Разрабо́тка програ́ммного обеспе́чения (англ. software development) — это род деятельности (профессия) и процесс, направленный на создание и поддержание работоспособности, качества и надежности программного обеспечения, используя технологии, методологию и практики из информатики, управления проектами, математики, инженерии и других областей знания.
Сложность разработки ПО Как и другие традиционные инженерные дисциплины, разработка программного обеспечения имеет дело с проблемами качества, стоимости и надёжности. Некоторые программы содержат миллионы строк исходного кода, которые, как ожидается, должны правильно исполняться в изменяющихся условиях. Сложность ПО сравнима со сложностью наиболее сложных из современных машин, таких как самолёты.
Разделы дисциплины Разработка программного обеспечения может быть разделена на несколько разделов. Это:
Требования к программному обеспечению: извлечение, анализ, спецификация и ратификация требований для программного обеспечения. Проектирование программного обеспечения: проектирование программного обеспечения средствами Автоматизированной Разработки Программного Обеспечения (CASE) и стандарты формата описаний, такие как Унифицированный Язык Моделирования (UML), используя различные подходы: проблемно-ориентированное проектирование и т. д. Инженерия программного обеспечения: создание программного обеспечения с помощью языков программирования. Тестирование программного обеспечения: поиск и исправление ошибок в программе. Сопровождение программного обеспечения: программные системы часто имеют проблемы совместимости и переносимости, а также нуждаются в последующих модификациях в течение долгого времени после того, как закончена их первая версия. Подобласть имеет дело с этими проблемами. Управление конфигурацией программного обеспечения: так как системы программного обеспечения очень сложны и модифицируются в процессе эксплуатации, их конфигурации должны управляться стандартизированным и структурированным методом. Управление разработкой программного обеспечения: управление системами программного обеспечения имеет заимствования из управления проектами, но есть нюансы, не встречающиеся в других дисциплинах управления. Процесс разработки программного обеспечения: процесс построения программного обеспечения горячо обсуждается среди практиков, основными парадигмами считаются agile или waterfall. Инструменты разработки программного обеспечения, см. CASE: методика оценки сложности системы, выбора средств разработки и применения программной системы. Качество программного обеспечения: методика оценки критериев качества программного продукта и требований к надёжности. Локализация программного обеспечения, ветвь языковой промышленности.
Процесс и методология Основная статья: Процесс разработки программного обеспечения На протяжении нескольких десятилетий стоит задача поиска повторяемого, предсказуемого процесса или методологии, которая бы улучшила продуктивность, качество и надёжность разработки. Одни пытались систематизировать и формализовать этот, по-видимому, малопредсказуемый процесс. Другие применяли к нему методы управления проектами и методы программной инженерии. Третьи считали, что без постоянного контроля со стороны заказчика разработка ПО выходит из-под контроля, съедая лишнее время и средства.
Опыт управления разработкой программ отражается в соответствующих руководствах, обычаях и стандартах. Если при разработке используется несколько стандартов и нормативных документов, то имеет смысл составить профиль.
Информатика как научная дисциплина предлагает и использует на базе методов структурного программирования технологию надежной разработки программного обеспечения, используя тестирование программ и их верификацию на основе методов доказательного программирования для систематического анализа правильности алгоритмов и разработки программ без алгоритмических ошибок.
Данная методология направлена на решение задач на ЭВМ, аналогичной технологии разработки алгоритмов и программ, используемой на олимпиадах по программированию отечественными студентами и программистами с использованием тестирования и структурного псевдокода для документирования программ в корпорации IBM с 70-х годов.
Методология структурного проектирования программного обеспечения может использоваться с применением самых различных языков и средств программирования для разработки надёжных программ самого различного назначения. Одним из таких проектов была разработка бортового программного обеспечения для космического корабля «Буран», в котором впервые использовался бортовой компьютер для автоматического управления аппарата, совершившего успешный старт и посадку космического корабля.
При выборе методологии разработки программного обеспечения следует руководствоваться тем, что сложность методологии сравнима со сложностью структуры программного продукта, и неоправданная для продукта данной сложности сложность методологии только неоправданно увеличит стоимость разработки. Примером современной методологии проектирования может быть проблемно-ориентированное проектирование.
