《构建之法》1~3章学习记录

《构建之法》邹欣pdf：https://pan.baidu.com/s/1Z7cTtVBqxbVcU3vsyynysQ 提取码：dusr

章1.概论

软件=程序+软件工程

写程序练习数据结构/算法，用新的语言尝试以下“hello world”->用JavaScrip、ASP.NET、Ruby写写网站->钻研新技术，应用新技术在软件行业创新->银行软件系统，互联网搜索行业，淘宝、Windows操作系统

软件工程是什么

软件工程是把系统的、有序的、可量化的方法应用到软件的开发、运营和维护上 的过程

软件的特殊性

软件的各种形式：

• 系统软件：操作系统、设备驱动程序、工具软件等
• 应用软件：用户使用它们来完成工作，从管理核电厂到写文章，或者是通信、 游、浏览网页、播放视频等
• 恶意软件：软件病毒等软件

软件开发过程中有什么特别的难题？

• 复杂性（Complexity）：软件的各个模块之间有各种显性或隐性的依赖关系，随着系统的成长和 模块的增多，这些关系的数量往往以几何级数的速度增长
• 不可见性（Invisibility）：工程师是“看”不到自己的源代码如 何具体地在用户的机器上被执行的。商用软件出现了错误，工程师可以看到程序 在出错的一瞬间留下的一些痕迹（错误代号、大致的目标代码位置、错误信 息），但是几乎无法完整重现到底程序出现了什么问题
• 易变性（Changeability）：正确地修改软件是一件很困难的事情。
• 服从性（Conformity）：软件总是要运行在硬件上面，它要服从系统中其他组成部分的 要求，它还要服从用户的要求、行业系统的要求
• 非连续性（Discontinuity）：有时输入上很小的变化，会引起输出上极大的变化

软件的这些本质特性让“做一个好软件”变得很难，同时也让软件工程有它独特的挑战和魅力

软件工程与计算机科学的关系

工程：创造性地运用科学原理，设计和实现建筑、机器、装置或生产过程；或者是在实践中使用一个或多个上述实体；或者是实现这些实体的过

托尼·霍尔（Tony Hoare）比较计算机科学和软件工程不同的侧重点：

计算机科学	软件工程
发现和研究长期的、客观的真理	短期的实际结果（具体的软件会过时）
理想化的	对各种因素的折衷
确定性，完美，通用性	对不确定性和风险的管理，足够好，具体的应用
各个学科独立深入研究，做出成果	关注和应用各个相关学科的知识，解决问题
理论的统一	百花齐放的实践方法
强调原创性	最好的、成熟的实践方法
形式化，追求简明的公示	在实践中建立起来的灵感和直觉
正确性	可靠性

软件工程的目标--创造“足够好”的软件

好软件--没有缺陷（Bug） | 软件工程--把软件中的Bug都消灭掉的过程

• 用户满意度：用户使用时发现了很多Bug，影响了用户使用软件的效率。

• 可靠性：某个软件经常会崩溃，某个操作系统会时不时死机。

• 软件流程的质量：软件团队和开发流程的问题太多，导致团队成员无法互相协 作，按时交付软件。这也可以说是软件团队的Bug。

• 可维护性：某个软件太难维护了，按下葫芦起了瓢，修复了一个问题，另一个问 题又出来了。也没有足够的文档，维护人员表示需要更多的资金和时间来维护这 个软件

章2.个人技术和流程

单元测试

• 如何能让自己负 责的模块功能定义尽量明确，模块内部的改变不会影响其他模块，而且模块的质 量能得到稳定的、量化的保证？单元测试就是一个很有效的解决方案。

• 因为可将程序的功能分为可作为单个单元 测试的独立可测试行为，所以它叫做单元测试

• 只要你编写了一个函数或其他应用程序代码块，就可以创建单元测试用于验证对应于输入数据的标准、边界和不正确情况的代码的行为，而且用于检查代码所做的任何显式或隐式假设

