软件开发

软件开发是指设计和构建计算机程序以满足用户需求的过程。这个过程通常被称为软件开发生命周期（SDLC），它包括需求分析、设计、编程、测试和维护等多个阶段。这些阶段的目标是创建一个满足用户需求的高质量软件产品。

软件开发经历了不同的阶段，包括编程阶段、软件设计阶段和软件工程阶段。常见的软件过程模型包括瀑布模型、原型模型、螺旋模型、组件复用模型和敏捷软件开发过程模型，以满足不同项目的需求。软件开发环境可以根据解决的问题或开发环境的演变趋势进行分类。软件开发工具通常由三部分组成:工具本身、工具界面和工具用户界面。常用的软件开发语言包括Java、Python、C/C++、JavaScript等。

未来，云计算、低代码和无代码开发、人工智能、物联网、DevOps、区块链和远程办公等趋势将进一步推动软件开发的发展，并为用户提供更友好的体验和功能。

软件是用于操作计算机和执行特定任务的一系列指令、数据或程序。软件开发是设计、创建、测试和维护不同软件应用程序或系统的集体过程，包括从需求分析、设计、编程、测试到维护的所有阶段。这些阶段反映了系统开发生命周期（SDLC）的所有方面，包括满足业务需求的设计、满足指定设计的开发、将软件部署到生产环境以及后续的支持和维护。

软件开发的历史可以追溯到1804年，当时约瑟夫·玛丽·雅卡尔在纸板上打孔，以引导织机编织图案。

19世纪末，“计算机之父”查尔斯·巴贝奇发明了第一台机械计算机，被称为分析引擎，后来成为其他计算机设计和电子计算机的灵感来源。虽然这些机器还没有制造出来，但这并不意味着不能为它们编写“软件”。

1843年，世界上第一个程序员阿达·洛芙莱斯为查尔斯·巴贝奇的分析引擎开发了一种计算伯努利数的算法，这被认为是第一个计算机程序。同时，她的工作对计算机科学的发展产生了重要影响。她不仅将机器视为执行数学计算的工具，还认识到计算机可以处理不同类型的信息。她的思想开创了图灵机的概念，奠定了计算机科学的基础。

1889年，赫尔曼·何乐礼发明了霍尔瑞斯制表机，它通过编程对数据进行计数和制表。霍尔瑞斯制表器的发明标志着数据处理和自动化的重要进展，对软件开发的演变产生了一定的影响。

1936年，艾伦·图灵提出了图灵机的概念，其关键思想是抽象计算过程，被认为是计算机科学的开创性理论之一，成为计算机科学中许多理论和算法的基础。随着计算机技术的发展，软件开发经历了程序设计、软件设计和软件工程阶段。编程阶段出现在1946-1955年。1946年，美国物理学家和工程师约翰·莫奇利和约翰·p·埃克特在宾夕法尼亚大学共同发明了第一台通用计算机（ENIAC）。它是一个巨人，有18000个电子管，面积170平方米，重30吨，消耗约150千瓦的功率，每秒进行5000次运算。ENIAC是一个研究主机，使用电子管作为元件。它体积庞大，耗电量大，容易发热，并且不能工作太长时间。在这个第一代计算机（电子管）阶段，还没有软件的概念。程序设计主要围绕硬件开发，追求节省空间和编程技巧。规模很小，工具简单，没有明确的分工（开发人员和用户），也没有文档（程序列表除外），主要用于科学计算。

1948年，一位名叫汤姆·基尔本的英国计算机科学家使用8个字的工作内存和17个字的指令编写了世界上第一个软件。他和他的同事弗雷迪·威廉姆斯开发了世界上最早的计算机之一——曼彻斯特小型实验机（SSEM），并运行基尔本的代码进行数学计算。

1949年，John Mauchly提出了第一个高级编程语言Brief Code（后来称为短代码），并由William F. Schmidt实现。Brief Code是第一种函数式编程语言，它以易于理解的数学表达式呈现，但每次运行程序时都必须将其转换为机器代码，这使得软件开发过程更加缓慢。

1951年，美国海军军官格雷斯·霍珀为UNIVAC创建了第一个计算机语言编译器A-0（算术语言版本0），它是COBOL的前身。

1952年，Alick Glennie开发了Autocode，这是第一种可以由编译器直接转换为机器代码的编译语言，也是描述一种曼彻斯特Mark 1自动编码系统的术语。两年后，R.A. Brooker开发了第二个版本的Autocode，称为Mark 1 Autocode。