Проблемы разработки ПО Наиболее распространёнными проблемами, возникающими в процессе разработки ПО, считают:
Недостаток прозрачности. В любой момент времени сложно сказать, в каком состоянии находится проект и каков процент его завершения. Данная проблема возникает при недостаточном планировании структуры (или архитектуры) будущего программного продукта, что чаще всего является следствием отсутствия достаточного финансирования проекта: программа нужна, сколько времени займёт разработка, каковы этапы, можно ли какие-то этапы исключить или сэкономить — следствием этого процесса является то, что этап проектирования сокращается. Недостаток контроля. Без точной оценки процесса разработки срываются графики выполнения работ и превышаются установленные бюджеты. Сложно оценить объём выполненной и оставшейся работы. Данная проблема возникает на этапе, когда проект, завершённый чуть более чем наполовину, продолжает разрабатываться после дополнительного финансирования без оценки степени завершённости проекта. Недостаток трассировки. Недостаток мониторинга. Невозможность наблюдать ход развития проекта не позволяет контролировать ход разработки в реальном времени. С помощью инструментальных средств менеджеры проектов принимают решения на основе данных, поступающих в реальном времени. Данная проблема возникает в условиях, когда стоимость обучения менеджмента владению инструментальными средствами сравнима со стоимостью разработки самой программы. Неконтролируемые изменения. У потребителей постоянно возникают новые идеи относительно разрабатываемого программного обеспечения. Влияние изменений может быть существенным для успеха проекта, поэтому важно оценивать предлагаемые изменения и реализовывать только одобренные, контролируя этот процесс с помощью программных средств. Данная проблема возникает вследствие нежелания конечного потребителя использовать те или иные программные среды. Например, когда при создании клиент-серверной системы потребитель предъявляет требования не только к операционной системе на компьютерах-клиентах, но и на компьютере-сервере. Недостаточная надёжность. Самый сложный процесс — поиск и исправление ошибок в программах на ЭВМ. Поскольку число ошибок в программах заранее неизвестно, то заранее неизвестна и продолжительность отладки программ и отсутствие гарантий отсутствия ошибок в программах. Следует отметить, что привлечение доказательного подхода к проектированию ПО позволяет обнаружить ошибки в программе до её выполнения. В этом направлении много работали Кнут, Дейкстра и Вирт. Профессор Вирт при разработке Паскаля и Оберона за счет строгости их синтаксиса добился математической доказуемости завершаемости и правильности программ, написанной на этих языках. Данная проблема возникает при неправильном выборе средств разработки. Например, при попытке создать программу, требующую средств высокого уровня, с помощью средств низкого уровня. Например, при попытке создать средства автоматизации с СУБД на ассемблере. В результате исходный код программы получается слишком сложным и плохо поддающимся структурированию. Неправильный выбор методологии разработки программного обеспечения. Процесс выбора необходимой методологии может проблемно отразиться на всех показателях программного обеспечения - это его гибкость, стоимость и функциональность. Так называемые гибкие методологии разработки помогают решить основные проблемы, однако, стоит отметить, что и каскадная модель (waterfall) так же имеет свои преимущества. В некоторых случаях наиболее целесообразным будет применение гибридных методологий в связке Agile + каскадная модель + MSF + RUP и т.д. Отсутствие гарантий качества и надежности программ из-за отсутствия гарантий отсутствия ошибок в программах вплоть до формальной сдачи программ заказчикам. Данная проблема не является проблемой, относящейся исключительно к разработке ПО. Гарантия качества — это проблема выбора поставщика товара (не продукта).
Как и другие традиционные инженерные дисциплины, разработка программного обеспечения имеет дело с проблемами качества, стоимости и надёжности. Некоторые программы содержат миллионы строк исходного кода, которые, как ожидается, должны правильно исполняться в изменяющихся условиях. Сложность ПО сравнима со сложностью наиболее сложных из современных машин, таких как самолёты.
Разработка программного обеспечения может быть разделена на несколько разделов. Это:
Требования к программному обеспечению: извлечение, анализ, спецификация и ратификация требований для программного обеспечения.
Проектирование программного обеспечения: проектирование программного обеспечения средствами Автоматизированной Разработки Программного Обеспечения (CASE) и стандарты формата описаний, такие как Унифицированный Язык Моделирования (UML), используя различные подходы: проблемно-ориентированное проектирование и т. д.
Инженерия программного обеспечения: создание программного обеспечения с помощью языков программирования.
Тестирование программного обеспечения: поиск и исправление ошибок в программе.
Сопровождение программного обеспечения: программные системы часто имеют проблемы совместимости и переносимости, а также нуждаются в последующих модификациях в течение долгого времени после того, как закончена их первая версия. Подобласть имеет дело с этими проблемами.
Управление конфигурацией программного обеспечения: так как системы программного обеспечения очень сложны и модифицируются в процессе эксплуатации, их конфигурации должны управляться стандартизированным и структурированным методом.
Управление разработкой программного обеспечения: управление системами программного обеспечения имеет заимствования из управления проектами, но есть нюансы, не встречающиеся в других дисциплинах управления.
Процесс разработки программного обеспечения: процесс построения программного обеспечения горячо обсуждается среди практиков, основными парадигмами считаются agile или waterfall.
Инструменты разработки программного обеспечения, см. CASE: методика оценки сложности системы, выбора средств разработки и применения программной системы.
Качество программного обеспечения: методика оценки критериев качества программного продукта и требований к надёжности.
Локализация программного обеспечения, ветвь языковой промышленности.
Основная статья: Процесс разработки программного обеспечения
На протяжении нескольких десятилетий стоит задача поиска повторяемого, предсказуемого процесса или методологии, которая бы улучшила продуктивность, качество и надёжность разработки. Одни пытались систематизировать и формализовать этот, по-видимому, малопредсказуемый процесс. Другие применяли к нему методы управления проектами и методы программной инженерии. Третьи считали, что без постоянного контроля со стороны заказчика разработка ПО выходит из-под контроля, съедая лишнее время и средства.
