(1)软件工程目标：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多待解决的问题，它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。
(3)软件工程的原则是指围绕工程设计、工程支持以及工程管理在软件开发过程中必须遵循的原则。
一、软件工程概述
概念：应需而生
根据这一框架，可以看出：软件工程涉及了软件工程的目标、软件工程原则和软件工程活动。
目标：我的眼里只有“产品”
软件工程的主要目标是：生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性意指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜性是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多问题有待解决，它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。
框架：四项基本原则是基石
软件工程围绕工程设计、工程支持以及工程管理，提出了以下四项基本原则：
第一，选取适宜开发范型。该原则与系统设计有关。在系统设计中，软件需求、硬件需求以及其他因素之间是相互制约、相互影响的，经常需要权衡。因此，必须认识需求定义的易变性，采用适宜的开发范型予以控制，以保证软件产品满足用户的要求。
第二，采用合适的设计方法。在软件设计中，通常要考虑软件的模块化、抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征。合适的设计方法有助于这些特征的实现，以达到软件工程的目标。
第四，重视开发过程的管理。软件工程的管理，直接影响可用资源的有效利用，生产满足目标的软件产品，提高软件组织的生产能力等问题。因此，仅当软件过程得以有效管理时，才能实现有效的软件工程。
作用：高效开发高质量软件
自从软件工程概念提出以来，经过30多年的研究与实践,虽然“软件危机”没得到彻底解决，但在软件开发方法和技术方面已经有了很大的进步。尤其应该指出的是，自80年代中期，美国工业界和政府部门开始认识到，在软件开发中，最关键的问题是软件开发组织不能很好地定义和管理其软件过程，从而使一些好的开发方法和技术都起不到所期望的作用。也就是说，在没有很好定义和管理软件过程的软件开发中，开发组织不可能在好的软件方法和工具中获益。
根据调查，中国的现状几乎和美国10多年前的情况一样，软件开发过程没有明确规定，文档不完整，也不规范，软件项目的成功往往归功于软件开发组的一些杰出个人或小组的努力。这种依赖于个别人员上的成功并不能为全组织的软件生产率和质量的提高奠定有效的基础，只有通过建立全组织的过程改善，采用严格的软件工程方法和管理，并且坚持不懈地付诸实践，才能取得全组织的软件过程能力的不断提高。
这一事实告诉我们，只有坚持软件工程的四条基本原则，既重视软件技术的应用，又重视软件工程的支持和管理，并在实践中贯彻实施，才能高效地开发出高质量的软件。
二、软件工程的七条基本原理
自从1968年提出“软件工程”这一术语以来，研究软件工程的专家学者们陆续提出了100多条关于软件工程的准则或信条。美国著名的软件工程专家Boehm综合这些专家的意见，并总结了TRW公司多年的开发软件的经验，于1983年提出了软件工程的七条基本原理。
Boehm认为，着七条原理是确保软件产品质量和开发效率的原理的最小集合。它们是相互独立的，是缺一不可的最小集合；同时，它们又是相当完备的。
人们当然不能用数学方法严格证明它们是一个完备的集合，但是可以证明，在此之前已经提出的100多条软件工程准则都可以有这七条原理的任意组合蕴含或派生。
下面简要介绍软件工程的七条原理：
2坚持进行阶段评审统计结果显示：大部分错误是在编码之前造成的，大约占63%;<2>错误发现的越晚，改正它要付出的代价就越大，要差2到3个数量级。因此，软件的质量保证工作不能等到编码结束之后再进行，应坚持进行严格的阶段评审，以便尽早发现错误。