1954年，IBM的一个团队开发了FORTRAN语言，这是至今仍在使用的最古老的高级编程语言。软件设计阶段出现在1956-1970年。这是第二代计算机（晶体管数字计算机）和第三代计算机（集成电路数字计算机），商用主机和商用微型计算机已逐渐出现。其特点是:硬件环境相对稳定，有软件作坊式的开发组织形式；产品软件（可购买）被广泛使用，从而建立了软件的概念，出现了BIOS、操作系统和数据库管理系统等系统软件，并出现了瀑布模型。随着计算机技术的发展和计算机应用的日益普及，软件系统的规模越来越大，从科学计算到商业应用，高级编程语言层出不穷，应用领域不断扩大，开发人员和用户分工明确，对软件的需求急剧增加，逐渐形成了结构化编程和结构化分析与设计的软件开发技术，但软件产品质量不高，生产效率低，导致软件危机的出现。即落后的软件生产模式无法满足快速增长的计算机软件需求，导致软件开发和维护过程中出现一系列严重问题。

1958年，一个科学委员会开发了ALGOL，一种用于研究和科学目的的编程语言。Java和许多其他高级语言在某种程度上是从这种语言演变而来的。

1959年，格蕾丝·霍珀和鲍勃·贝默开发了COBOL（通用商业语言），这是第一种可以在各种类型或品牌的计算机上运行的高级编程语言。它仍然广泛应用于卡处理、ATM机甚至电影中的视觉效果。同样在1959年，麻省理工学院的约翰·麦卡锡为开发人工智能创建了第一版LISP语言，该语言一直沿用至今。

1964年5月1日，由John Kemeny和Thomas Kurtz开发的BASIC语言向公众推出。许多商业应用程序仍在使用BASIC语言。微软的Visual BASIC（VB）在标准BASIC基础上增加了面向对象的功能和图形用户界面。软件工程阶段从1970年开始出现。这是第四代计算机（大规模集成电路机）及其后期阶段。个人电脑已经普及，图形操作系统已经建立。软件危机迫使人们研究和改变软件开发的技术手段和管理方法，形成了现代结构化方法、面向对象编程和软件重用，并开始使用增量进化的开发模型。从此，软件生产进入了软件工程时代。这一阶段的特点是:硬件向巨型化、小型化、网络化和智能化四个方向发展，数据库技术成熟并得到广泛应用，出现了第三代和第四代编程语言；第一代软件技术（结构化程序设计）在数值计算领域取得了突出成就；第二代软件技术（软件测试技术、方法和原理）用于软件生产过程；第三代软件技术（处理需求定义技术）用于软件需求分析和描述。

1972年，丹尼斯·里奇在贝尔实验室开发了C语言，该语言成为当时最流行的编程语言之一，并对后来的许多编程语言产生了巨大影响。同年，Donald D. Chamberlin和Raymond F. Boyce开发了SQL（结构化查询语言），它是为数据库的使用而设计的，SQL仍然是最流行的数据库语言之一。从20世纪60年代末到70年代末，有许多流行的编程范例，如Simula、C和Prolog。上世纪七八十年代，随着Apple II系统的发布，软件开发开始发挥重要作用。与此同时，与苹果Apple II系统竞争的产品VisiCalc问世，并首次将电子表格软件带到公众面前。随着人们对个人电脑领域越来越感兴趣，许多公司，如行业巨头IBM，被吸引进入该市场。然而，尽管它被称为“个人电脑”，但这一时期开发的大多数软件都与工作和商业社区密切相关，其中最重要的应用程序是Microsoft Word和Excel。

在20世纪80年代，另一个重要趋势是使用模块，即代码的大规模组织单元。与此同时，面向对象的特性，如封装、继承和多态也起源于这十年。1983年，比雅尼·斯特劳斯特鲁普开发的C++引入了面向对象编程的概念，在游戏引擎和Web开发中得到了广泛应用。同年，Objective-C语言发布并应用于苹果的操作系统、macOS和IOS。这一时期的其他重要编程语言包括Ada（1983年）、Common Lisp（CL）（1984年）、Eiffel（1984年）、Perl（1987年）和TCL脚本语言（1988年）。

开源程序的发布也成为改变软件开发规则的重要力量，软件开发在20世纪90年代开始流行，主要是由在线兴趣驱动的。例如，Linux内核的最早版本（后来发展成为同名操作系统）于1991年在线发布。

