软件定义

计算机系统的运行所涉及的应用程序、协议和过程的整个集合就是软件。一个程序或软件程序被称为一组指令，这些指令指示计算机硬件执行特定任务。

系统软件和设备软件是软件的两种主要类型。系统软件主要通过操作系统来控制计算机的内部运行，并控制显示器、打印机和存储设备等外围设备。相比之下，应用程序软件则指导机器执行用户给定的命令，并且可以包含处理用户数据的任何程序。然而，计算机软件包含文本处理器、电子表格、数据库处理、库存和工资单服务以及许多其他应用程序。第三类软件是网络软件，它协调网络连接的计算机之间的通信。

软件类型

系统软件：设备软件是软件应用程序的基础。系统软件包括应用程序驱动程序、编译器、磁盘格式化程序、文本编辑器、操作系统和实用程序，使机器能够更有效地运行。它还负责管理硬件组件并提供非特定任务的基本功能。通常，机器软件是用C语言编写的。

编程软件：编程软件是一系列用于编写支持开发人员的程序的工具。有许多应用程序可用，如编译器、链接器、调试器、解释器和文本编辑器。

应用程序软件：应用程序技术旨在执行这些功能。办公套件、游戏应用程序、计算机系统和教育应用程序是应用程序软件的例子。应用程序软件可以是一个单独的程序，也可以是一系列小程序。这种类型的程序通常被用户称为软件。

恶意软件：恶意软件是故意创建的。对于无意中安装了恶意软件的消费者来说，也会造成损害，因为这种程序通常是秘密工作的。

设计与实现

继初步审查规范之后，在整个程序设计生命周期中的第二和第三阶段是设计和部署。软件架构试图在识别用户规范后确定如何满足它们。

软件架构需要描述要应用的软件配置、数据结构、设备元素之间的接口，以及可能的软件工程师使用的算法。

规范方法将用户规范转换为可接受的形状，支持计算机程序员的软件编码和执行。软件工程师会迭代地构建软件设计，并在完善设计时进行纠正。

软件设计的不同类型包括：

• 架构设计：这是基本设计，定义了系统的总体配置、关键元素以及它们之间的连接。
• 高层架构：这是设计的第二层，它侧重于如何以模块的形式执行系统及其所有元素。定义了不同模块和设备功能之间的关系、数据流、流程图和数据结构。
• 详细设计：这是第三设计层，侧重于实现指定架构所需的所有实现方面。

软件许可和专利

软件许可证是一份包含使用和分发软件的指示性文件，且具有法律约束力。通常，软件许可证赋予消费者一项或多项软件版本的权利，而不会侵犯版权。此外，许可证规定了签订许可证协议的各方的义务，并可能限制最终用户如何使用该程序。

软件许可证的条款和条件通常包括软件的同等使用、责任限制、保证以及软件或其使用侵犯任何人知识产权时的免责声明和保护。

软件专利属于知识产权保护的范围，它赋予软件所有者使用受保护程序的专有权。然而，在美国和其他国家，软件专利由于多种原因而存在争议，包括版权仍然受到软件的固有保护。有些人认为额外的保护会阻碍创新。

目前，无论是工业用途还是消费者用途，软件都可以申请专利保护，而不仅仅是商业理念。程序还必须对软件行业中具有平均能力的个人来说是独特的，并且不是显而易见的。在提交给美国专利商标局的申请中，所有者需要详细解释该程序。

软件质量

• 程序的功能由适用的规范定义。技术细节、数据操作和处理、度量或某些其他基本功能定义了应用程序打算做什么。
• 非功能性标准决定了设备如何工作，也称为“质量属性”。诸如可移植性、灾难恢复、稳定性、隐私和可用性等项目具有非功能性规范。