Опыт управления разработкой программ отражается в соответствующих руководствах, обычаях и стандартах. Если при разработке используется несколько стандартов и нормативных документов, то имеет смысл составить профиль.
Информатика как научная дисциплина предлагает и использует на базе методов структурного программирования технологию надежной разработки программного обеспечения, используя тестирование программ и их верификацию на основе методов доказательного программирования для систематического анализа правильности алгоритмов и разработки программ без алгоритмических ошибок.
Данная методология направлена на решение задач на ЭВМ, аналогичной технологии разработки алгоритмов и программ, используемой на олимпиадах по программированию отечественными студентами и программистами с использованием тестирования и структурного псевдокода для документирования программ в корпорации IBM с 70-х годов.
Методология структурного проектирования программного обеспечения может использоваться с применением самых различных языков и средств программирования для разработки надёжных программ самого различного назначения. Одним из таких проектов была разработка бортового программного обеспечения для космического корабля «Буран», в котором впервые использовался бортовой компьютер для автоматического управления аппарата, совершившего успешный старт и посадку космического корабля.
При выборе методологии разработки программного обеспечения следует руководствоваться тем, что сложность методологии сравнима со сложностью структуры программного продукта, и неоправданная для продукта данной сложности сложность методологии только неоправданно увеличит стоимость разработки. Примером современной методологии проектирования может быть проблемно-ориентированное проектирование.
Пользователь
Заказчик
Разработчик
Руководитель проекта
Аналитик
Тестировщик
Поставщик
Наиболее распространёнными проблемами, возникающими в процессе разработки ПО, считают:
Недостаток прозрачности. В любой момент времени сложно сказать, в каком состоянии находится проект и каков процент его завершения.
Данная проблема возникает при недостаточном планировании структуры (или архитектуры) будущего программного продукта, что чаще всего является следствием отсутствия достаточного финансирования проекта: программа нужна, сколько времени займёт разработка, каковы этапы, можно ли какие-то этапы исключить или сэкономить — следствием этого процесса является то, что этап проектирования сокращается.
Недостаток контроля. Без точной оценки процесса разработки срываются графики выполнения работ и превышаются установленные бюджеты. Сложно оценить объём выполненной и оставшейся работы.
Данная проблема возникает на этапе, когда проект, завершённый чуть более чем наполовину, продолжает разрабатываться после дополнительного финансирования без оценки степени завершённости проекта.
Недостаток трассировки.
Недостаток мониторинга. Невозможность наблюдать ход развития проекта не позволяет контролировать ход разработки в реальном времени. С помощью инструментальных средств менеджеры проектов принимают решения на основе данных, поступающих в реальном времени.
Данная проблема возникает в условиях, когда стоимость обучения менеджмента владению инструментальными средствами сравнима со стоимостью разработки самой программы.
Неконтролируемые изменения. У потребителей постоянно возникают новые идеи относительно разрабатываемого программного обеспечения. Влияние изменений может быть существенным для успеха проекта, поэтому важно оценивать предлагаемые изменения и реализовывать только одобренные, контролируя этот процесс с помощью программных средств.
Данная проблема возникает вследствие нежелания конечного потребителя использовать те или иные программные среды. Например, когда при создании клиент-серверной системы потребитель предъявляет требования не только к операционной системе на компьютерах-клиентах, но и на компьютере-сервере.
Недостаточная надёжность. Самый сложный процесс — поиск и исправление ошибок в программах на ЭВМ. Поскольку число ошибок в программах заранее неизвестно, то заранее неизвестна и продолжительность отладки программ и отсутствие гарантий отсутствия ошибок в программах. Следует отметить, что привлечение доказательного подхода к проектированию ПО позволяет обнаружить ошибки в программе до её выполнения. В этом направлении много работали Кнут, Дейкстра и Вирт. Профессор Вирт при разработке Паскаля и Оберона за счет строгости их синтаксиса добился математической доказуемости завершаемости и правильности программ, написанной на этих языках.
Данная проблема возникает при неправильном выборе средств разработки. Например, при попытке создать программу, требующую средств высокого уровня, с помощью средств низкого уровня. Например, при попытке создать средства автоматизации с СУБД на ассемблере. В результате исходный код программы получается слишком сложным и плохо поддающимся структурированию.
Неправильный выбор методологии разработки программного обеспечения. Процесс выбора необходимой методологии может проблемно отразиться на всех показателях программного обеспечения - это его гибкость, стоимость и функциональность. Так называемые гибкие методологии разработки помогают решить основные проблемы, однако, стоит отметить, что и каскадная модель (waterfall) так же имеет свои преимущества. В некоторых случаях наиболее целесообразным будет применение гибридных методологий в связке Agile + каскадная модель + MSF + RUP и т.д.
Отсутствие гарантий качества и надежности программ из-за отсутствия гарантий отсутствия ошибок в программах вплоть до формальной сдачи программ заказчикам.
Данная проблема не является проблемой, относящейся исключительно к разработке ПО. Гарантия качества — это проблема выбора поставщика товара (не продукта).