مقدمة في هندسة البرمجيات
هندسة البرمجيات هي فرع من علوم الكمبيوتر يتضمن تطوير وصيانة أنظمة البرمجيات. يدمج هذا التخصص مبادئ علوم الكمبيوتر والهندسة لتصميم التطبيقات البرمجية وتطويرها واختبارها وإدارتها. الهدف من هندسة البرمجيات هو إنتاج برامج عالية الجودة بطريقة فعالة من حيث التكلفة.
فهم دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC)
دورة حياة تطوير البرمجيات (SDLC) هي إطار عمل يحدد المراحل التي تنطوي عليها عملية تطوير البرمجيات. وتشمل هذه المراحل:
- تحليل المتطلبات: فهم وتوثيق ما يحتاج البرنامج إلى القيام به.
- التصميم: تخطيط بنية البرنامج ومكوناته.
- التنفيذ : كتابة الكود حسب التصميم .
- الاختبار: التحقق من أن البرنامج يعمل على النحو المنشود.
- النشر: إتاحة البرنامج للاستخدام.
- الصيانة: إصلاح المشكلات وتحديث البرنامج بمرور الوقت.
المبادئ الأساسية لهندسة البرمجيات
تسترشد هندسة البرمجيات بعدة مبادئ أساسية، بما في ذلك:
- النمطية: تقسيم البرنامج إلى أجزاء أصغر يمكن التحكم فيها.
- التجريد: تبسيط الحقائق المعقدة من خلال نمذجة مكونات البرمجيات على مستوى أعلى.
- التغليف: تجميع البيانات بالطرق التي تعمل على تلك البيانات.
- الوراثة: اشتقاق فئات جديدة من الفئات الموجودة لتعزيز إعادة استخدام التعليمات البرمجية.
- تعدد الأشكال: السماح بمعاملة كائنات من فئات مختلفة ككائنات من فئة فائقة مشتركة.
أنماط تصميم البرمجيات
تعد أنماط تصميم البرامج حلولاً عامة وقابلة لإعادة الاستخدام للمشاكل الشائعة في تصميم البرامج. تتضمن بعض أنماط التصميم الشائعة ما يلي:
- نمط فردي: يضمن أن الفصل يحتوي على مثيل واحد فقط ويوفر نقطة وصول عالمية إليه.
- نمط أسلوب المصنع: يحدد واجهة لإنشاء كائن، ولكنه يسمح للفئات الفرعية بتحديد الفئة التي سيتم إنشاء مثيل لها.
- نمط المراقب: تبعية واحد إلى متعدد بين الكائنات بحيث عندما يتغير كائن واحد في الحالة، يتم إخطار جميع العناصر التابعة له وتحديثها تلقائيًا.
- نمط الإستراتيجية: يحدد عائلة من الخوارزميات، ويغلف كل واحدة منها، ويجعلها قابلة للتبديل.
تطوير البرمجيات رشيق
تطوير البرمجيات الرشيقة عبارة عن مجموعة من المنهجيات القائمة على التطوير التكراري، حيث تتطور المتطلبات والحلول من خلال التعاون بين فرق متعددة الوظائف ذاتية التنظيم. تشمل القيم الأساسية لتطوير البرمجيات الرشيقة ما يلي:
- الأفراد والتفاعلات على العمليات والأدوات.
- تعمل البرامج على وثائق شاملة.
- تعاون العملاء على التفاوض على العقود.
- وردا على تغيير خلال اتباع خطة.
ضمان الجودة في هندسة البرمجيات
يتضمن ضمان الجودة (QA) المراقبة والتقييم المنهجي لمختلف جوانب المشروع أو الخدمة أو المنشأة لضمان تلبية معايير الجودة. في هندسة البرمجيات، يركز ضمان الجودة على تحسين عملية تطوير البرمجيات ومنع العيوب في منتج البرنامج. تشمل ممارسات ضمان الجودة ما يلي:
- مراجعة الكود: الفحص المنهجي للكود المصدري للكمبيوتر يهدف إلى العثور على الأخطاء التي تم التغاضي عنها في مرحلة التطوير الأولية وإصلاحها، مما يؤدي إلى تحسين الجودة الشاملة للبرامج ومهارات المطورين.
- التكامل والتسليم المستمر (CI/CD): طريقة لتقديم التطبيقات للعملاء بشكل متكرر عن طريق إدخال الأتمتة في مراحل تطوير التطبيق. المفاهيم الرئيسية المنسوبة إلى CI/CD هي التكامل المستمر، والتسليم المستمر، والنشر المستمر.
- الاختبار الآلي: استخدام الأدوات البرمجية لإجراء اختبارات على البرنامج الذي يتم تطويره للتأكد من أنه يعمل كما هو متوقع.
مقاييس البرمجيات والقياس
مقاييس البرمجيات هي معايير قياس توفر أساسًا كميًا لتطوير نماذج عمليات البرامج والمنتجات والخدمات والتحقق من صحتها. تتضمن مقاييس البرامج الشائعة ما يلي:
- تعقيد الكود: يقيس مدى صعوبة فهم بنية البرنامج. تتضمن الأمثلة التعقيد الدوري، والذي يمكن تعريفه لوحدة ذات قرارات ثنائية \(n\) كـ \(M = n + 1\) .
- سطور الكود (LOC): يقيس حجم البرنامج عن طريق حساب سطور النص في الكود المصدري للبرنامج.
- نقاط الوظائف (FP): تقيس الوظائف المقدمة للمستخدم، بناءً على عدد وتعقيد المدخلات والمخرجات والاستعلامات والملفات وملفات الواجهة.
هندسة البرمجيات هي مجال معقد ومتعدد الأوجه يغطي مفهوم البرمجيات وتصميمها وتطويرها واختبارها وصيانتها. لا يتطلب هذا المجال المهارات التقنية والمعرفة بلغات البرمجة ومنهجيات تطوير البرمجيات فحسب، بل يتطلب أيضًا فهم أنماط تصميم البرمجيات وضمان الجودة وتعاون الفريق وإدارة المشاريع. القدرة على تطبيق هذه المفاهيم والممارسات بشكل فعال تحدد في النهاية نجاح مشاريع البرمجيات.