同样在1991年，Guido Van Rossum创建了一种非常用户友好的编程语言Python，这是当今最流行的语言之一。1995年，Brendan Eich仅用10天就创建了JavaScript，这是使用最广泛的编程语言之一，也是万维网的核心技术之一。同年，由詹姆斯·高斯林和太阳微系统公司的其他开发人员开发的Java语言向公众推出。

20世纪90年代创建的其他著名编程语言包括Haskell（1991年）、Visual Basic（1991年）、Lua（1993年）、R（1993年）、Ruby（1995年）、Ada 95（1995年）、PHP（1995年）和Rebol。函数式编程、数据分析和Web开发也在此期间得到了发展。自1996年以来，计算机开始通过移动设备影响公众，如PDA（Palm OS）和黑莓系列。

2001年，微软开发了C#语言，它与C++、Java和Visual Basic非常相似，被广泛用于微软产品和桌面应用程序的开发。2003年，Martin Odersky为Android开发创建了Scala语言。同年，谷歌开发了Go语言来解决大型软件系统出现的问题。2007年，苹果推出了iPhone，标志着移动技术新时代的开始。2012年发布的TypeScript语言是JavaScript语言的语法超集，增加了静态类型，它也是Angular框架的重要组成部分。2014年，苹果开发了Swift语言来取代C#、C和C++。

在Rust世纪出现了许多其他重要的编程语言，例如action script（2000年）、D（2001年）、Scratch（2002年）、Groovy（2003年）、F #（2005年）、PowerShell（2006年）和clo jure（2007年）。

随着互联网技术的蓬勃发展，网络操作系统和中间件平台也促进了软件开发技术的发展和成熟，敏捷开发方法逐渐流行起来。未来有望在互联网平台上进一步整合资源，形成高效可信的虚拟环境，更好地服务所有用户。软件复用和软件构件技术被认为是解决软件危机的现实途径和实现软件工业化生产的必要手段。软件工程将向开放计算方向发展，确定行业的基本框架，并引导行业的发展和技术融合。

软件项目的开发需要先计划，后实施。在软件开发和维护的漫长生命周期中，需要完成许多不同性质的任务，这意味着要将软件生命周期分为几个阶段，并据此制定可行的计划，然后严格按照计划管理软件开发和维护。

软件开发生命周期（SDLC）提供了一个国际标准，软件公司可以使用该标准来构建和改进他们的计算机程序。它可以分为以下几个阶段:可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、系统测试、系统部署和系统维护。

可行性研究：在可行性研究阶段，需要进行广泛的市场调查，以确定产品的可行性并同时规划项目。这一阶段涉及资源分配、产能规划、项目调度、成本估算和供应。理想情况下，项目经理和开发人员应该与操作和安全团队密切合作，以确保所有相关方的意见都得到充分考虑。这一阶段的主要成果包括详细的项目计划、时间表、准确的成本估算和必要的采购要求。

需求分析：需求分析是软件开发生命周期的第二阶段。在此阶段，利益相关者就提议产品的技术和用户要求及规格达成一致，以实现其目标。此阶段的首要任务是收集需求，以了解和归档用户和其他利益相关者的需求。通过需求分析，提供每个组件测试参数的详细概述、范围、开发人员和任务，以确保高质量的产品开发。同时，这个阶段涉及开发人员、用户、测试人员、项目经理和质量保证人员之间的密切合作。程序员也会在这个阶段选择合适的软件开发方法，如瀑布模型或V模型。团队将此阶段的结果记录在软件需求规范文档中，该文档可作为团队在项目实施过程中的参考。

总体设计：总体设计是软件开发生命周期的第三阶段。在这个阶段，架构师和开发人员不仅要制定所需的高级技术规范以创建符合要求的软件，还要选择或构建软件的底层架构，为整个系统提供可靠的基础。这个阶段可能还包括一些快速原型制作。利益相关者将讨论风险级别、团队组成、适用技术、时间、预算、项目限制、方法和架构设计等因素。设计规范文档（DSD）详细说明了产品的架构设计、组件、通信、前端表示和用户流。这一步为开发人员和测试人员提供了一个模板，并减少了成品出现缺陷和延迟的可能性。

细节设计：详细设计阶段是软件开发过程中的关键步骤。在此阶段，开发人员开始实际编写代码以开发软件，并根据公司的程序和指南，基于前一阶段商定的产品规格和要求进行编码。前端开发人员构建接口，后端开发人员创建与数据库相关的数据。同时，详细设计阶段还涉及相关的解决方案设计，并使用流程模型和故事板详细定义解决方案的思想。开发人员使用建模工具构建模型，用于早期验证、原型制作和设计模拟。为了保证软件的质量，开发人员用相应的编程语言编写设计代码，并参与同行和团队的评估。此外，在此阶段应定期联系业务利益相关者，以确保他们的期望得到满足。最后，这个阶段的输出是可测试的功能软件。

