Прежде чем приступить к рассмотрению средств разработки, которые могут быть применены для создания программ, необходимо определиться с основными понятиями, терминами.
Средства разработки программного обеспечения – совокупность приемов, методов, методик, а также набор инструментальных программ (компиляторы, прикладные/системные библиотеки и т.д.), используемых разработчиком для создания программного кода Программы, отвечающего заданным требованиям.
C учетом данного определения термин «Разработка программ» будет звучать следующим образом:
Разработка программ – сложный процесс, основной целью которого является создание, сопровождение программного кода, обеспечивающего необходимый уровень надежности и качества. Для достижения основной цели разработки программ используются средства разработки программного обеспечения.
Основные средства, используемые на разных этапах разработки программ
В зависимости от предметной области и задач, поставленных перед разработчиками, разработка программ может представлять собой достаточно сложный, поэтапный процесс, в котором задействовано большое количество участников и разнообразных средств. Для того, чтобы определить, когда и в каких случаях какие средства применяются, выделим основные этапы разработки программного обеспечения. Наибольший интерес для проблематики рассматриваемого вопроса представляют следующие этапы процесса разработки:
- Проектирование приложения.
- Реализация программного кода приложения.
- Тестирование приложения.
Здесь сознательно опущены этапы, связанные с написанием технического задания, планирования сроков, бюджета и т.д. Причина этого заключается в том, что на данных этапах, за редким исключением, практически не используются специфические средства разработки.
Средства проектирования приложений
На этапе проектирования приложения в зависимости от сложности разрабатываемого программного продукта, напрямую зависящего от предъявляемых требований, выполняются следующие задачи проектирования:
- Анализ требований.
- Разработка архитектуры будущего программного обеспечения.
- Разработка устройств основных компонент программного обеспечения.
- Разработка макетов Пользовательских интерфейсов.
Результатом проектирования обычно является «Эскизный проект» (Software Design Document) или «Технический проект» (Software Architecture Document). Задача «Анализ требований» обычно выполняется с использованием методов системологии (анализа и синтеза) с учетом экспертного опыта проектировщика. Результатом анализа обычно является содержательная или формализованная модель процесса функционирования программы. В зависимости от сложности процесса для построения данных моделей могут быть применены различные методы и вспомогательные средства. В общем случае для описания моделей обычно применяются следующие нотации (в скобках приведены программные средства, которые могут быть использованы для получения моделей):
- BPMN (Vision 2003 + BPMN, AcuaLogic BPMN, Eclipse, Sybase Power Designer);
- блок-схемы (Vision 2003 и многие другие);
- ER-диаграмы (Visio 2003, ERWin, Sybase Power Designer и многие другие);
- UML-диаграмы (Sybase Power Designer, Rational Rose и многие другие);
- макеты, мат-модели и т.д.
Результаты анализа позволяют сформировать обоснованные требования к той или иной функциональности разрабатываемой программы и просчитать реальную выгоду от внедрения разрабатываемого продукта.
Средства реализации программного кода
Правильный выбор языка программирования поможет создать компактное, простое в отладке, расширении, документировании и исправлении ошибок решение. При выборе языка программирования учитываются следующие факторы:
- целевая платформа;
- гибкость языка;
- время исполнения проекта;
- производительность;
- поддержка и сообщество.
Целевая платформа
Самым важным фактором является платформа, на которой программа будет работать. Рассмотрим для примера Java™ и C. Если программа написана на C и должна работать на машинах с Windows® и Linux®, потребуются компиляторы для платформ и два разных исполняемых файла.
Аналогичный аргумент применим и для Web-сайтов. Они должны выглядеть и работать одинаково во всех браузерах. Использование тегов CSS3 и HTML5 без проверки совместимости с браузерами приведет к разному отображению и поведению сайта в разных браузерах.
Гибкость
Гибкость языка определяется тем, насколько легко можно добавлять к существующей программе новые функциональные возможности. Это может быть добавление нового набора функций или использование существующей библиотеки для добавления новой функциональности.
Рассмотрите следующие вопросы, связанные с гибкостью:
- Можно ли использовать новую функциональность без подключения новой библиотеки?
- Если нет, доступна ли эта функциональность в библиотеке языка?
- Если эта функциональность не встроена в язык и не доступна в библиотеке, какие усилия нужно приложить для ее создания с нуля?
