發(fā)創(chuàng)建了Scala語言。同年，谷歌開發(fā)了Go語言來解決大型軟件系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。2007年，蘋果推出了iPhone，標(biāo)志著移動技術(shù)新時代的開始。2012年發(fā)布的TypeScript語言是JavaScript語言的語法超集，增加了靜態(tài)類型，它也是Angular框架的重要組成部分。2014年，蘋果開發(fā)了Swift語言來取代C#、C和C++。

在Rust世紀(jì)出現(xiàn)了許多其他重要的編程語言，例如action script（2000年）、D（2001年）、Scratch（2002年）、Groovy（2003年）、F #（2005年）、PowerShell（2006年）和clo jure（2007年）。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和中間件平臺也促進了軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展和成熟，敏捷開發(fā)方法逐漸流行起來。未來有望在互聯(lián)網(wǎng)平臺上進一步整合資源，形成高效可信的虛擬環(huán)境，更好地服務(wù)所有用戶。軟件復(fù)用和軟件構(gòu)件技術(shù)被認為是解決軟件危機的現(xiàn)實途徑和實現(xiàn)軟件工業(yè)化生產(chǎn)的必要手段。軟件工程將向開放計算方向發(fā)展，確定行業(yè)的基本框架，并引導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)融合。

軟件項目的開發(fā)需要先計劃，后實施。在軟件開發(fā)和維護的漫長生命周期中，需要完成許多不同性質(zhì)的任務(wù)，這意味著要將軟件生命周期分為幾個階段，并據(jù)此制定可行的計劃，然后嚴格按照計劃管理軟件開發(fā)和維護。

軟件開發(fā)生命周期（SDLC）提供了一個國際標(biāo)準(zhǔn)，軟件公司可以使用該標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建和改進他們的計算機程序。它可以分為以下幾個階段:可行性研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細設(shè)計、系統(tǒng)測試、系統(tǒng)部署和系統(tǒng)維護。

可行性研究：在可行性研究階段，需要進行廣泛的市場調(diào)查，以確定產(chǎn)品的可行性并同時規(guī)劃項目。這一階段涉及資源分配、產(chǎn)能規(guī)劃、項目調(diào)度、成本估算和供應(yīng)。理想情況下，項目經(jīng)理和開發(fā)人員應(yīng)該與操作和安全團隊密切合作，以確保所有相關(guān)方的意見都得到充分考慮。這一階段的主要成果包括詳細的項目計劃、時間表、準(zhǔn)確的成本估算和必要的采購要求。

需求分析：需求分析是軟件開發(fā)生命周期的第二階段。在此階段，利益相關(guān)者就提議產(chǎn)品的技術(shù)和用戶要求及規(guī)格達成一致，以實現(xiàn)其目標(biāo)。此階段的首要任務(wù)是收集需求，以了解和歸檔用戶和其他利益相關(guān)者的需求。通過需求分析，提供每個組件測試參數(shù)的詳細概述、范圍、開發(fā)人員和任務(wù)，以確保高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)。同時，這個階段涉及開發(fā)人員、用戶、測試人員、項目經(jīng)理和質(zhì)量保證人員之間的密切合作。程序員也會在這個階段選擇合適的軟件開發(fā)方法，如瀑布模型或V模型。團隊將此階段的結(jié)果記錄在軟件需求規(guī)范文檔中，該文檔可作為團隊在項目實施過程中的參考。

總體設(shè)計：總體設(shè)計是軟件開發(fā)生命周期的第三階段。在這個階段，架構(gòu)師和開發(fā)人員不僅要制定所需的高級技術(shù)規(guī)范以創(chuàng)建符合要求的軟件，還要選擇或構(gòu)建軟件的底層架構(gòu)，為整個系統(tǒng)提供可靠的基礎(chǔ)。這個階段可能還包括一些快速原型制作。利益相關(guān)者將討論風(fēng)險級別、團隊組成、適用技術(shù)、時間、預(yù)算、項目限制、方法和架構(gòu)設(shè)計等因素。設(shè)計規(guī)范文檔（DSD）詳細說明了產(chǎn)品的架構(gòu)設(shè)計、組件、通信、前端表示和用戶流。這一步為開發(fā)人員和測試人員提供了一個模板，并減少了成品出現(xiàn)缺陷和延遲的可能性。