可访问性：不同类别的人（即使是需要语音识别和屏幕放大器等辅助技术的人）可以轻松使用该程序的程度。

效率：软件在不浪费空间、电力、精力、时间或金钱的情况下良好运行的能力。

可维护性：它表明我们可以多快地更改应用程序以添加增强功能、升级功能、修复错误等。

功能性：它代表软件执行其定义或期望任务的能力。

兼容性：程序适用于各种环境（如不同的操作系统、计算机和浏览器）的适用性。

本地化：软件在多种语言、时区等环境中使用的能力。

可安装性：软件在给定环境中安装的能力。

性能：它代表程序在给定负载下轻松运行的情况。

可移植性：软件从一个地方无缝移动到另一个地方的能力。

可靠性：程序在特定情况下，在规定时间内无错误地执行必要操作的能力。

可伸缩性：该指标表示程序为了满足软件的处理需求而增加或减少输出的能力。

安全性：软件能够防范未经授权的访问、隐私侵犯、欺诈、数据丢失等的能力。

可测试性：软件可以快速测试的能力。

Software Testing

软件测试在软件开发生命周期中至关重要，因为设计的、开发的或设想的模块必须与其他模块连接，实现预期目标并正常运行。它有助于在最终用户访问产品之前诊断可能存在的缺陷、错误或任何性能问题。软件测试确保软件可靠且性能可衡量。

此外，还有软件测试工具的分类，它们侧重于给定软件的不同方面。

1. 单元测试：这是检查软件中所有模块的初始阶段。软件的模块或组件被独立检查，并运行被检查的模块以查找任何潜在错误。这种类型的测试由软件开发人员执行，通常是自动进行的。在其最基本的形式中，单元测试意味着独立检查包含的模块或函数。
2. 集成测试：这是一种验证检查，用于检查不同模块或服务之间的交互。它检查多个单元组合在一起时的数据流、控制流和总体行为。集成测试有助于确定模块之间的接口错误。
3. 系统测试：评估其规范，系统测试确定在完全集成的产品上的合规性，并根据软件需求确认构建。这就像对软件进行体检，因为它确保所有部件组合在一起时都能正常工作。
4. 验收测试：有时由客户或用户进行，用于验证业务需求已得到满足，并且软件已准备好进行部署。这测试了应用程序在实际条件下的使用情况，并确认已实现所有必需的业务目标。
5. 性能测试：此评估衡量软件在不同负载下的响应时间、速度和总体性能，以确保其稳定性。它还可以调整应用程序以适应预期的用户负载，并修复任何潜在的性能问题。
6. 安全测试：这种测试侧重于安全漏洞，如未经授权的访问、信息泄露以及其他与安全相关的问题。
7. 可用性测试：它检查系统以评估软件对用户的易用性和直观性。主要侧重于体验和界面设计。
8. 兼容性测试：侧重于确保软件与其他系统、设备、浏览器、操作系统和网络配置良好集成。

所有这些类型的测试都有助于确保软件的质量、稳定性、安全性以及用户满意度。

部署模型

部署模型根据组织的 it 基础设施、预算限制和安全顾虑，软件部署可以通过不同的模型执行。部署的三种主要类型是本地部署、云部署和混合部署。

1. 本地部署：在此模型中，软件安装并运行在组织内部的计算机或服务器上。与其他类型相比，它提供了对数据、系统安全和定制的完全控制。然而，它需要大量投资于硬件、持续维护和合同制的 IT 支持人员。
2. 云部署：在此模型中，软件托管在 Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure 或 Google Cloud 等云平台上。用户可以随时随地通过互联网访问软件。这种模式因其可伸缩性、灵活性、较低的基础设施成本、更新速度和易于管理而变得非常流行。
3. 混合部署：这种方法结合了本地和云解决方案。组织可以将敏感或任务关键型应用程序部署在内部以获得严格的安全保障，并为需要可伸缩性和远程访问的其他应用程序使用云服务。

这种部署模型是控制和便利性之间的平衡方法。资源可用性、支出水平、目的和重要性优先级都具有重要影响。

软件开发方法论

软件开发方法论是用于组织软件应用程序的规划、设计、构建、测试和交付的方法。软件开发方法论提供了一个框架，使开发团队能够有效地管理他们的任务、时间表，甚至团队内部的沟通。