До принятия решения необходимо знать, как спроектирована программа, и какие функциональные возможности оставлены на потом.
Время исполнения проекта
Время исполнения – это время, необходимое для создания рабочей версии программы, т.е. версии, готовой для работы в производственных условиях и выполняющей предусмотренные функции. При расчете этого времени необходимо учитывать не только логику управления, но и логику представления.
Время исполнения проекта очень зависит от размера кода. Теоретически, чем легче изучить язык и чем меньше объем кода, тем меньше это время.
Например, сайт управления контентом на PHP-сценариях можно разработать за несколько дней, в то время как создание кода сервлетов может занять несколько месяцев, при условии, что вы начали изучать оба языка с нуля.
Производительность
Каждая программа и платформа имеет определенный предел производительности, и на эту производительность влияет используемый при разработке язык. Существует множество способов сравнения скорости работы в одинаковой среде программ, написанных на разных языках. Можно использовать различные эталонные тесты, хотя их результаты не являются конкретной оценкой производительности какого бы то ни было языка.
Производительность языка нужно учитывать в случае, когда целевая среда не предлагает широкой масштабируемости, – например, при разработке для мобильных устройств.
Поддержка и сообщество
Язык программирования, как и хорошая программа, должен опираться на твердую поддержку сообщества. Язык с активным форумом скорее всего будет популярнее замечательного языка, помощь по которому трудно найти.
Поддержка сообщества – это вики-сайты, форумы, учебные руководства и, самое важное, дополнительные библиотеки, развивающие язык. Прошли те дни, когда люди работали автономно. Никто не захочет перерывать горы документации, чтобы решить одну маленькую проблему. Если у языка много сторонников, это увеличивает шансы того, что ранее кто-нибудь сталкивался с вашей проблемой и уже написал об этом на вики-сайте или на форуме.
Выбор языка программирования. В большинстве случаев никакой проблемы выбора языка программирования реально не существует. Язык может быть определен:
- организацией, ведущей разработку; например, если фирма владеет лицензионным вариантом C++ Builder, то она будет вести разработки преимущественно в данной среде;
- программистом, который по возможности всегда будет использовать
- хорошо знакомый язык;
- устоявшимся мнением («все разработки подобного рода должны выполняться на C++ или на Java или на ...») и т. п.
Если же все-таки выбор языка реально возможен, то нужно иметь в виду, что все существующие языки программирования можно разделить на следующие группы:
- универсальные языки высокого уровня;
- специализированные языки разработчика программного обеспечения;
- специализированные языки пользователя;
- языки низкого уровня.
В группе универсальных языков высокого уровня безусловным лидером на сегодня является язык С (вместе с C++). Действительно различные версии С и C++ имеют целый ряд очень существенных достоинств:
- многоплатформенность - для всех используемых в настоящее время платформ существуют компиляторы с языка С и C++;
- наличие операторов, реализующих основные структурные алгоритми¬ческие конструкции (условную обработку, все виды циклов);
- возможность программирования на низком (системном) уровне с использованием адресов оперативной памяти;
- огромные библиотеки подпрограмм и классов.
Все это сделало С и C++ основными языками, используемыми для создания операционных систем, и, в свою очередь, служит для них дополнительной рекламой. Однако С и C++ имеют и серьезные недостатки:
- отсутствие полноценных встроенных структурных типов данных (имеющиеся псевдоструктурные типы, использующие адресную арифметику, недостаточно жестко определены, чтобы контролировать многие операции над этими данными, что приводит к большому количеству ошибок, выявляемых только в процессе отладки программы);
- наличие синтаксических неоднозначностей, которые также не позволяют компилятору контролировать правильность программы;
- ограниченный контроль параметров, передаваемых в подпрограмму, что также обнаруживается только в процессе отладки программы, и т. п.
Альтернативой С и C++ среди универсальных языков программирования, используемых для создания прикладного программного обеспечения, на сегодня является Pascal, компиляторы которого в силу четкого синтаксиса обнаруживают помимо синтаксических и большое количество семантических ошибок. Версия Object Pascal, использованная в среде Delphi, сопровождается профессиональными библиотеками классов, упрощающими ведение больших разработок, в том числе и требующих использования баз данных, что делает Delphi достаточно эффективной средой для создания приложений Windows.