細節(jié)設(shè)計：詳細設(shè)計階段是軟件開發(fā)過程中的關(guān)鍵步驟。在此階段，開發(fā)人員開始實際編寫代碼以開發(fā)軟件，并根據(jù)公司的程序和指南，基于前一階段商定的產(chǎn)品規(guī)格和要求進行編碼。前端開發(fā)人員構(gòu)建接口，后端開發(fā)人員創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的數(shù)據(jù)。同時，詳細設(shè)計階段還涉及相關(guān)的解決方案設(shè)計，并使用流程模型和故事板詳細定義解決方案的思想。開發(fā)人員使用建模工具構(gòu)建模型，用于早期驗證、原型制作和設(shè)計模擬。為了保證軟件的質(zhì)量，開發(fā)人員用相應(yīng)的編程語言編寫設(shè)計代碼，并參與同行和團隊的評估。此外，在此階段應(yīng)定期聯(lián)系業(yè)務(wù)利益相關(guān)者，以確保他們的期望得到滿足。最后，這個階段的輸出是可測試的功能軟件。

系統(tǒng)測試：系統(tǒng)測試階段是軟件開發(fā)過程中保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此階段，測試人員通過單元測試（功能測試）、集成測試、性能測試和安全測試來驗證產(chǎn)品的功能，并確保其按照需求分析文檔的要求進行。一些團隊選擇自動化測試執(zhí)行過程，并使用持續(xù)集成工具（如Appveyor或Travis CI）更有效地發(fā)現(xiàn)錯誤。測試人員負責(zé)通知開發(fā)人員代碼中的缺陷。在開發(fā)人員確認并修復(fù)這些缺陷后，測試人員將重復(fù)測試過程，直到他們確保軟件沒有問題并且可以按要求運行。此外，系統(tǒng)測試階段還體現(xiàn)在軟件設(shè)計和編碼過程中，包括預(yù)先計劃的場景測試和性能測試，以模擬應(yīng)用程序的實際負載，從而確保軟件在各種條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

系統(tǒng)部署：系統(tǒng)部署階段的目標(biāo)是將軟件部署到生產(chǎn)環(huán)境中以供實際使用。在高度成熟的企業(yè)中，這一階段通常是高度自動化的，軟件一旦準(zhǔn)備好就將部署到生產(chǎn)環(huán)境中。對于成熟度較低的企業(yè)或一些高度標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)，部署過程可能涉及一些人工審批。在大中型企業(yè)中，為了簡化部署過程，通常使用應(yīng)用程序發(fā)布自動化（ARA）工具，該工具可以與持續(xù)集成工具集成，使將應(yīng)用程序部署到生產(chǎn)環(huán)境的過程更加自動化。此外，系統(tǒng)部署階段還負責(zé)響應(yīng)和解決用戶在使用過程中遇到的問題，并在必要時遷移數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)維護：軟件開發(fā)周期不會在系統(tǒng)維護的這個階段結(jié)束，必須不斷監(jiān)控軟件以確保其正常運行。作為軟件開發(fā)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)維護階段致力于確保軟件的正常運行和持續(xù)改進。在生產(chǎn)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的問題和缺陷必須及時報告和響應(yīng)，這通常會將工作重新引入開發(fā)過程。對于bug修復(fù)，可能不需要經(jīng)歷整個開發(fā)過程，但至少需要一個簡化的過程來確保修復(fù)不會引入其他問題（回歸問題），以避免問題擴大。

在系統(tǒng)維護階段，團隊還需要管理和評估整個項目，以保持應(yīng)用程序生命周期的質(zhì)量和交付。為此，使用能力成熟度模型（CMM）等評估模型來評估開發(fā)過程，以確保過程的科學(xué)性和效率。同時，構(gòu)建不同版本的軟件也是現(xiàn)階段的任務(wù)之一。通過確定質(zhì)量保證優(yōu)先級和發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，團隊可以解決和跟蹤系統(tǒng)缺陷，并確保軟件在迭代過程中不斷優(yōu)化和改進。

研制模型

在軟件工程中，人們建立了一個抽象的軟件開發(fā)模型（也稱為軟件過程模型或軟件生命周期模型），將軟件生命周期中的所有活動或步驟安排到一個框架中，并清晰、直觀地表達軟件開發(fā)的整個過程。

軟件開發(fā)模型描述了主要的開發(fā)階段，定義了每個階段的主要任務(wù)和活動，規(guī)范了每個階段的輸入和輸出，并提供了一個框架，將必要的活動有序地映射到此框架中。不同的軟件開發(fā)模型具有不同的特點，適用于不同特點的軟件開發(fā)項目。常見的軟件開發(fā)模型包括瀑布模型、V模型、迭代模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、噴泉模型和敏捷模型。