系统测试：系统测试阶段是软件开发过程中保证软件质量的关键环节。在此阶段，测试人员通过单元测试（功能测试）、集成测试、性能测试和安全测试来验证产品的功能，并确保其按照需求分析文档的要求进行。一些团队选择自动化测试执行过程，并使用持续集成工具（如Appveyor或Travis CI）更有效地发现错误。测试人员负责通知开发人员代码中的缺陷。在开发人员确认并修复这些缺陷后，测试人员将重复测试过程，直到他们确保软件没有问题并且可以按要求运行。此外，系统测试阶段还体现在软件设计和编码过程中，包括预先计划的场景测试和性能测试，以模拟应用程序的实际负载，从而确保软件在各种条件下的稳定性和可靠性。

系统部署：系统部署阶段的目标是将软件部署到生产环境中以供实际使用。在高度成熟的企业中，这一阶段通常是高度自动化的，软件一旦准备好就将部署到生产环境中。对于成熟度较低的企业或一些高度标准化的行业，部署过程可能涉及一些人工审批。在大中型企业中，为了简化部署过程，通常使用应用程序发布自动化（ARA）工具，该工具可以与持续集成工具集成，使将应用程序部署到生产环境的过程更加自动化。此外，系统部署阶段还负责响应和解决用户在使用过程中遇到的问题，并在必要时迁移数据。

系统维护：软件开发周期不会在系统维护的这个阶段结束，必须不断监控软件以确保其正常运行。作为软件开发过程中的关键环节，系统维护阶段致力于确保软件的正常运行和持续改进。在生产环境中发现的问题和缺陷必须及时报告和响应，这通常会将工作重新引入开发过程。对于bug修复，可能不需要经历整个开发过程，但至少需要一个简化的过程来确保修复不会引入其他问题（回归问题），以避免问题扩大。

在系统维护阶段，团队还需要管理和评估整个项目，以保持应用程序生命周期的质量和交付。为此，使用能力成熟度模型（CMM）等评估模型来评估开发过程，以确保过程的科学性和效率。同时，构建不同版本的软件也是现阶段的任务之一。通过确定质量保证优先级和发布标准，团队可以解决和跟踪系统缺陷，并确保软件在迭代过程中不断优化和改进。

研制模型 编辑本段

在软件工程中，人们建立了一个抽象的软件开发模型（也称为软件过程模型或软件生命周期模型），将软件生命周期中的所有活动或步骤安排到一个框架中，并清晰、直观地表达软件开发的整个过程。

软件开发模型描述了主要的开发阶段，定义了每个阶段的主要任务和活动，规范了每个阶段的输入和输出，并提供了一个框架，将必要的活动有序地映射到此框架中。不同的软件开发模型具有不同的特点，适用于不同特点的软件开发项目。常见的软件开发模型包括瀑布模型、V模型、迭代模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、喷泉模型和敏捷模型。

瀑布模型

1970年，W.Royce首次提出瀑布模型。这种模式的本质是每个阶段的活动只做一次。模型规定开发各阶段的活动为:提出软件需求、需求分析、设计、编码、测试和运维。W.Royce认为软件生命周期的各个阶段之间的关系是以固定的顺序连接的，每个阶段的活动从上一个阶段逐渐过渡到下一个阶段，就像瀑布一样，一步一步落下，最终获得开发的软件产品。

瀑布模型是一种基于里程碑的阶段过程模型，其里程碑工作流为软件项目的依法管理提供了便利。例如，项目计划分阶段制定，成本核算分阶段进行，评估分阶段进行。这为提高软件产品质量提供了有效保障。

然而，这种模式的性质使其不适合大型或创新项目，因为在整个过程中不支持反馈。因此，随着时间的推移，软件将无法适应市场不断变化的需求。瀑布模型缺乏灵活性也是许多模型提出更多迭代SDLC变体的主要原因之一。

v模型

V型整体呈V型结构，由左右两侧组成。左侧代表系统需求、软件需求、概要设计、详细设计和编码，也称为软件开发生命周期（SDLC），右侧代表验收测试、系统测试、集成测试和单元测试，也称为软件测试生命周期（STLC）。与瀑布模型一样，该模型必须在下一阶段开始之前完成。因为V模型强调每个阶段的验证和确认，所以它要求在项目期间进行测试，而不仅仅是在项目结束时进行测试。这种方法被称为测试驱动开发（TDD），即程序员在整个开发过程中不断运行测试。持续测试可以更快地发现错误，并使修复错误的成本更低、更快。因此，V模型比瀑布模型有更好的成功率，但也会面临瀑布模型遇到的问题，即适用于所有需求都可以在早期了解且范围较小的情况。