用VSTS (Visual Studio Team System) 写单元测试

简单例子

新建一个控制台程序ConsoleApp2，在Program.cs添加如下类：

public class CheckingAccount
    {
        public double m_balance;
        string name;

       public CheckingAccount(string name,double balance)
        {
            this.name = name;
            m_balance = balance;
        }

        public void Withdraw(double amount)
        {
            if (m_balance >= amount)
            {
                m_balance -= amount;
            }
            else
            {
                throw new ArgumentException(nameof(amount), "Withdrawal exceeds balance!");
            }
        }
    }

右击Withdraw方法点击创建单元测试

在生成的CheckingAccountTests.cs中添加测试方法

		[TestMethod()]
        public void Withdraw_ValidAmount_ChangesBalance()
        {
            double currentBalance = 10.0;
            double withdrawal = 1.0;
            double expected = 9.0;
            var account = new CheckingAccount("hhq", currentBalance);

            account.Withdraw(withdrawal);

            Assert.AreEqual(expected, account.m_balance);
        }

打开测试资源管理器，选择相应方法进行测试

更多内容

Visual Studio文档单元测试：https://docs.microsoft.com/zh-cn/visualstudio/test/getting-started-with-unit-testing?view=vs-2019

好的单元测试的标准

单元测试应该准确、快速地保证程序基本模块的正确性,单元测试应该在最基本的功能/参 数上验证程序的正确性。单元测试应该测试程序中最基本的单元—如在 C++/C#/Java中的类，在此基础上，可以测试一些系统中最基本的功能点（这些 功能点由几个基本类组成）

回归测试

在单元测试的基础上，我们就能够建立关于这一模块的回归测试（Regression Test）

在软件项目中，如果一个模块或功能以前是正常工作 的，但是在一个新的构建中出了问题，那么这个模块就出现了一个“退步”（Regression），从正常工作的稳定状态退化到不正常工作的不稳定状态。在 一个模块的功能逐步完成的同时，与此功能有关的测试用例也同样在完善中。一 旦有关的测试用例通过，我们就得到了此模块的功能基准线（Baseline），一个模块的所有单元测试就是这个模块最初的Baseline，一个 模块的所有单元测试就是这个模块最初的Baseline。工程师们应该在新版本上运行所有 已通过的测试用例，以验证有没有“退化”情况发生，这个过程就是一 个“Regression Test”。

效能分析工具

个人开发流程

PSP(Personal Software Process)

PSP有如下特点：

• 不局限于某一种软件技术（如编程语言），而是着眼于软件开发的流程，这 样，开发不同应用的软件工程师可以互相比较。
• 不依赖于考试，而主要靠工程师自己收集数据，然后分析，提高
• 在小型、初创的团队中，很难找到高质量的项目需求，这意味着给程序员的输 入质量不高。在这种情况下，程序员的输出（程序/软件）往往质量也不高， 然而这并不能全部由程序员负责
• PSP依赖于数据
• 需要工程师输入数据，记录工程师的各项活动，这本身就需要不小的时间代价
• 如果数据不准确或有遗失，怎么办？让工程师编造一些？
• 如果一些数据不利于工程师本人（例如：花很多时间修改缺陷），我们怎么能 保证工程师愿意如实地记录这些数据呢？
• PSP的目的是记录工程师如何实现需求的效率，而不是记录顾客对产品的满意度

软件工程师的任务清单：

PSP2.1

计划

• 估计这个任务需要多少时间

开发

• 分析需求
• 生成设计文档
• 设计复审（和同事审核设计文档）
• 代码规范（为目前的开发制定合适的规范）
• 具体设计
• 具体编码
• 代码复审
• 测试（包括自测，修改代码，提交修改）

记录用时 测试报告 计算工作量 事后总结 提出过程改进计划

章3.软件工程师的成长

个人能力的衡量与发展

软件系统的绝大部分模块都是由个人开发或维护的。在 软件工程的术语中，我们把这些单个的成员叫做Individ-ual Contributor（IC）。 IC在团队中的流程是怎么样的呢？以开发人员为例，流程如下:

• 通过交流、实验、快速原型等方法，理解问题、需求或任务
• 提出多种解决办法并估计工作量
• 其中包括寻找以前的解决方案，因为很多工作是重复性的
• 与相关角色交流解决问题的提案，决定一个可行的方案
• 执行，把想法变成实际中能工作的代码，同时验证方案的可行性和其他特性 （例如程序的效能等）
• 和团队的其他角色合作，在测试环境中测试实现方案，修复缺陷（Bug）。如 果此方案有严重的问题，那么就考虑其他方案
• 在解决方案发布出去之后，对结果负责每个人的工作质量直接影响最终软件的 质量

什么样的数据能说明一个软件工程师的技术和能力呢？衡量能力有哪 些参数？没有量化的指标，就谈不上衡量和比较。我们还是看看搬砖的伙计们， 关于工作量，他们：

• 有多少块砖？
• 要搬多远？他们也有简单的指标衡量工作质量。
• 多快搬完？
• 搬的过程中损坏了多少块砖？

初级软件工程师如何成长？

• 积累软件开发相关的知识，提升技术技能（如对具体技术的掌握，动手能 力）。例如：对Java、C/C++、C#的掌握，诊断/提高效能的技术，对设备驱动程序（Device Driver）、内核调试器（Kernel Debugger）的掌握；对于某一开发平台的掌握
• 积累问题领域的知识和经验（例如：对医疗或金融行业的了解）。第一点和第二点都可以在很多简历上都可以看到，也可以比较容易地检测出来。随着经验的 增长，一个工程师可以掌握更广泛、更深入的技术和问题领域的知识。
• 对通用的软件设计思想和软件工程思想的理解。这一方面就比较虚，什么是好的软件设计思想？什么是好的软件工程思想？一个工程师开了博客，转发了很多别人的文章，这算有思想么？另一个工程师坚持做任何设计都要画UML图，这算有思想么？
• 提升职业技能（区别于技术技能）。职业技能包括：自我管理的能力，表达和交流的能力，与人合作的能力，按质按量完成任务的执行力，这些能力在IT行业和其他行业都很重要
• 实际成果。绝大部分软件工程师的工作成果都是可以公开的，你参与的产品用 户评价如何，市场占有率如何，对用户有多大价值？你在其中起了什么作用？

软件工程师的职业发展

就软件工程师这个职业而言，有很多证明 个人能力的办法和模型，下面简单介绍几种

职业发展----考级之路

在中国，软件工程师的职业资格考试有:

• 计算机等级考试和全国计算机技术与软件专业技术资格考试

此类考级的好处：国家认证，有一定的权威性和通用性；任何人都可以参与

局限性：以答题/评分为主要考试形式，没有面对面的口试；考试中每个人单独行动，不能考量团队合作能力；要考虑到通用性和稳定性，考题内容相对滞后于工业界的发展，部分内容相当滞后

很多公司也提供了针对自己产品的职业认证项目，如：

• 微软公司有微软认证专家（Microsoft Certi-fied Professional，MCP）
• 甲骨文公司有Oracle认证项目（Oracle Certi-fication Program，OCP）

国内也有机构和学校探索各种能力和认证考试服务，如：

• 中国计算机协会计算机职业资格认证考试：http://cspro.ccf.org.cn
• 有以浙江大学计算机学院为首开发的计算机程序设计能力考试：http://pat.zju.edu.cn/

职业成长----Steve McConnell

一个软件工程师需要具备一定的知识和能力：

知识：迈克康奈尔把相关的软件知识分为十大知识领域

能力：一个工程师对这些知识的掌握分为如下四个阶段

• 入门（Introductory）；

• 熟练（Competency）；

• 带头人（Leadership）；

• 大师（Mastery）

迈克康奈 尔把工程师分为8个级别（8—15），一个工程师要从一个级别升到另一个级别， 需要在各方面达到一定的要求。例如，要达到12级，工程师必须在三个知识领域 达到“带头人”水平。例如要到达“工程管理（知识领域）的熟练（能力）”水平，工 程师必须要做到以下几点：