5结果应能清楚地审查软件是一种看不见、摸不着的逻辑产品。软件开发小组的工作进展情况可见性差，难于评价和管理。为更好地进行管理，应根据软件开发的总目标及完成期限，尽量明确地规定开发小组的责任和产品标准，从而使所得到的标准能清楚地审查。
6开发小组的人员应少而精开发人员的素质和数量是影响软件质量和开发效率的重要因素，应该少而精。这一条基于两点原因：高素质开发人员的效率比低素质开发人员的效率要高几倍到几十倍，开发工作中犯的错误也要少的多；当开发小组为N人时，可能的通讯信道为N(N-1)/2,可见随着人数N的增大，通讯开销将急剧增大。
三、软件工程的目标与常用模型
软件供需双方的代表能在餐桌上谈笑风生，归功于第一线开发人员的辛勤工作。质量与生产率的提高就指望程序员与程序经理。对开发人员而言，如果非得在质量与生产率之间分个主次不可，那么应该是质量第一，生产率第二。这是因为：（1）质量直接体现在软件的每段程序中，高质量自然是开发人员的技术追求，也是职业道德的要求。（2）高质量对所有的用户都有价值，而高生产率只对开发方有意义。（3）如果一开始就追求高生产率，容易使人急功近利，留下隐患。宁可进度慢些，也要保证每个环节的质量，以图长远利益。
软件的质量因素很多，如正确性，性能、可靠性、容错性、易用性、灵活性、可扩充性、可理解性、可维护性等等。有些因素相互重叠，有些则相抵触，真要提高质量可不容易啊！
软件工程的主要环节有：人员管理、项目管理、可行性与需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等，如图1.1所示。
软件工程模型建议用一定的流程将各个环节连接起来，并可用规范的方式操作全过程，如同工厂的生产线。常见的软件工程模型有：线性模型（图1.2），渐增式模型（图1.3），螺旋模型，快速原型模型，形式化描述模型等等[Pressmam1999,Sommerville1992]。
套用固定的模型不是程序员的聪明之举。比如“程序设计”与“测试”之间的关系，习惯上总以为程序设计在先，测试在后，如图1.4（a）所示。而对于一些复杂的程序，将测试分为同步测试与总测试更有效，如图1.4（b）所示。
不论是什么软件工程模型，总是少不了图1.1中的各个环节。本书擗开具体的软件工程模型，顺序讲述人员管理、项目管理、可行性与需求分析、系统设计、程序设计、测试，以及维护与再生工程。其中程序设计部分以C++/C语言为例。
当前已经有一些关于规范化软件体系结构，比如：ISO的开放系统互联模型、XWindow系统等等。软件系统的结构通常被定义为两个部分：一个是计算部件。另一个就是部件之间的交互。如果把软件系统看成一幅图的话，计算部件就是其中的节点，而部件之间的交互就是节点之间的弧线。部件之间的连接可以被认为是一种连接器，比如过程调用、事件广播、数据库查询等等。正确的体系结构设计是软件系统成功的关键。
我们理解了软件工程的重要性以后，我们没有相应的工具，我们也很难很好的完成一个系统。在需求分析和设计阶段，我们需要什么样的工具呢？
五、软件开发方法综述
国外大的软件公司和机构一直在研究软件开发方法这个概念性的东西，而且也提出了很多实际的开发方法，比如：生命周期法、原型化方法、面向对象方法等等。下面介绍几种流行的开发方法：
1、结构化方法
2、面向数据结构的软件开发方法
Jackson方法是最典型的面向数据结构的软件开发方法，Jackson方法把问题分解为可由三种基本结构形式表示的各部分的层次结构。三种基本的结构形式就是顺序、选择和重复。三种数据结构可以进行组合，形成复杂的结构体系。这一方法从目标系统的输入、输出数据结构入手，导出程序框架结构，再补充其它细节，就可得到完整的程序结构图。这一方法对输入、输出数据结构明确的中小型系统特别有效，如商业应用中的文件表格处理。该方法也可与其它方法结合，用于模块的详细设计。
3、面向问题的分析法