迭代模型

顺序模型（如瀑布模型和V模型）都依赖于在编码之前假设规格、需求和设计是完美的，这意味着用户在首次部署软件之前不会发现任何设计问题。那时，修复设计、修正软件和测试的成本往往太高（或太晚）。迭代模型通过多次迭代开发模型来克服这个问题。

迭代模型的特点是用户反馈。软件设计师从用户和利益相关者对产品的初步想法开始，并整理出一组最基本的需求和设计文档。编码人员为这个最小集合开发一个可交付物并测试它。然后，用户尝试使用该可交付成果并提供反馈。系统设计师根据用户反馈整理出一套新的需求和设计，编码人员开发出可交付成果并测试这些变化。最后，用户将获得第二个版本并再次进行评估。这个过程一直重复，直到用户满意或软件达到最初的目标。

原型模型

原型模型主要依靠创建原型来满足用户的需求，而这些原型代表了最终产品的功能。尽管这些原型可能不是独立的应用程序，但它们对确定正确的开发方法有很大帮助。

原型是软件开发中的一种常见做法，它有助于在早期阶段了解客户需求并整合用户反馈，以便更快地构建正确的最终产品。每个原型都是一个独立的应用程序，如果用户接受得好，他们可以重用用于创建原型的逻辑。然而，这种模式的缺点是大多数原型可能会在接近结束时被放弃，从而浪费时间和精力。此外，在某些情况下，面向原型的开发可能会导致最终产品与最初的要求相差甚远。

原型可以分为三类:

废弃的原型:该原型在达到目的后被废弃，该原型不被视为最终产品。

进化原型:这类原型的形成和发展是逐步完成的。这是一个高度动态的迭代和高度动态的循环。每次迭代都需要重新指定、重新设计、重新实现和重新评估系统，因此它是应对变化的最有效方法。

增量原型:系统是一次一个增量地构建的，与进化原型的最大区别是增量开发是基于软件的整体设计。

增量模型

增量模型是将待开发的软件系统模块化，将每个模块视为一个增量组件，从而批量分析、设计、编码和测试这些增量组件，如图2-4所示。使用增量模型的软件开发过程是一个增量过程。与瀑布模型相比，开发人员不需要一次性向用户提交整个软件产品，而是可以使用增量模型分批提交。

螺旋模型

螺旋模型是将瀑布模型和原型演化模型相结合并加入风险分析的软件过程模型。该模型适用于指导大型软件项目的开发。它将软件项目开发分为四个活动:规划、风险分析、实现开发和客户评估。

软件风险是任何软件开发项目中常见的问题，不同的项目只有不同的风险。在制定项目开发计划时，系统分析师需要在制定计划之前回答项目需要什么、投入多少资源以及如何安排开发进度等问题。仅凭经验或初步想法回答这些问题，必然会带来一定的风险。项目规模越大、问题越复杂，资源、成本、进度等因素的不确定性就越大，承担项目的风险也就越大。人的风险分析和管理的目的是在造成危害之前及时识别、分析并采取对策，以消除或减少风险造成的损失。

喷泉模型

喷泉模型是一个过程模型，支持面向对象开发。在分析阶段，定义类和对象之间的关系，建立对象关系和对象行为模型。在设计阶段，从实现的角度对分析阶段的模型进行修改或扩展。在编码阶段，采用面向对象的编程语言和方法实现设计模型。在面向对象方法中，分析模型和设计模型采用相同的符号标记系统，每个阶段之间没有明显的边界，并且它们经常重复和迭代。

“喷泉”一词体现了面向对象方法的迭代性和无间隙性。迭代意味着每个阶段都需要重复多次。例如，分析和设计阶段通常需要重复多次才能更好地满足需求。无间隙意味着每个阶段之间没有明显的边界，它们经常在时间上相互交叉并平行进行。