• 阅读：4—6个经典文献的深入分析和阅读
• 工作经验：要参与并完成6个具体的项目
• 课程：要参加3个专门的课程有些级别

职业成长----大公司版本

微软公司的软件工程师职业等级：

等级	要求
SDE（初级软件开发工程师）	入门。在学校里学到了一些技能
SEE II（中级软件开发工程师）	独立。可以写别人交给你的任何东西，不明白时知道去问谁
Senior SDE（高级软件开发工程师）	小组领导。影响着3~12名工程师，或者是它们的行政领导；或者是它们的技术带头人
Principal SDE（首席软件开发工程师）	团队领导。影响着10人以上的一个大团队，成为影响团队成败的关键人物
更高的职位有： Partner SDE Distinguished Engineer Technical Fellow	影响力扩大到整个机构，甚至工业界

职业成长----自我评估

并不是每个软件工程师都有强烈的愿望或机遇去做最先进、最创新、最有风险的项目。绝大部分软件工程师都不是技术天才，但即使是一般的工程师，做一般的信息系统，就是业界说的“CRUD”（Cre-ate/Retrieve/Update/Delete，增删改查）数据库系统，也需要一些核心技术和许多扩展的知识：

基本需求	基本技术	扩展技术	进一步的扩展技术
把数据放到数据库中满足增删改查的需求	数据库技术（关系数据库的基本原理和操作）	大容量的数据库操作、并行、备份等技术	关系数据库模型，数据挖掘，商业智能
有网页满足一般用户的查询需求	网页服务技术（ASP.NET、PHP等），数据绑定及控件	用户界面的设计，对不同浏览器的支持	用户心理，用户交互的原则在不同设备和不同场景下的应用
能不断实现新的功能	编程语言和开发工具（Java、C#、Python）	程序的效能分析，软件的重用，面向对象的理论等	能改进软件工具，或构建新的语言提高解决问题的效率
软件团队能按时高质量完成任务	每日构建，版本管理，单元测试，项目管理	需求分析，敏捷开发等高级软件工程的技术	软件团队的绩效评估，团队的发展
要有一定的安全性	数据安全、网站的安全	计算机网络与数据通讯，操作系统的知识，数据加密解密	密码学，各种病毒工作原理
能满足业务的需求	对业务领域有基本的了解	进一步了解业务领域知识	对业务领域有深入了解，能洞察行业发展的趋势

很少有人能在学校里掌握这么多知识后才毕业找工作，随后把技术运用在实践中。工程师应该在实际工作中不断学习和不断成长，根据自己的情况选择在哪个方面追求“专和精”，在哪几个方面达到“知道就好”的水平

技能的反面

巴克斯顿说技能的反面是“Problem Solving”—“解决问题“

一个例子：

一个IT专业的大学生来面试，简历上写“技 能：精通Visual Studio C#编程”。于是面试官请他用Visual Studio IDE写一段程 序。一个“不精通”的面试者的编程过程实际上就是一个“解决问题”的过程。例如：
嗯，怎么开始一个C#的命令行程序呢？ 定义数组是怎么弄的？是“int [] arr”还是“int arr[]”，还是ArrayList， 还是Array。哦，我平时都是上网查的。哦，我不知道还有MSDN网站。 嗯，为什么编译没过呢，哦，这里少一个分号。 嗯，怎么设断点？怎么定义命令行参数？额，
我要查一查……你发现他把时间都花在“解决（低层次）问题”上了，你想考察的“算法技能”、“C#程序设计技能”都无暇顾及。注意，这是在他认为非常精通的编程工具和编程语言中出现这样的问题。你要这样的员工么？那怎么提高技能呢？答案很简单，通过不断的练习，把那些低层次的问题都解决了，变成不用经过大脑的自动操作，然后才有时间和脑力来解决较高层次的问题