PAM（ProblemAnalysisMethod）是80年代末由日立公司提出的一种软件开发方法。它的基本思想是考虑到输入、输出数据结构，指导系统的分解，在系统分析指导下逐步综合。这一方法的具体步骤是：从输入、输出数据结构导出基本处理框；分析这些处理框之间的先后关系；按先后关系逐步综合处理框，直到画出整个系统的PAD图。这一方法本质上是综合的自底向上的方法，但在逐步综合之前已进行了有目的的分解，这个目的就是充分考虑系统的输入、输出数据结构。PAM方法的另一个优点是使用PAD图。这是一种二维树形结构图，是到目前为止最好的详细设计表示方法之一。当然由于在输入、输出数据结构与整个系统之间同样存在着鸿沟，这一方法仍只适用于中小型问题。
4、原型化方法
产生原型化方法的原因很多，主要随着我们系统开发经验的增多，我们也发现并非所有的需求都能够预先定义而且反复修改是不可避免的。当然能够采用原型化方法是因为开发工具的快速发展，比如用VB，DELPHI等工具我们可以迅速的开发出一个可以让用户看的见、摸的着的系统框架，这样，对于计算机不是很熟悉的用户就可以根据这个样板提出自己的需求。
开发原型化系统一般由以下几个阶段：（1）确定用户需求（2）开发原始模型（3）征求用户对初始原型的改进意见（4）修改原型。
原型化开发比较适合于用户需求不清、业务理论不确定、需求经常变化的情况。当系统规模不是很大也不太复杂时采用该方法是比较好的。
5、面向对象的软件开发方法
6、可视化开发方法
其实可视化开发并不能单独的作为一种开发方法，更加贴切的说可以认为它是一种辅助工具，比如用过SYBASE的S-Design的人都知道，用这个工具可以进行显示的图形化的数据库模式的建立，并可以导入到不同的数据库中去。当然用过S-Design的人不一定很多，但用过VB，DELPHI，C++Builder等开发工具的人一定不少，实际上你就是在使用可视化开发工具。
可视化开发使我们把注意力集中在业务逻辑和业务流程上，用户界面可以用可视化工具方便的构成。通过操作界面元素，诸如菜单、按钮、对话框、编辑框、单选框、复选框、列表框和滚动条等，由可视开发工具自动生成应用软件。
六、怎样培养软件工程的思维与方法
以下是我个人的一些经验：
1．考虑整个项目或者产品的市场前景。作为一个真正的系统分析人员，不仅要从技术的角度来考虑问题，而且还要从市场的角度去考虑问题。也就是说我们同时需要考虑我们产品的用户群是谁，当我们产品投放到市场上的时候，是否具有生命力。比如即使我们采用最好的技术实现了一个单进程的操作系统，其市场前景也一定是不容乐观的。
2．从用户的角度来考虑问题。比如一些操作对于开发人员来讲是非常显而易见的问题。但是对于一般的用户来说可能就非常难于掌握，也就是说，有时候，我们不得不在灵活性和易用性方面进行折中。另外，在功能实现上，我们也需要进行综合考虑，尽管一些功能十分强大，但是如果用户几乎不怎么使用它的话，就不一定在产品的第一版的时候就推出。从用户的角度考虑，也就是说用户认可的才是好的，并不是开发人员觉的好才好。
5．人员的组织和调度。这里很重要的一点是到考虑人员的特长，有的人喜欢做界面，有的人喜欢做核心。如果有可能要根据人员的具体的情况进行具体的配置。同时要保证每一个开发人员在开发的时候首先完成需要和其他人员进行交互的部分，并且对自己的项目进度以及其他开发人员的进度有一个清晰的了解，保证不同部分的开发人员能够经常进行交流。
以上是我个人的一点体会，实际上，作为一个软件开发人员，我也喜欢看到问题就坐在计算机前面直接编码，但是我确实认为软件工程对于我们系统开发的指导作用是巨大的。作为软件工程的拥戴者，下面我简单结合自己的开发经历介绍基于软件工程的开发方法、编程规范和工具使用等方面的问题。
七、软件开发的发展变化
国外很多项目的开发都是基于一些图形化的东西来做的，他们的目的是尽量少写代码甚至不写代码。代码能够通过图形化的方式自动生成，这样的一个好处就是如果用户的需求变化或者业务逻辑发生变化，我们需要做的就是对图形表示的调整，然后重新自动生成代码，这也就是国外开发很注重对项目的概念和逻辑分析的原因。
他们的重点是把业务规则和需求用图形化的方式表现出来，然后通过CASE工具自动生成代码。所以当国人还在不停的开发一个又一个的MIS工具的时候，国外已经把很多精力放到了CASE工具的制作上。
另外，因为他们注重模型的建立，所以在建立其他应用的时候，能够借鉴原先的模型，在高层次上做调整和优化，同时能够有效的提取原有系统中可以被使用的部分。所以我们应该从以代码为核心的软件开发模式转化到以模型为中心的、基于CASE的开发上来。