瀑布模型

1970年，W.Royce首次提出瀑布模型。這種模式的本質(zhì)是每個階段的活動只做一次。模型規(guī)定開發(fā)各階段的活動為:提出軟件需求、需求分析、設(shè)計、編碼、測試和運維。W.Royce認為軟件生命周期的各個階段之間的關(guān)系是以固定的順序連接的，每個階段的活動從上一個階段逐漸過渡到下一個階段，就像瀑布一樣，一步一步落下，最終獲得開發(fā)的軟件產(chǎn)品。

瀑布模型是一種基于里程碑的階段過程模型，其里程碑工作流為軟件項目的依法管理提供了便利。例如，項目計劃分階段制定，成本核算分階段進行，評估分階段進行。這為提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量提供了有效保障。

然而，這種模式的性質(zhì)使其不適合大型或創(chuàng)新項目，因為在整個過程中不支持反饋。因此，隨著時間的推移，軟件將無法適應(yīng)市場不斷變化的需求。瀑布模型缺乏靈活性也是許多模型提出更多迭代SDLC變體的主要原因之一。

v模型

V型整體呈V型結(jié)構(gòu)，由左右兩側(cè)組成。左側(cè)代表系統(tǒng)需求、軟件需求、概要設(shè)計、詳細設(shè)計和編碼，也稱為軟件開發(fā)生命周期（SDLC），右側(cè)代表驗收測試、系統(tǒng)測試、集成測試和單元測試，也稱為軟件測試生命周期（STLC）。與瀑布模型一樣，該模型必須在下一階段開始之前完成。因為V模型強調(diào)每個階段的驗證和確認，所以它要求在項目期間進行測試，而不僅僅是在項目結(jié)束時進行測試。這種方法被稱為測試驅(qū)動開發(fā)（TDD），即程序員在整個開發(fā)過程中不斷運行測試。持續(xù)測試可以更快地發(fā)現(xiàn)錯誤，并使修復(fù)錯誤的成本更低、更快。因此，V模型比瀑布模型有更好的成功率，但也會面臨瀑布模型遇到的問題，即適用于所有需求都可以在早期了解且范圍較小的情況。

迭代模型

順序模型（如瀑布模型和V模型）都依賴于在編碼之前假設(shè)規(guī)格、需求和設(shè)計是完美的，這意味著用戶在首次部署軟件之前不會發(fā)現(xiàn)任何設(shè)計問題。那時，修復(fù)設(shè)計、修正軟件和測試的成本往往太高（或太晚）。迭代模型通過多次迭代開發(fā)模型來克服這個問題。

迭代模型的特點是用戶反饋。軟件設(shè)計師從用戶和利益相關(guān)者對產(chǎn)品的初步想法開始，并整理出一組最基本的需求和設(shè)計文檔。編碼人員為這個最小集合開發(fā)一個可交付物并測試它。然后，用戶嘗試使用該可交付成果并提供反饋。系統(tǒng)設(shè)計師根據(jù)用戶反饋整理出一套新的需求和設(shè)計，編碼人員開發(fā)出可交付成果并測試這些變化。最后，用戶將獲得第二個版本并再次進行評估。這個過程一直重復(fù)，直到用戶滿意或軟件達到最初的目標(biāo)。

原型模型

原型模型主要依靠創(chuàng)建原型來滿足用戶的需求，而這些原型代表了最終產(chǎn)品的功能。盡管這些原型可能不是獨立的應(yīng)用程序，但它們對確定正確的開發(fā)方法有很大幫助。

原型是軟件開發(fā)中的一種常見做法，它有助于在早期階段了解客戶需求并整合用戶反饋，以便更快地構(gòu)建正確的最終產(chǎn)品。每個原型都是一個獨立的應(yīng)用程序，如果用戶接受得好，他們可以重用用于創(chuàng)建原型的邏輯。然而，這種模式的缺點是大多數(shù)原型可能會在接近結(jié)束時被放棄，從而浪費時間和精力。此外，在某些情況下，面向原型的開發(fā)可能會導(dǎo)致最終產(chǎn)品與最初的要求相差甚遠。

原型可以分為三類:

廢棄的原型:該原型在達到目的后被廢棄，該原型不被視為最終產(chǎn)品。

進化原型:這類原型的形成和發(fā)展是逐步完成的。這是一個高度動態(tài)的迭代和高度動態(tài)的循環(huán)。每次迭代都需要重新指定、重新設(shè)計、重新實現(xiàn)和重新評估系統(tǒng)，因此它是應(yīng)對變化的最有效方法。

增量原型:系統(tǒng)是一次一個增量地構(gòu)建的，與進化原型的最大區(qū)別是增量開發(fā)是基于軟件的整體設(shè)計。

增量模型

增量模型是將待開發(fā)的軟件系統(tǒng)模塊化，將每個模塊視為一個增量組件，從而批量分析、設(shè)計、編碼和測試這些增量組件，如圖2-4所示。使用增量模型的軟件開發(fā)過程是一個增量過程。與瀑布模型相比，開發(fā)人員不需要一次性向用戶提交整個軟件產(chǎn)品，而是可以使用增量模型分批提交。

螺旋模型

螺旋模型是將瀑布模型和原型演化模型相結(jié)合并加入風(fēng)險分析的軟件過程模型。該模型適用于指導(dǎo)大型軟件項目的開發(fā)。它將軟件項目開發(fā)分為四個活動:規(guī)劃、風(fēng)險分析、實現(xiàn)開發(fā)和客戶評估。

軟件風(fēng)險是任何軟件開發(fā)項目中常見的問題，不同的項目只有不同的風(fēng)險。在制定項目開發(fā)計劃時，系統(tǒng)分析師需要在制定計劃之前回答項目需要什么、投入多少資源以及如何安排開發(fā)進度等問題。僅憑經(jīng)驗或初步想法回答這些問題，必然會帶來一定的風(fēng)險。項目規(guī)模越大、問題越復(fù)雜，資源、成本、進度等因素的不確定性就越大，承擔(dān)項目的風(fēng)險也就越大。人的風(fēng)險分析和管理的目的是在造成危害之前及時識別、分析并采取對策，以消除或減少風(fēng)險造成的損失。

噴泉模型

噴泉模型是一個過程模型，支持面向?qū)ο箝_發(fā)。在分析階段，定義類和對象之間的關(guān)系，建立對象關(guān)系和對象行為模型。在設(shè)計階段，從實現(xiàn)的角度對分析階段的模型進行修改或擴展。在編碼階段，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言和方法實現(xiàn)設(shè)計模型。在面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，分析模型和設(shè)計模型采用相同的符號標(biāo)記系統(tǒng)，每個階段之間沒有明顯的邊界，并且它們經(jīng)常重復(fù)和迭代。

“噴泉”一詞體現(xiàn)了面向?qū)ο蠓椒ǖ牡院蜔o間隙性。迭代意味著每個階段都需要重復(fù)多次。例如，分析和設(shè)計階段通常需要重復(fù)多次才能更好地滿足需求。無間隙意味著每個階段之間沒有明顯的邊界，它們經(jīng)常在時間上相互交叉并平行進行。

敏捷模型

敏捷開發(fā)是一種以人為中心、迭代和循序漸進的開發(fā)方法，注重人與人之間的溝通。它把一個軟件項目的建設(shè)分成幾個可以獨立運行的子項目，每個子項目單獨完成，這樣軟件就可以一直使用。敏捷建模（AM）的價值觀包括XP（極限編程）的五個價值觀:溝通、簡單、反饋、勇氣和謙遜。盡管敏捷模型注重靈活性，但它也可能帶來一些混亂，例如缺乏文檔以及可重復(fù)性和可追溯性低。因此，它比大型項目更適合小型項目。

開發(fā)敏捷模型有兩種主要方法，即Scrum和看板。在Scrum開發(fā)中，Scrum Master負責(zé)整個產(chǎn)品開發(fā)過程。他將團隊分成不同的小組，并分配優(yōu)先級和估計工作量。每個團隊的工作都是一個短周期的迭代，完成后進行測試和優(yōu)化，最后集成以交付軟件?？窗澹↘anban）來自豐田生產(chǎn)模式，它將工作分成任務(wù)并顯示在看板卡上，這使團隊成員能夠及時了解他們的任務(wù)和進度。項目開始后，團隊將對每個成員的工作進行連續(xù)、增量和漸進的更改。這種可視化方法有助于提高團隊的效率和透明度。