敏捷模型

敏捷开发是一种以人为中心、迭代和循序渐进的开发方法，注重人与人之间的沟通。它把一个软件项目的建设分成几个可以独立运行的子项目，每个子项目单独完成，这样软件就可以一直使用。敏捷建模（AM）的价值观包括XP（极限编程）的五个价值观:沟通、简单、反馈、勇气和谦逊。尽管敏捷模型注重灵活性，但它也可能带来一些混乱，例如缺乏文档以及可重复性和可追溯性低。因此，它比大型项目更适合小型项目。

开发敏捷模型有两种主要方法，即Scrum和看板。在Scrum开发中，Scrum Master负责整个产品开发过程。他将团队分成不同的小组，并分配优先级和估计工作量。每个团队的工作都是一个短周期的迭代，完成后进行测试和优化，最后集成以交付软件。看板（Kanban）来自丰田生产模式，它将工作分成任务并显示在看板卡上，这使团队成员能够及时了解他们的任务和进度。项目开始后，团队将对每个成员的工作进行连续、增量和渐进的更改。这种可视化方法有助于提高团队的效率和透明度。

开发环境 编辑本段

软件开发环境（SDE）是一组相关的软件开发工具，它们被组织在一起以支持某种软件开发方法或适应某种软件开发模式，其目标是提高软件开发的生产率和软件产品的质量。

软件开发环境的组成：在软件开发中，开发环境由开发环境、测试环境、临时存储环境和生产环境组成。

开发环境是一套专门为软件开发、测试和调试而设计的工具和过程。其规模通常小于实际的生产环境，并为开发人员配备了特殊的工具和严格的QA（质量保证）验证。为了满足开发人员的需求，开发环境将不断添加新功能，这可能会增加开发和QA团队的难度，因此需要测试环境的介入。集成开发环境（IDE）是一个软件包，它集成了代码编写、创建、测试和调试的综合功能。常见的ide包括NetBeans、Eclipse、Microsoft Visual Studio等。

测试环境：测试环境是专门为功能和系统测试而创建的。在测试环境中，QA工程师执行不同类型的测试，包括功能测试、集成测试、性能测试和负载测试，以及用户验收测试（UAT）、质量保证（QA）、安全测试、混沌测试、Alpha测试和Beta测试。

测试环境具有许多优势，包括修复系统错误，提供系统行为和质量反馈以帮助开发人员改进系统，同时使开发团队能够有效地跟进新产品或更新的进度，以确保为用户提供最佳体验。

临时存储环境：试运行环境是软件开发和测试的重要组成部分，通常在生产环境之前创建。它具有与生产环境相同的配置、体系结构和规模，以便尽可能准确地模拟生产环境。在试运行环境中，开发团队将创建系统主站点或应用程序的副本，并根据需要进行更改。该环境主要用于用户验收测试（UAT）和界面测试，以确保软件的质量和稳定性。通过暂存环境，开发团队可以在部署到生产环境之前广泛测试代码更改，以确保它按预期运行。

生产环境：生产环境是软件应用程序实际部署和运行的环境，通常代表产品生产过程的最后阶段，供最终用户直接访问、体验新产品并与之交互，旨在提供稳定和高性能的应用程序以满足用户的需求。

软件开发环境的类型：软件开发环境可以根据所解决的问题、现有软件开发环境的演变趋势或集成程度进行分类。

根据解决的问题：软件开发中的问题主要出现在三个层次:程序设计层、系统综合层和项目管理层。

1.编程环境:关注如何将规范转化为工作程序，主要设计本地编程。它包括方法和工具，其中方法尤为重要，因为优秀的设计和方法可以弥补工具的不足。

2.系统集成环境:主要解决将多个子系统集成为一个大系统的问题，属于全局编程的范畴。大型软件系统由较小且易于理解的子系统组成，并且它们不断变化。因此，系统集成环境起到了将控制子系统集成到大系统中的作用。它的两个基本问题是界面控制和版本控制。界面控制应考虑模块连接和资源共享的描述和限制，而版本控制应考虑系统每个版本的生成和管理。

3.项目管理环境:处理大型软件系统中多个开发人员的合作。它负责解决软件规模大、生命周期长、人员往来多所带来的问题，属于多方编程的范畴。项目管理环境需要解决误解、信息缺乏和利益冲突，这可以通过记录和维护系统开发状态信息以及集成和分发文档来实现。

根据发展环境的演变趋势：根据现有软件开发环境的演变趋势，软件开发环境可以分为四类，它们对软件开发环境的发展有重要影响（在工具、用户界面和体系结构方面）。

1.面向语言的环境:它是围绕一种语言形成的，并提供了一套适合这种语言的工具。通常是高度交互式的，对系统综合的支持有限，对项目管理没有支持。例如LISP环境、Cedar环境、Smalltalk环境和Rational环境都属于面向语言的环境。