关于协作与个人英雄主义
社会进步的一个很明显的现象就是社会分工越来越细，软件的开发也不例外。为什么在软件开发的今天已经不能出现象裘伯君这样的软件英雄的原因也在这里，单凭个人之力，我们也许穷尽有生之年也开发不出象Windows这样的操作系统。因为，当前软件行业的壁垒无非就是两个，一个就是以技术创新取胜，你模仿的了其中的界面，但是你没有办法实现其中的核心功能。结果是你只能购买其技术核心，而你作一些边角工作。不举别的例子，比如VB这样的开发工具，其核心部分是它和第三方提供的COM控件或者是DLL函数库，你所做的就是一个整合的工作。
第二个就是以细致取胜，也就是说功能很多而且做的很精致，即使技术本身不是很复杂，你真要想做出一个这样的东西来没有一两年的工夫是不可能的。而真等你做出来了，它的新版本也早已经推出。真正能够在市面上叫得想、经得起考验得产品都是具有这两方面的特点。
这两方面的特点决定了你一个人绝对是不可能胜任的，也许你可以独立的完成技术创新，但是你绝对不可能一个人实现所有这些纷繁复杂的功能。所以，这个时代需要创新的英雄，也更需要人与人之间的协作。当今的软件发展已经不是一个人可以包打天下的年代。软件开发的管理、系统体系结构的设计、模块之间的衔接、核心算法的实现、灵活界面的制定、软件再开发接口的实现都需要专门的人来做。而把这些有效的集成显然就需要有效的利用软件工程的思想和方法。所以，真正的软件英雄绝对不再是写着别人看不懂代码的程序员，而是整个体系结构的分析、设计、标准制定、协调人员。
八、我们是否需要软件工程
有一点大家可以达成共识的就是，如果一个象Windows这样的操作系统，不进行全面的规划，不采用软件工程的思想和方法，是绝对搞不出来的。
Windows的成功不在于它在进程管理和调度，文件系统、内存管理、界面设计等方面有多少成功的创新，它的成功最大的一点就是把所有的技术能够合理的整合起来，并集中到一个Window操作系统特有的框架结构中去。
更值得一提的是，因为设计结构的合理性，因为在开发前期作了很多分析和调研，考虑了扩展性和伸缩性，微软的系列产品能够很快的利用新的技术并采用统一的结构形式表现出来。比如当网络成为计算机发展的主流的时候，几乎微软所有的工具都能够快速的支持基于网络的开发和应用。
相比之下，我们国内很多公司的产品很少具有连续性，往往是新的一个产品完全重起炉灶，和老的产品没有半点关系。这就是我们在设计产品的时候，没有很好的进行抽象和概念、逻辑设计，造成的结果是从旧的产品中提取不出一些有用的、共性的东西为后来的产品所使用。
当然，很多开发人员从心里也承认一个大的系统确实需要软件工程的依托，但是一个小的工程项目是否就可以仓促上马呢？答案是否定的。所谓麻雀碎小，五脏俱全。无论是大项目、还是小项目。它们作为一个项目，都需要有一个需求分析、系统结构建立、设计、编码、测试等阶段。这是任何一个项目都不可缺少的。
这里就我们开发过的一些小型软件项目来谈一些开发的总结和体会，一般来说，小型软件项目功能比较单一，而且模块与模块之间的衔接不是很多，同时对开发周期要求比较短。
所以在开发小项目的时候也必须要建立合理的模式：而所谓合理的模式就是软件工程告诉我们的在开发一个项目的时候所需要的五步曲：获取需求、需求分析、设计、编码、测试。
我们软件项目可以大致分为专用软件和通用软件两大类。对于专用软件，一般用户对于软件要完成哪些功能已经有了一个比较清楚的轮廓，而且往往在开发合同中已经大致地规定了。
但是，开发合同上规定的只是一个大概的框架，在进入开发之前必须与用户进行比较具体的交流和讨论，了解清楚用户心目中的产品究竟是什么样子，这里最好就采用原型化的方法作出一个简单的框架给用户看。
面向对象方法的优点是分析、设计、编码过程表示法统一，能比较好的衔接。现在很多CASE工具并不区分分析和设计的阶段。但是，这并不意味着开发就可以对分析和设计不加区分，如何用好辅助设计(case)工具还是开发人员的事情。
3．设计过程。设计阶段的工作包括对分析模型进行必要的修改，同时可能需要对某些类结构做一些修改，确定用户表示层(也就是通俗所说的界面定义)、用户服务层、业务逻辑层、数据库服务层和具体数据库所需要做的工作。同时需要确定使用的体系结构（比如B/S还是C/S）和开发工具（如VB，VC，VI，C++Builder，DELPHI，PowerBuiler等等）