选择应用哪种方法论取决于项目范围（大小）、项目复杂性、客户，甚至设计团队。

常见的软件开发方法论

1. 瀑布模型：瀑布模型是最简单、最古老的发展方法之一。遵循线性和顺序的过程，其中周期中的每个阶段（需求、设计、实现、测试、部署和维护）都必须在开始下一阶段之前完成。
   此模型最适合需求固定的项目，且不期望发生更改。瀑布模型易于管理和记录。然而，其主要缺点是它不灵活，无法适应在流程开始后发生的变化。
2. 敏捷模型：敏捷实践侧重于迭代开发，并欢迎在项目的任何阶段进行更改。项目被分解成更小的、可管理的块，称为迭代或冲刺。敏捷侧重于团队和项目干系人之间的协作，这使得在项目进行过程中能够捕获反馈。此模型最适合需求会发生变化的项目，因为它非常强调协作和客户满意度。
3. Scrum：Scrum 是敏捷中最知名的框架之一。它将工作组织成固定长度的时间间隔，称为冲刺，持续两周到一个月。Scrum 团队由产品负责人、Scrum 主管和开发团队组成。工作组织在一个优先级的待办事项列表中，并通过每日站会和冲刺评审来沟通进度。Scrum 提高了生产力以及响应不断变化的用户需求的能力。
4. Kanban：另一种敏捷方法论，它侧重于交付系统的持续功能而不使团队过载，称为 Kanban。它涉及使用一个可视化的看板或任务板，显示处于不同阶段（“待办”、“进行中”和“完成”）的工作。这有助于跟踪进度并发现停滞的任务。由于其灵活性，Kanban 非常适合支持和维护工作。
5. DevOps：IT 运营 (Ops) 和开发 (Dev) 通常是分开的，但当它们组合在 DevOps 术语下时，它们的协作、速度和效率会得到增强。它强调自动化以及 CI/CD 管道——持续集成、持续测试和持续部署。DevOps 缩短了开发周期，提高了软件质量，并加快了用户交付时间。

软件文档

软件文档是开发工作的一个组成部分，因为它有助于提高对软件产品的理解、使用和维护。它充当各种干系人的指南，例如开发人员、测试人员、项目经理，甚至最终用户。

软件文档的类型

适当的文档保证了协调的协作、顺利的入职、高效的调试以及软件的成功维护和长期维护。

1. 用户文档：用户文档是为软件的最终用户量身定制的。它提供了如何安装、配置和有效使用应用程序部分的方法。这可能还包括一些常见问题解答、从基础到高级的故障排除指南等。用户文档的目的是最大限度地减少用户致电技术支持的需求。
2. 技术文档：这种类型的文档侧重于软件开发人员、工程师和技术人员。它提供了关于系统架构、所做的设计选择、源代码、数据库架构、API、算法和深度集成方法的信息。
   技术文档对于新开发人员的系统理解、进行维护以及升级软件非常重要。
3. 流程文档：这些是软件开发生命周期期间进行的整体流程的概述。它涉及起草项目计划和时间表、定义需求、制定测试策略和质量保证措施，以及记录程序和会议。它有助于监控进度、保持一致性并确保遵守项目时间表。
4. 发行说明：与其他文档一样，发行说明也有指定的读者，在这种情况下是软件干系人，他们会收到每个发布的软件版本的这些说明。这些文档总结了更改、添加、删除和改进，包括已解决的功能和 bug。通过这些说明，用户和开发人员可以及时了解软件的进展。

软件职业

软件领域是世界上最受追捧的领域之一。其不断变化、多样化，有时非常复杂的性质使其更具吸引力。在进入这个行业工作之前，所有候选人都应该对与该行业相关的大多数学科有一个基本的了解。

还有热爱编写代码和设计系统的软件开发人员。软件工程师还可以执行系统分析师或项目经理的职能。技能范围决定了经济报酬。最受欢迎的工作是：

软件热门职位

1. 软件开发/工程师:

软件开发人员是一个负责任的职位。软件开发人员是推动力，因为糟糕的设计意味着尽管拥有和控制系统以及企业设备上的所有软件应用程序，但编码也可能变得多余。他们是一个多部门团队的一部分，致力于模仿用户与程序交互时的需求，从而确保令人愉快的用户体验。因此，软件开发人员专注于学习算法和数据结构。

2. 前端开发工程师:

前端开发工程师的职责是将设计和创意想法付诸实践。正是这些开发人员涉足艺术方面，而后端开发人员则专注于 Web 应用程序的“逻辑”构建。因此，Web 设计师应该了解 Java 并能够操作多媒体内容以创建交互式页面。

