軟體工程學習心得 : the Art of Software Development

本篇為台大李允中教授所授之軟體工程課程修課心得，李教授以軟體工程角度闡述軟體開發的理論與經驗，並以多人小組(約10人)的方式讓同學們實際執行整個軟體開發流程，從中受益良多，遂成此文以資紀念。

一、軟體工程的歷史

在1970、1980年代，許多軟體都邁向一個悲慘的結局，軟體專案開發時間大大超過規劃的時間表，且開發出來的軟體品質十分糟糕；一些專案導致了財產的流失，某些軟體甚至導致人員傷亡。因此，北約的科技委員會(NATO)召集了近50名一流的編程人員、計算機科學家和工業界巨頭，討論和制定擺脫「軟體危機」的對策。在那次會議上第一次提出了軟體工程（software engineering）這個概念。

爾後，在1986年，IBM大型電腦之父佛瑞德·布魯克斯發表了他的著名論文〈沒有銀彈〉(佛瑞德·布魯克斯著名作品還有《人月神話》)。在這篇著名的論文中他斷言：「在10年內無法找到解決軟體危機的銀彈」，開發軟體的困難是內生的，只能漸進式的改善。整體環境沒有改變以前，唯一可能的解決方法是培養優秀的工程師。

二、軟體流程簡介

在軟體工程的理論學習與實際的專案執行中，可以理解到軟體工程對「流程 (process)」的重視，軟體開發的本質是一種問題解決的過程，從而產出可以隨著環境變化而演進的系統。小至日常生活中的刷牙、洗澡，大至大樓的建造、太空任務的執行，無不與流程相關。

軟體流程是一組部份相依、為達到目標而執行的一系列步驟。包含定義、分析、設計、建構及測試等活動。而活動(Activity)中包含由誰執行、何時做、做什麼、如何做、預定產出之文件與編碼、使用的電腦資源與組織結構與限制。最粗略的軟體生命週期如下：

• 定義(Definition) : What
• 開發(Development) : How
• 維護(Maintenance) : Change

專案生命周期刻畫了一個工程從起始到完成，是如何進行計劃、控制和監控的模型。瀑布模型 (Waterfall Model) 雖是最陽春的模型，但也是所有其他模型的根源。

瀑布模型之後，有許多著名的軟體開發過程模型已被提出，如 Spiral Model(Risk-Driven)、Automatic Synthesis Model、Object-Oriented Approach、Unified Process。

雖然模型眾多，但軟體工程的大部份理論都有共同的核心價值，是導源於開發軟體時需要很多人一起合作，因此必須建立共同的溝通方法與工作紀律，以避免過去軟體危機所面臨的問題。

三、本課程專案的執行

本課程專案的執行由以下兩個面向所組成：

• 專案管理面向： Work Breakdown Structure(WBS)、Meeting Minutes (Action Item Tracking) 
• 工程實行面向：需求工程流程、系統架構設計軟體設計

簡單來說，這次的專案流程是從時程預估、需求獲取分析並產生需求規格文件(System Requirements Specification, SRS)，設計系統架構圖(System Architecture)，並把需求對應在系統架構圖上，再將每個自然語言的需求敘述轉類別圖(Class diagram)，最後做程式的撰寫與測試。

在這次的軟體專案執行中，讓我了解到「需求」的重要性。上面所提的所有工作，都是為了滿足需求而來。在軟體工程中，軟體是為了需求使用者而因應產生的，如果開發者與客戶之間缺乏足夠的溝通，即使開發者擁有精良的程式撰寫能力，但還是無法開發出客戶真正合用的軟體。因此藉由反覆(iteration)、改進(refinement)、漸進式(incremental)的開發方法，才得以不斷的貼近進而滿足需求。

四、結語：軟體工程的反思

至今為止，軟體產業的工程師可以說是最不工程導向的工程師，大多數軟體開發項目的失敗，並不是由於軟體開發技術方面的原因。它們的失敗是由於不適當的管理造成的。因此，如何以系統性的、規範化的、可定量的程序化方法，去開發和維護軟體，正是軟體工程這門學科的核心課題，我們應該繼續努力，把每一種藝術轉變成科學：在這個過程中，我們得以把藝術向前推進。

“Science is what we understand well enough to explain to a computer; art is everything else.” 

― Donald Ervin Knuth, Things a Computer Scientist Rarely Talks About

References

台大李允中教授講義 (研究所課程)

wiki - 軟體工程
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%B7%A5%E7%A8%8B

同人的生活派對 - 軟體開發是工藝還是工程？
http://www.lifeparty.idv.tw/blog/archives/175