Кроме этих языков к группе универсальных принадлежат также Basic, Modula, Ada и некоторые другие. Каждый из указанных языков, так же, как C++ и Pascal, имеет свои особенности и, соответственно, свою область применения.
Специализированные языки разработчика используют для создания конкретных типов программного обеспечения. К ним относят:
- языки баз данных;
- языки создания сетевых приложений;
- языки создания систем искусственного интеллекта и т. д.
Специализированные языки пользователя обычно являются частью профессиональных сред пользователя, характеризуются узкой направленностью и разработчиками программного обеспечения не используются.
Языки низкого уровня позволяют осуществлять программирование практически на уровне машинных команд. При этом получают самые оптимальные, как с точки зрения времени выполнения, так и с точки зрения объема необходимой памяти программы. Но эти языки совершенно не годятся для создания больших программ и, тем более, программных систем. Основная причина - низкий уровень абстракций, которыми должен оперировать разработчик, откуда недопустимо большое время разработки. Существенно и то, что сами языки низкого уровня не поддерживают принципов структурного программирования, что значительно ухудшает технологичность разрабатываемых программ.
В настоящее время языки типа Ассемблера обычно используют:
- при написании сравнительно простых программ, взаимодействующих непосредственно с техническими средствами, например драйверов, поскольку в этом случае приходится кропотливо настраивать соответствующее оборудование, преимущества языков программирования высокого уровня становятся несущественными;
- в виде вставок в программы на языках высокого уровня, например, для ускорения преобразования данных в циклах с большим количеством повторений.
Выбор среды программирования. Средой программирования называют программный комплекс, который включает специализированный текстовый редактор, встроенные компилятор, компоновщик, отладчик, справочную систему и другие программы, использование которых упрощает процесс написания и отладки программ.
Последнее время широкое распространение получили упоминавшиеся выше среды визуального программирования, в которых программист получает возможность визуального подключения к программе некоторых кодов из специальных библиотек компонентов, что стало возможным с развитием объектно-ориентированного программирования.
Наиболее часто используемыми являются визуальные среды Delphi, C++ Builder фирмы Borland (Inprise Corporation), Visual C++, Visual Basic фирмы Microsoft, Visual Ada фирмы IBM и др.
Между основными визуальными средами этих фирм Delphi, C++ Builder и Visual C++ имеется существенное различие: визуальные среды фирмы Microsoft обеспечивают более низкий уровень программирования «под Windows». Это является их достоинством и недостатком. Достоинством -так как уменьшается вероятность возникновения «нестандартной» ситуации, т. е. ситуации, не предусмотренной разработчиками библиотеки компонентов, а недостатком - так как это существенно загружает программиста «рутинной» работой, от которой избавлен программист, работающий с Delphi или C++ Builder. Много нареканий вызывает также интерфейс Visual C++, также ориентированный на «низкоуровневое» программирование.
В общем случае, если речь идет о выборе между этими средами, то он в значительной степени должен определяться характером проекта.
Средства тестирования программ
Основными задачами тестирования является проверка соответствия функциональности разработанной программы первоначальным требованиям, а также выявление ошибок, которые в явном или неявном виде проявляются во время работы программы. Среди основных работ по тестированию можно выделить следующее:
- Тестирование на отказ и восстановление.
- Функциональное тестирование.
- Тестирование безопасности.
- Тестирование взаимодействия.
- Тестирование процесса установки.
- Тестирование удобства пользования.
- Конфигурационное тестирование
- Нагрузочное тестирование.
Среди основных видов средств, которые могут быть применены для выполнения поставленных работ можно привести следующие:
- средства анализа кода, профилирования (Code Wizard – ParaSoft, Purify – Rational Softawre. Test Coverage – Semantic и т.д.);
- средства для тестирования функциональности (TEST – Parasoft, QACenter – Compuware, Borland SilkTest и т.д.);
- средства для тестирования производительности (QACenter Performance – Compuware и т.д).
Заключение
Процесс разработки программ является сложным процессом и то, какие средства необходимо применять во многом зависит от задач, поставленным перед разработчиками. В независимости от задач разработки средства нельзя ограничивать лишь набором каких-то инструментальных средств, также необходимо включать методы, методики, подходы и все-то, что применяется для создания программы, отвечающей заданным требованиям.
Использованные источники