開發(fā)環(huán)境

軟件開發(fā)環(huán)境（SDE）是一組相關(guān)的軟件開發(fā)工具，它們被組織在一起以支持某種軟件開發(fā)方法或適應(yīng)某種軟件開發(fā)模式，其目標(biāo)是提高軟件開發(fā)的生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。

軟件開發(fā)環(huán)境的組成：在軟件開發(fā)中，開發(fā)環(huán)境由開發(fā)環(huán)境、測試環(huán)境、臨時存儲環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境組成。

開發(fā)環(huán)境是一套專門為軟件開發(fā)、測試和調(diào)試而設(shè)計的工具和過程。其規(guī)模通常小于實際的生產(chǎn)環(huán)境，并為開發(fā)人員配備了特殊的工具和嚴格的QA（質(zhì)量保證）驗證。為了滿足開發(fā)人員的需求，開發(fā)環(huán)境將不斷添加新功能，這可能會增加開發(fā)和QA團隊的難度，因此需要測試環(huán)境的介入。集成開發(fā)環(huán)境（IDE）是一個軟件包，它集成了代碼編寫、創(chuàng)建、測試和調(diào)試的綜合功能。常見的ide包括NetBeans、Eclipse、Microsoft Visual Studio等。

測試環(huán)境：測試環(huán)境是專門為功能和系統(tǒng)測試而創(chuàng)建的。在測試環(huán)境中，QA工程師執(zhí)行不同類型的測試，包括功能測試、集成測試、性能測試和負載測試，以及用戶驗收測試（UAT）、質(zhì)量保證（QA）、安全測試、混沌測試、Alpha測試和Beta測試。

測試環(huán)境具有許多優(yōu)勢，包括修復(fù)系統(tǒng)錯誤，提供系統(tǒng)行為和質(zhì)量反饋以幫助開發(fā)人員改進系統(tǒng)，同時使開發(fā)團隊能夠有效地跟進新產(chǎn)品或更新的進度，以確保為用戶提供最佳體驗。

臨時存儲環(huán)境：試運行環(huán)境是軟件開發(fā)和測試的重要組成部分，通常在生產(chǎn)環(huán)境之前創(chuàng)建。它具有與生產(chǎn)環(huán)境相同的配置、體系結(jié)構(gòu)和規(guī)模，以便盡可能準(zhǔn)確地模擬生產(chǎn)環(huán)境。在試運行環(huán)境中，開發(fā)團隊將創(chuàng)建系統(tǒng)主站點或應(yīng)用程序的副本，并根據(jù)需要進行更改。該環(huán)境主要用于用戶驗收測試（UAT）和界面測試，以確保軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過暫存環(huán)境，開發(fā)團隊可以在部署到生產(chǎn)環(huán)境之前廣泛測試代碼更改，以確保它按預(yù)期運行。

生產(chǎn)環(huán)境：生產(chǎn)環(huán)境是軟件應(yīng)用程序?qū)嶋H部署和運行的環(huán)境，通常代表產(chǎn)品生產(chǎn)過程的最后階段，供最終用戶直接訪問、體驗新產(chǎn)品并與之交互，旨在提供穩(wěn)定和高性能的應(yīng)用程序以滿足用戶的需求。

軟件開發(fā)環(huán)境的類型：軟件開發(fā)環(huán)境可以根據(jù)所解決的問題、現(xiàn)有軟件開發(fā)環(huán)境的演變趨勢或集成程度進行分類。

根據(jù)解決的問題：軟件開發(fā)中的問題主要出現(xiàn)在三個層次:程序設(shè)計層、系統(tǒng)綜合層和項目管理層。

1.編程環(huán)境:關(guān)注如何將規(guī)范轉(zhuǎn)化為工作程序，主要設(shè)計本地編程。它包括方法和工具，其中方法尤為重要，因為優(yōu)秀的設(shè)計和方法可以彌補工具的不足。

2.系統(tǒng)集成環(huán)境:主要解決將多個子系統(tǒng)集成為一個大系統(tǒng)的問題，屬于全局編程的范疇。大型軟件系統(tǒng)由較小且易于理解的子系統(tǒng)組成，并且它們不斷變化。因此，系統(tǒng)集成環(huán)境起到了將控制子系統(tǒng)集成到大系統(tǒng)中的作用。它的兩個基本問題是界面控制和版本控制。界面控制應(yīng)考慮模塊連接和資源共享的描述和限制，而版本控制應(yīng)考慮系統(tǒng)每個版本的生成和管理。