2.面向结构的环境:允许用户直接操作结构，以语法引导的编辑器为中心。后来，它被扩展为提供单用户编程环境，以支持交互式语义分析、程序执行和调试。如芦荟编辑器和康奈尔程序合成器。

3.工具箱环境:它由一组工具组成，支持软件开发的编码阶段，如软件版本控制和配置管理。使用简单的数据模型来提高工具的可扩展性和可移植性。商业化的例子有UNIX/PWB和DEC VMS/VAX集。

4.基于方法的环境:支持特定的软件开发方法，包括规格说明、设计、确认、验证和重用。例如安娜（Ada的一种规范语言）、VDM（一种软件开发的正式规范语言）、SREM（一种分布式计算设计系统）、PSL/PSA（问题描述语言/问题描述分析器）、ISTAR（支持开发过程管理环境的集成项目管理系统）和PMA（基于知识的软件环境中的项目管理部分）。

开发工具 编辑本段

软件开发工具是一组相关的软件开发工具，支持一定的软件开发方法或按照一定的软件开发模型进行组织，是指为支持计算机软件的开发、维护、仿真、移植或管理而开发的程序系统。开发软件开发工具的目的是提高软件生产率和质量。典型的软件开发工具包括自动设计工具、编译器、测试工具和维护工具。

软件开发工具通常由工具、工具界面和工具用户界面组成。工具通过接口与其他工具、操作系统或网络操作系统、通信接口和环境接口进行交互。

开发语言

软件开发人员使用的编程语言取决于开发任务，包括编写系统软件、应用程序和嵌入式软件。Java、Python和C++可以作为上述开发任务的选择。

一些流行的编程语言，如JavaScript和C，都有自己的优势和用途。

Java 语言(一种计算机语言，尤用于创建网站)：Java是一种通用编程语言，自1995年发布以来一直很受欢迎。原因是它易于学习和使用，面向对象，支持模块化和代码重用。Java广泛应用于电子商务网站、web服务器、Android应用程序和企业级软件的开发。《我的世界》是最流行的Java程序之一。Java快速开发模块化程序的能力一直是其受欢迎的主要原因之一。因此，Java的广泛应用及其快速开发模块化程序的能力使其成为专业开发人员最常用的编程语言之一。

软件开发

计算机编程语言：Python是一种高级面向对象的动态编程语言，于1991年首次发布。与Java和C++相比，Python完成代码编写的步骤更少，这使其成为Web和应用程序开发的绝佳选择。Python被广泛用于创建复杂的游戏、web应用程序和桌面软件，由于其广泛的库支持，它可以显著减少代码长度。

C/C++/C#：c语言是一种多范式的面向过程的编程语言，最早发布于20世纪70年代初。它支持结构化编程，这意味着它是一种不需要大量运行时支持的低级语言，并使C成为操作系统、硬件驱动程序和内核级软件的优秀语言。例如，苹果电脑公司使用C语言为其Mac电脑系列编写OS X内核，Mac电脑中的每个程序和驱动程序都是用C语言构建的，微软Windows的大部分内核也是用C语言开发的。

因为C在业界的流行，衍生出了C++和C#等许多编程语言。：C++是1985年发布的面向对象语言。C++是一种广泛使用的编程语言，可用于各种应用领域，包括操作系统、图形界面、嵌入式系统、人工智能和机器学习。同时，它是一种非常流行的编程语言，广泛应用于软件开发、金融、科学计算和游戏开发等领域。

C#是一种面向对象的高级编程语言，可以编译成字节码并于2002年发布。它是由微软创立的，开发者可以使用它来生成各种安全可靠的应用程序。网。C#还经常用于构建移动应用程序、游戏、网站、VR应用程序等。

Java Script语言：JavaScript是一种脚本语言，用于使网站和移动应用程序更具交互性。它也常用于游戏开发，并以其通过添加动画、下拉菜单和变色按钮使网站生动而闻名。企业和JavaScript开发服务广泛使用它来构建高度交互式的网站和移动应用程序。大约95%的网站使用JavaScript，比如网飞和脸书的移动应用程序。

软件开发在现代社会中的重要性主要体现在以下两个方面:

1.对个人生活的影响:从智能手机应用到互联网连接产品，再到新兴的区块链、微服务和物联网技术，这些都是软件开发的结果。它们极大地提高了人们的生活质量，改变了人们的工作方式，使生活更加方便和美好。例如，人们可以通过智能手机随时随地访问各种应用程序，快速获取信息、数据、服务和产品。

2.对企业和业务的影响:软件开发人员通过不断优化和更新软件来确保技术成为企业发展的助力。当他们遇到问题时，他们可以快速解决问题，以确保软件的稳定性和适用性。此外，随着数据时代的到来，软件开发也帮助企业和机构更有效地管理和分析数据，并帮助更准确和高效的决策。

未来趋势 编辑本段

云计算：云计算是软件开发的未来趋势，它使软件开发更加灵活、可扩展和高效。通过在云中部署软件应用程序和基础架构，开发人员可以更快地迭代和部署应用程序，而无需担心硬件和软件基础架构的维护和管理。此外，云计算还提供了许多其他优势，例如数据安全性和存储可靠性，这些优势使云计算成为许多企业的首选。同时，随着云技术的不断发展，未来的软件开发也将更加注重云原生开发，即基于云环境的应用程序开发和部署，以提高应用程序的可扩展性和可靠性。

低代码和无代码开发：低代码/无代码开发是软件开发的未来趋势之一，它是一种可视化的软件开发方法，可以加速交付并优化整个开发过程。它使开发人员能够自动化和抽象软件生命周期的每个阶段，并简化各种解决方案的开发。此外，随着对专业软件人才的需求超过供应，这一过程变得更加流行。但是，这种方法在未来可能会遇到一些挑战，因为采用低代码/无代码开发流程开发的应用程序可能功能不够强大，并且缺乏升级适应性。

人工智能：人工智能的广泛应用是软件发展的未来趋势之一。AI正在颠覆传统的软件开发流程，实现更高效的流程，提高生产力并缩短上市时间。根据市场研究公司Tractica的预测，到2025年，通过部署AI技术产生的收入预计将达到1260亿美元。AI技术帮助开发者在软件开发生命周期中提高效率。越来越多的企业和开发人员正在接受和使用这些技术，因为他们将AI的好处视为软件开发的未来趋势。

物联网：物联网是软件发展的未来趋势之一，它可以解决许多企业面临的重要问题，并改变人们的交互方式。随着数字化进程的加快，越来越多的企业开始采用基于物联网的解决方案。软件开发人员可以开发物联网解决方案，以提高企业的运营效率并解决各种业务问题。例如，通过使用物联网技术，企业可以实施智能传感器和自动化系统来监控设备和数据，从而提高安全性。此外，物联网技术还可以用于数据分析和预测，以提高决策的准确性和效率。

DevOps：DevOps是软件开发的未来趋势。DevOps是一个哲学概念，它集成了软件开发过程中的不同流程，使软件开发工程师和运维工程师能够紧密合作，从而加快软件的开发和部署，提高应用程序的性能和可靠性，并增强应用程序的安全性。DevOps的优势在于可以集成不同的流程，从而实现更高效可靠的软件开发。这种合作方式还可以快速发现和解决问题，从而加快软件的上市时间。

区块链：区块链是软件发展的未来趋势之一。这种技术创建了一种本质安全的数据结构，它基于密码学、去中心化和共识的概念，并确保交易的信任。区块链或分布式分类账系统中的大多数数据都被组织成块，每个块由一个或多个交易组成。每个新区块都与之前的所有区块相连，因此几乎不可能被篡改。随着软件解决方案数量的增加，对强安全性的需求也在增加。因此，区块链和加密技术被用于金融交易和数据传输并不奇怪，现在区块链和加密技术正在积极扩展到其他行业。太阳能在社区中的分布、供应链中的商品交付跟踪、塑料垃圾的回收效率等。这些只是区块链技术的几个例子，这些技术正在使各种业务更安全、更高效、更道德。

远程办公：远程办公也是软件发展的未来趋势之一。远程办公是指将软件开发任务外包给公司以外的专业团队。出现这种趋势的原因是企业意识到将软件开发任务外包给专业团队可以带来许多优势，例如降低成本、提高效率、专业知识和技能。

远程办公的主要优点是可以降低成本和提高效率。通过将软件开发任务外包给专业团队，企业可以减少员工数量和工资支出，同时专注于其核心业务。此外，远程办公还可以提高软件开发的质量和效率，因为专业团队可以更专注于软件开发而不是处理其他事务。此外，远程办公还可以帮助企业更快地适应市场变化和技术更新，从而更好地满足客户需求。