مقدمه ای بر مهندسی نرم افزار
مهندسی نرم افزار شاخه ای از علوم کامپیوتر است که شامل توسعه و نگهداری سیستم های نرم افزاری است. این رشته اصولی از علوم و مهندسی کامپیوتر را برای طراحی، توسعه، آزمایش و مدیریت نرم افزارهای کاربردی یکپارچه می کند. هدف مهندسی نرم‌افزار تولید نرم‌افزار با کیفیت بالا و مقرون‌به‌صرفه است.
آشنایی با چرخه عمر توسعه نرم افزار (SDLC)
چرخه حیات توسعه نرم افزار (SDLC) چارچوبی است که مراحل مربوط به فرآیند توسعه نرم افزار را مشخص می کند. این مراحل عبارتند از:
- تجزیه و تحلیل نیاز: درک و مستندسازی آنچه که نرم افزار باید انجام دهد.
- طراحی: برنامه ریزی معماری و اجزای نرم افزار.
- پیاده سازی: نوشتن کد مطابق طرح.
- تست: تأیید اینکه نرم افزار طبق برنامه کار می کند.
- استقرار: در دسترس قرار دادن نرم افزار برای استفاده.
- تعمیر و نگهداری: رفع مشکلات و به روز رسانی نرم افزار در طول زمان.
اصول کلیدی مهندسی نرم افزار
مهندسی نرم افزار توسط چندین اصل اصلی هدایت می شود، از جمله:
- ماژولار بودن: تقسیم نرم افزار به قطعات کوچکتر و قابل مدیریت.
- چکیده: ساده سازی واقعیت های پیچیده با مدل سازی اجزای نرم افزار در سطح بالاتر.
- کپسوله سازی: مجموعه داده ها با روش هایی که بر روی آن داده ها عمل می کنند.
- وراثت: استخراج کلاس های جدید از کلاس های موجود برای ترویج استفاده مجدد از کد.
- Polymorphism: اجازه می دهد تا اشیاء از کلاس های مختلف به عنوان اشیاء از یک کلاس فوق العاده مشترک در نظر گرفته شوند.
الگوهای طراحی نرم افزار
الگوهای طراحی نرم افزار راه حل های عمومی و قابل استفاده مجدد برای مشکلات رایج در طراحی نرم افزار هستند. برخی از الگوهای طراحی محبوب عبارتند از:
- Singleton Pattern: اطمینان می دهد که یک کلاس فقط یک نمونه دارد و یک نقطه دسترسی جهانی به آن فراهم می کند.
- الگوی روش کارخانه: یک رابط را برای ایجاد یک شی تعریف می کند، اما به کلاس های فرعی اجازه می دهد تصمیم بگیرند که کدام کلاس را نمونه سازی کنند.
- Observer Pattern: یک وابستگی یک به چند بین اشیا به طوری که وقتی یک شیء تغییر حالت می دهد، تمام وابسته های آن به طور خودکار مطلع و به روز می شوند.
- الگوی استراتژی: خانواده ای از الگوریتم ها را تعریف می کند، هر کدام را کپسوله می کند و آنها را قابل تعویض می کند.
توسعه نرم افزار چابک
توسعه نرم‌افزار چابک مجموعه‌ای از متدولوژی‌ها مبتنی بر توسعه تکراری است، که در آن نیازمندی‌ها و راه‌حل‌ها از طریق همکاری بین تیم‌های متقابل خود سازماندهی تکامل می‌یابند. ارزش های اصلی توسعه نرم افزار چابک عبارتند از:
- افراد و تعاملات بر روی فرآیندها و ابزار.
- نرم افزار کار بر روی مستندات جامع.
- همکاری مشتری بر سر مذاکره قرارداد.
- پاسخ به تغییر در پیروی از یک برنامه.
تضمین کیفیت در مهندسی نرم افزار
تضمین کیفیت (QA) شامل نظارت و ارزیابی سیستماتیک جنبه های مختلف یک پروژه، خدمات یا تسهیلات برای اطمینان از رعایت استانداردهای کیفیت است. در مهندسی نرم افزار، QA بر بهبود فرآیند توسعه نرم افزار و جلوگیری از نقص در محصول نرم افزار تمرکز دارد. اقدامات QA عبارتند از:
- بررسی کد: بررسی سیستماتیک کد منبع کامپیوتر با هدف یافتن و رفع اشتباهات نادیده گرفته شده در مرحله توسعه اولیه، بهبود کیفیت کلی نرم افزار و مهارت های توسعه دهندگان.
- یکپارچه سازی و تحویل مداوم (CI/CD): روشی برای ارائه مکرر برنامه ها به مشتریان با وارد کردن اتوماسیون در مراحل توسعه برنامه. مفاهیم اصلی منسوب به CI/CD عبارتند از ادغام مداوم، تحویل مداوم و استقرار مداوم.
- تست خودکار: استفاده از ابزارهای نرم افزاری برای اجرای تست ها بر روی نرم افزار در حال توسعه برای اطمینان از اینکه طبق انتظار عمل می کند.
متریک و اندازه گیری نرم افزار
معیارهای نرم افزار استانداردهایی هستند که مبنای کمی را برای توسعه و اعتبارسنجی مدل های فرآیندها، محصولات و خدمات نرم افزاری فراهم می کنند. معیارهای رایج نرم افزار عبارتند از:
- پیچیدگی کد: میزان دشواری درک ساختار یک برنامه را اندازه گیری می کند. به عنوان مثال می توان به پیچیدگی سیکلوماتیک اشاره کرد که می تواند برای یک ماژول با تصمیمات باینری \(n\) به صورت \(M = n + 1\) تعریف شود.
- خطوط کد (LOC): اندازه یک برنامه نرم افزاری را با شمارش خطوط متن در کد منبع برنامه اندازه گیری می کند.
- Function Points (FP): عملکرد ارائه شده به کاربر را بر اساس تعداد و پیچیدگی ورودی ها، خروجی ها، پرس و جوها، فایل ها و فایل های رابط اندازه گیری می کند.
مهندسی نرم افزار یک رشته پیچیده و چندوجهی است که مفهوم، طراحی، توسعه، آزمایش و نگهداری نرم افزار را پوشش می دهد. این رشته نه تنها به مهارت های فنی و دانش زبان های برنامه نویسی و روش های توسعه نرم افزار نیاز دارد، بلکه به درک الگوهای طراحی نرم افزار، تضمین کیفیت، همکاری تیمی و مدیریت پروژه نیز نیاز دارد. توانایی به کارگیری موثر این مفاهیم و شیوه ها در نهایت موفقیت پروژه های نرم افزاری را تعیین می کند.