3.項目管理環(huán)境:處理大型軟件系統(tǒng)中多個開發(fā)人員的合作。它負責(zé)解決軟件規(guī)模大、生命周期長、人員往來多所帶來的問題，屬于多方編程的范疇。項目管理環(huán)境需要解決誤解、信息缺乏和利益沖突，這可以通過記錄和維護系統(tǒng)開發(fā)狀態(tài)信息以及集成和分發(fā)文檔來實現(xiàn)。

根據(jù)發(fā)展環(huán)境的演變趨勢：根據(jù)現(xiàn)有軟件開發(fā)環(huán)境的演變趨勢，軟件開發(fā)環(huán)境可以分為四類，它們對軟件開發(fā)環(huán)境的發(fā)展有重要影響（在工具、用戶界面和體系結(jié)構(gòu)方面）。

1.面向語言的環(huán)境:它是圍繞一種語言形成的，并提供了一套適合這種語言的工具。通常是高度交互式的，對系統(tǒng)綜合的支持有限，對項目管理沒有支持。例如LISP環(huán)境、Cedar環(huán)境、Smalltalk環(huán)境和Rational環(huán)境都屬于面向語言的環(huán)境。

2.面向結(jié)構(gòu)的環(huán)境:允許用戶直接操作結(jié)構(gòu)，以語法引導(dǎo)的編輯器為中心。后來，它被擴展為提供單用戶編程環(huán)境，以支持交互式語義分析、程序執(zhí)行和調(diào)試。如蘆薈編輯器和康奈爾程序合成器。

3.工具箱環(huán)境:它由一組工具組成，支持軟件開發(fā)的編碼階段，如軟件版本控制和配置管理。使用簡單的數(shù)據(jù)模型來提高工具的可擴展性和可移植性。商業(yè)化的例子有UNIX/PWB和DEC VMS/VAX集。

4.基于方法的環(huán)境:支持特定的軟件開發(fā)方法，包括規(guī)格說明、設(shè)計、確認、驗證和重用。例如安娜（Ada的一種規(guī)范語言）、VDM（一種軟件開發(fā)的正式規(guī)范語言）、SREM（一種分布式計算設(shè)計系統(tǒng)）、PSL/PSA（問題描述語言/問題描述分析器）、ISTAR（支持開發(fā)過程管理環(huán)境的集成項目管理系統(tǒng)）和PMA（基于知識的軟件環(huán)境中的項目管理部分）。

開發(fā)工具

軟件開發(fā)工具是一組相關(guān)的軟件開發(fā)工具，支持一定的軟件開發(fā)方法或按照一定的軟件開發(fā)模型進行組織，是指為支持計算機軟件的開發(fā)、維護、仿真、移植或管理而開發(fā)的程序系統(tǒng)。開發(fā)軟件開發(fā)工具的目的是提高軟件生產(chǎn)率和質(zhì)量。典型的軟件開發(fā)工具包括自動設(shè)計工具、編譯器、測試工具和維護工具。

軟件開發(fā)工具通常由工具、工具界面和工具用戶界面組成。工具通過接口與其他工具、操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、通信接口和環(huán)境接口進行交互。

開發(fā)語言

軟件開發(fā)人員使用的編程語言取決于開發(fā)任務(wù)，包括編寫系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序和嵌入式軟件。Java、Python和C++可以作為上述開發(fā)任務(wù)的選擇。

一些流行的編程語言，如JavaScript和C，都有自己的優(yōu)勢和用途。

Java 語言(一種計算機語言，尤用于創(chuàng)建網(wǎng)站)：Java是一種通用編程語言，自1995年發(fā)布以來一直很受歡迎。原因是它易于學(xué)習(xí)和使用，面向?qū)ο螅С帜K化和代碼重用。Java廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)網(wǎng)站、web服務(wù)器、Android應(yīng)用程序和企業(yè)級軟件的開發(fā)?！段业氖澜纭肥亲盍餍械腏ava程序之一。Java快速開發(fā)模塊化程序的能力一直是其受歡迎的主要原因之一。因此，Java的廣泛應(yīng)用及其快速開發(fā)模塊化程序的能力使其成為專業(yè)開發(fā)人員最常用的編程語言之一。

軟件開發(fā)

計算機編程語言：Python是一種高級面向?qū)ο蟮膭討B(tài)編程語言，于1991年首次發(fā)布。與Java和C++相比，Python完成代碼編寫的步驟更少，這使其成為Web和應(yīng)用程序開發(fā)的絕佳選擇。Python被廣泛用于創(chuàng)建復(fù)雜的游戲、web應(yīng)用程序和桌面軟件，由于其廣泛的庫支持，它可以顯著減少代碼長度。