4．编码。进入编码工作之后，依然可能会发现前面分析或设计阶段的某些错误，这时应返回到前面的阶段进行必要的修改。同时在编码前规定编码的风格并在开发过程中保持一致的风格。
5．测试。测试是系统投入使用前最关键的一个步骤。即使是小项目也应该严格地进行测试。就实际上就是一个把错误留给自己还是留给客户的问题。
最后，我们知道软件项目主要是由开发人员完成的，所以对人员的合理安排和配置也很重要，一般在开发过程中，需要有一位项目负责人，负责分析、设计和协调的工作。另外需要几个程序员完成不同层的代码（比如用户服务层、业务逻辑层、数据库服务层等等）。
九、我国软件工程发展的现状
很多国内搞计算机的专家都认为：国内的软件研发过程，个人色彩比较浓。过分地依靠个人无法形成产业规模，而没有规模就谈不上产业化了。
不管怎么样，我们大家还是先要来看一看国内软件厂商到底提供给我们多少有震撼力的软件产品，从技术和利润的角度讲，软件系统最核心的部分还是操作系统、编译系统然后就是开发平台之类的东西，接下来就是一些应用系统，比如图形开发、游戏开发、企业应用、网站建设、杀毒、网络工具等等。
操作系统以中科院为中心，做了一个COSIX，这个本质上是一个UNIX系统，UNIX最初的源代码是公开的，尽管COSIX是一个被称为中国的操作系统并是UNIX系列的（IX就代表UNIX系列），但是其中到底有多少独创的技术成分我们暂时还不知道，但有一点可以肯定，它现在的市场覆盖率绝对不大，而且能否在上面运行各种各样的编译系统、数据库、群件和应用系统可能还需要进一步测试。然后就是对硬件平台的支持也需要进一步完善。
然后就是轰轰烈烈的Linux系统，Linux是遵守GNU标准的操作系统，中国有很多家公司推出了自己的Linux并且还有汉化的Linux，这就有比较疑惑的一点，为什么不在Linux上构架一个类似UNICODE这样的东西，而只做汉化这么本地化的产品呢？不知道是眼光还是市场的问题了。MIS系统、财务软件是中国软件行业的重头戏，它们彻底的暴露了中国软件开发无序和重复低效劳动的一面。教育软件在某一种层面上看就是电子题库，当然也有优点，比如加入了多媒体教学（可视化程度不错）和所谓寓教于乐的特点，但是从本质上说还是题库。杀毒软件据说是中国软件的骄傲，由中国权威机构评测是达到了世界领先水平，但是好象还没有得到国际权威机构的认可。游戏软件就不用提了，国内业界能够流行的游戏软件成功的秘诀众所周知，不是技术和创意，实在是归功于我们悠久的历史。字处理软件和排版软件客观的说国内的也做的不错，但是从系统的扩展性和体系结构上说和MS和Adobe相比，差距也放在那里。其实这种现状的原因很简单，一个是我们缺少创新的能力，另一个就是我们欠缺软件工程的概念，系统开发前期的需求分析、设计没有做好或者做的不够好。
当然，我们很少怀疑自己的技术能力，我们很多时候认为这是地理环境和经济环境的原因造成了中国软件业现在的局面。当然中国软件开发人员绝对可以算是优秀的，但是想想我们软件行业龙头企业到底有多少有技术创新和专利技术呢？姑且不论这个，实际上把一个操作系统分解开来，比如文件系统、进程管理和调度、IO调度等等，也许我们可以实现其中某一块的内容，但是如何把它们合理的整合起来绝对是一个涉及到软件工程的问题。
作为一个开发人员，我们已经习惯了自己那一套编程模式，而且我们的这种习惯也不自觉的影响着新的开发人员。所以在头脑中建立一个软件工程的作用，从某种角度上讲，要比会几种开发语言、几个编程技巧实在是重要的多。
十、我有一个梦
但是，今天所有的软件厂商和软件开发人员依然会想起当年的黑人人权运动领袖马丁？路德？金曾经说过的一句名言我有一个梦想。是的，所有的开发人员依然怀着梦想，希望能够有一个万能的系统开发的框架和方法，只要我们沿着这个框架，我们将能开发出适合所有领域的应用系统，于是，我们在念书的时候把这个希望投到了一门课上，这么课就是软件工程。但是当我们在学完这门课的时候，我们依然没有找到这么一个框架甚至连接近这么一个框架的东西也没有碰到。