3. 后端开发工程师:

后端开发人员负责整合多媒体。这包括定制服务器端应用程序和开发业务对象。除了 Oracle、DB2、SQL Server 等数据库之外，后端开发还支持 PHP、Java、Python 和 Ruby 等多种语言。

4. 全栈开发工程师:

全栈开发人员同时精通前端和后端开发。这样的专业人士能够从头开始开发 Web 应用程序。他们因其多方面的技能和高度的适应性而受到重视。

5. 质量保证 (QA) 测试员:

软件 QA 测试员会确认软件的运行能力，检查 bug，并确保符合设定的要求。他们通过手动和自动化测试来检测问题并向开发团队提供反馈。

6. 数据科学家/工程师:

这些专家处理海量数据集，构建预测模型，并分析数据以检索相关见解。通常会使用 Hadoop 或 Spark 等工具，以及 Python 和 R 等编程语言。

7. 软件趋势与未来

软件行业的快速发展得益于技术创新、用户需求的提高以及日常系统中的自动化需求。这改变了软件在不同部门的设计、实现和使用方式。

开发者、企业和用户应该关注这些趋势，以便在当今世界保持相关性和前瞻性。

塑造软件未来的关键趋势

1. 人工智能和机器学习：人工智能和机器学习正日益成为当代软件应用不可或缺的组成部分。这些技术有助于智能自动化、高级决策、预测分析以及为用户创建量身定制的体验。由于人工智能驱动的功能，从虚拟助手到推荐系统，软件应用程序提供的功能和交互性得到了显著改善。
   
2. 区块链：除了加密货币，区块链技术在其他行业也受到了关注。由于其去中心化的性质，区块链可应用于金融、供应链、医疗保健等行业，使其操作安全、透明且防篡改。智能合约和去中心化应用程序 (dApps) 是由区块链驱动的关键创新。
   
3. 量子计算：量子计算有望改变解决问题的过程，它比传统计算机快得多地执行极其复杂的计算。新兴的量子软件开发领域在密码学、材料科学和优化等领域具有巨大的潜力。
   

软件开发工具

软件应用程序的生命周期始于编码，终于彻底的测试、部署和持续维护。为了提高生产力，采用了不同的方法和工作流程，以及各种专用工具。

这些工具可以促进团队协作，自动化重复任务（如代码审查、任务自动化和项目管理），从而实现更具组织性的团队。以下是列出的工具。

1. IDE（集成开发环境）

IDE 在软件开发生命周期中发挥着至关重要的作用，它提供了一个统一的平台来进行编码活动，包括编写、编辑、调试和执行代码。它们集成了源代码编辑器、编译器或解释器以及调试工具。一些知名的 IDE 是：

• Visual Studio Code - 由于其轻量级和灵活的特性，是最受欢迎的 IDE 之一。支持多种编程语言，并拥有丰富的扩展市场。
• IntelliJ IDEA - Java 和 Kotlin 开发中最流行的 IDE 之一，它提供了强大的代码补全功能，并与构建工具无缝集成。
• Eclipse - 一个广泛使用、功能强大、可扩展的 IDE，主要用于 Java 企业级开发。

这些工具致力于使开发人员能够编写干净高效的代码，及早发现错误，并轻松地进行调试。

2. 版本控制系统

为了作为团队取得成功，开发项目需要适当的版本控制。这些工具提供了一个解决方案，有助于管理源代码随时间的变化。此外，这些工具允许多个开发人员同时处理同一项目，并避免覆盖彼此的更改。关键工具包括：

• Git - 一个分布式版本控制系统，专注于分支、合并和跟踪代码历史。
• GitHub - 一个基于云的 Git 存储库托管服务，支持协作、拉取请求、代码审查和项目跟踪。

它们在多用户环境中对于保持准确性、帮助安全地管理代码更改以及实现复杂的协作开发至关重要。

3. 项目管理工具

项目管理工具可帮助团队安排日程并协助跟踪开发里程碑。一些工具包括：

• Jira - 在敏捷开发中广泛用于管理冲刺、任务和 bug，以及用户故事开发。
• Trello - 一款可视化的任务管理工具，有助于使用看板、列表和卡片来组织工作。