C/C++/C#：c語言是一種多范式的面向過程的編程語言，最早發(fā)布于20世紀(jì)70年代初。它支持結(jié)構(gòu)化編程，這意味著它是一種不需要大量運行時支持的低級語言，并使C成為操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動程序和內(nèi)核級軟件的優(yōu)秀語言。例如，蘋果電腦公司使用C語言為其Mac電腦系列編寫OS X內(nèi)核，Mac電腦中的每個程序和驅(qū)動程序都是用C語言構(gòu)建的，微軟Windows的大部分內(nèi)核也是用C語言開發(fā)的。

因為C在業(yè)界的流行，衍生出了C++和C#等許多編程語言。：C++是1985年發(fā)布的面向?qū)ο笳Z言。C++是一種廣泛使用的編程語言，可用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括操作系統(tǒng)、圖形界面、嵌入式系統(tǒng)、人工智能和機器學(xué)習(xí)。同時，它是一種非常流行的編程語言，廣泛應(yīng)用于軟件開發(fā)、金融、科學(xué)計算和游戲開發(fā)等領(lǐng)域。

C#是一種面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言，可以編譯成字節(jié)碼并于2002年發(fā)布。它是由微軟創(chuàng)立的，開發(fā)者可以使用它來生成各種安全可靠的應(yīng)用程序。網(wǎng)。C#還經(jīng)常用于構(gòu)建移動應(yīng)用程序、游戲、網(wǎng)站、VR應(yīng)用程序等。

Java Script語言：JavaScript是一種腳本語言，用于使網(wǎng)站和移動應(yīng)用程序更具交互性。它也常用于游戲開發(fā)，并以其通過添加動畫、下拉菜單和變色按鈕使網(wǎng)站生動而聞名。企業(yè)和JavaScript開發(fā)服務(wù)廣泛使用它來構(gòu)建高度交互式的網(wǎng)站和移動應(yīng)用程序。大約95%的網(wǎng)站使用JavaScript，比如網(wǎng)飛和臉書的移動應(yīng)用程序。

軟件開發(fā)在現(xiàn)代社會中的重要性主要體現(xiàn)在以下兩個方面:

1.對個人生活的影響:從智能手機應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)連接產(chǎn)品，再到新興的區(qū)塊鏈、微服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些都是軟件開發(fā)的結(jié)果。它們極大地提高了人們的生活質(zhì)量，改變了人們的工作方式，使生活更加方便和美好。例如，人們可以通過智能手機隨時隨地訪問各種應(yīng)用程序，快速獲取信息、數(shù)據(jù)、服務(wù)和產(chǎn)品。

2.對企業(yè)和業(yè)務(wù)的影響:軟件開發(fā)人員通過不斷優(yōu)化和更新軟件來確保技術(shù)成為企業(yè)發(fā)展的助力。當(dāng)他們遇到問題時，他們可以快速解決問題，以確保軟件的穩(wěn)定性和適用性。此外，隨著數(shù)據(jù)時代的到來，軟件開發(fā)也幫助企業(yè)和機構(gòu)更有效地管理和分析數(shù)據(jù)，并幫助更準(zhǔn)確和高效的決策。

未來趨勢

云計算：云計算是軟件開發(fā)的未來趨勢，它使軟件開發(fā)更加靈活、可擴展和高效。通過在云中部署軟件應(yīng)用程序和基礎(chǔ)架構(gòu)，開發(fā)人員可以更快地迭代和部署應(yīng)用程序，而無需擔(dān)心硬件和軟件基礎(chǔ)架構(gòu)的維護和管理。此外，云計算還提供了許多其他優(yōu)勢，例如數(shù)據(jù)安全性和存儲可靠性，這些優(yōu)勢使云計算成為許多企業(yè)的首選。同時，隨著云技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的軟件開發(fā)也將更加注重云原生開發(fā)，即基于云環(huán)境的應(yīng)用程序開發(fā)和部署，以提高應(yīng)用程序的可擴展性和可靠性。

低代碼和無代碼開發(fā)：低代碼/無代碼開發(fā)是軟件開發(fā)的未來趨勢之一，它是一種可視化的軟件開發(fā)方法，可以加速交付并優(yōu)化整個開發(fā)過程。它使開發(fā)人員能夠自動化和抽象軟件生命周期的每個階段，并簡化各種解決方案的開發(fā)。此外，隨著對專業(yè)軟件人才的需求超過供應(yīng)，這一過程變得更加流行。但是，這種方法在未來可能會遇到一些挑戰(zhàn)，因為采用低代碼/無代碼開發(fā)流程開發(fā)的應(yīng)用程序可能功能不夠強大，并且缺乏升級適應(yīng)性。

人工智能：人工智能的廣泛應(yīng)用是軟件發(fā)展的未來趨勢之一。AI正在顛覆傳統(tǒng)的軟件開發(fā)流程，實現(xiàn)更高效的流程，提高生產(chǎn)力并縮短上市時間。根據(jù)市場研究公司Tractica的預(yù)測，到2025年，通過部署AI技術(shù)產(chǎn)生的收入預(yù)計將達到1260億美元。AI技術(shù)幫助開發(fā)者在軟件開發(fā)生命周期中提高效率。越來越多的企業(yè)和開發(fā)人員正在接受和使用這些技術(shù)，因為他們將AI的好處視為軟件開發(fā)的未來趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)是軟件發(fā)展的未來趨勢之一，它可以解決許多企業(yè)面臨的重要問題，并改變?nèi)藗兊慕换シ绞?。隨著數(shù)字化進程的加快，越來越多的企業(yè)開始采用基于物聯(lián)網(wǎng)的解決方案。軟件開發(fā)人員可以開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，以提高企業(yè)的運營效率并解決各種業(yè)務(wù)問題。例如，通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，企業(yè)可以實施智能傳感器和自動化系統(tǒng)來監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)，從而提高安全性。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以用于數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，以提高決策的準(zhǔn)確性和效率。

DevOps：DevOps是軟件開發(fā)的未來趨勢。DevOps是一個哲學(xué)概念，它集成了軟件開發(fā)過程中的不同流程，使軟件開發(fā)工程師和運維工程師能夠緊密合作，從而加快軟件的開發(fā)和部署，提高應(yīng)用程序的性能和可靠性，并增強應(yīng)用程序的安全性。DevOps的優(yōu)勢在于可以集成不同的流程，從而實現(xiàn)更高效可靠的軟件開發(fā)。這種合作方式還可以快速發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而加快軟件的上市時間。

區(qū)塊鏈：區(qū)塊鏈?zhǔn)擒浖l(fā)展的未來趨勢之一。這種技術(shù)創(chuàng)建了一種本質(zhì)安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它基于密碼學(xué)、去中心化和共識的概念，并確保交易的信任。區(qū)塊鏈或分布式分類賬系統(tǒng)中的大多數(shù)數(shù)據(jù)都被組織成塊，每個塊由一個或多個交易組成。每個新區(qū)塊都與之前的所有區(qū)塊相連，因此幾乎不可能被篡改。隨著軟件解決方案數(shù)量的增加，對強安全性的需求也在增加。因此，區(qū)塊鏈和加密技術(shù)被用于金融交易和數(shù)據(jù)傳輸并不奇怪，現(xiàn)在區(qū)塊鏈和加密技術(shù)正在積極擴展到其他行業(yè)。太陽能在社區(qū)中的分布、供應(yīng)鏈中的商品交付跟蹤、塑料垃圾的回收效率等。這些只是區(qū)塊鏈技術(shù)的幾個例子，這些技術(shù)正在使各種業(yè)務(wù)更安全、更高效、更道德。

遠程辦公：遠程辦公也是軟件發(fā)展的未來趨勢之一。遠程辦公是指將軟件開發(fā)任務(wù)外包給公司以外的專業(yè)團隊。出現(xiàn)這種趨勢的原因是企業(yè)意識到將軟件開發(fā)任務(wù)外包給專業(yè)團隊可以帶來許多優(yōu)勢，例如降低成本、提高效率、專業(yè)知識和技能。

遠程辦公的主要優(yōu)點是可以降低成本和提高效率。通過將軟件開發(fā)任務(wù)外包給專業(yè)團隊，企業(yè)可以減少員工數(shù)量和工資支出，同時專注于其核心業(yè)務(wù)。此外，遠程辦公還可以提高軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率，因為專業(yè)團隊可以更專注于軟件開發(fā)而不是處理其他事務(wù)。此外，遠程辦公還可以幫助企業(yè)更快地適應(yīng)市場變化和技術(shù)更新，從而更好地滿足客戶需求。