软件的定义

软件 = 程序 + 数据 + 文档，即软件是有程序、数据和文档构成的，其中：

• 程序：即计算机可以接受的一系列指令，运行时可以提供所要求的功能和性能。
• 数据：使得程序能够适当地操作信息的数据结构。
• 文档：描述程序的研制过程、方法和使用的图文资料。

软件的本质特性

软件的行为只有通过程序的运行才能呈现出来，换句话讲，只有在程序运行的过程中才能观察到软件的功能和性能，而软件提供的信息和服务，又融合了其所在行业的业务领域知识，从这个方面来看，软件更像是嵌入式的数字化知识，这种知识载体的特征，对软件开发带来了什么样的影响呢？

飞机和软件都是人类的创造物，飞机是有形的物体，一架大型的飞机由数百万个单独的部件组成，需要上千人组装，但是通常都能够按时按预算交付使用，软件是人类思维的创造物，微软于1989年11月发布的Word1.0版本，这个软件大概有25万行的源代码，但是开发软件却花费了整整55个人年，一再地推迟交付，比原计划晚了4年，直观上来看建造大型的飞机似乎要比开发一个简单地Word软件要复杂得多，但实际情况却大相径庭，由此引出我们的疑问，开发软件与建造客机有什么本质的区别？

软件工程领域非常有影响力的人物Fred Brooks教授在1987年发表了一篇题为“没有银弹”的文章，文章中指出软件具有复杂性、一致性、可变性和不见性等固有的内在特性， 这是造成软件开发困难的根本原因。软件是人类思维和智能的一种延伸，它比任何以往人类的创造物都要复杂得多。

复杂性

上图是一个Linux内核的复杂网络图，它的节点代表函数，它的边代表函数的调用，但是这个图形也仅仅表示的是函数之间的静态调用，而在动态运行过程中系统会呈现出更为复杂的状态，很难用图形进行描述。

如今我们已经进入云计算时代，在互联网的集群环境下系统规模更大更复杂，像Google的搜索引擎、亚马逊的云计算中心以及阿里云等，其规模都超过了百万台服务器，可以说软件是人类创造的最复杂的物体，而这种复杂性会给软件开发管理和质量保证带来很多困难。

一致性

软件开发的另一个特点是人为设计带来的复杂性，软件必须遵从人为的惯例并适应已有的技术和系统，随着接口的不同而改变，但是这些变化都是人为设计的结果，可以用心所欲、毫无规则来形容。

拿微信来说，用户使用不同的终端发出服务请求，微信服务器接收请求并把它们转发给一个抢票的主服务器，该主服务器处理响应要求很高的抢票请求，而其他请求则转发给辅助服务器，当然在整个过程中，系统还会和其他诸如身份认证等系统进行交互，这个抢票应用需要通过与微信系统、身份验证系统等打交道，因此必须遵从这些系统定义的接口，而这些接口都是软件工程师人为设计的，任何接口的变化都会带来微信应用的修改，所以说要保持与其他系统接口的一致性，也会造成软件设计的复杂性。

可变性

我们经常听到这样一句话“这个世界在变，唯一不变的是一直在变”，通过微信的演化历史来看一下软件的可变性。

微信于2010年11月正式立项，2011年1月和3月分别发布了1.0和1.2版本，实现了文字短信和图片分享功能，但是当时市场反应冷淡。2011年5月推出语音通信功能发布了2.0版本，微信开始快速地流行和传播。2011年10月提供了“查看附近的人”功能，该功能成为微信用户增长的一个爆发点。2012年4月发布4.0版本，退出了朋友圈、视频通话及微信公众平台，开始建立手机上的熟人社交圈。2013年8月，5.0及后续版本提供了支付、表情、游戏等一系列贴近用户生活的服务，并专门开辟了服务号，打造一种更具体验效果的移动互联网生活方式。这个事例告诉我们，软件只要是使用就会一直在变，而这个改变是随需而变。

相对于建筑和飞机等工程制品来说，软件的变更似乎更加频繁，这也许是因为建筑和飞机修改成本太高所致，人们总是以为软件很容易修改，但是却忽视了修改带来的副作用。如上图所示，理想的情况下随着软件的使用，其故障率会逐渐降低，逐渐达到一个稳定地质量，但是软件是在不断变化的，每一次的修改都会造成故障率的升高，同时也可能给软件的结构带来破坏，不断的修改最终可能导致软件发生退化从而结束其生命周期。尽管如此，成功的软件都是会发生演化的，没有任何变化的软件一定是没有用的，虽然软件的可变性给开发带来了很多难题，但也给软件本身带来了生命力，所以要用积极地态度和有效地方法来控制变更，使软件在演化过程中保证高质量。

不可见性

软件还有一个特性就是“看不见”“摸不着”。像建筑、飞机这些有形的物体，我们可以用平面的图形抽象出其结构形态，但是软件是逻辑的，没有空间的形体特征，因此缺少合适的几何表达方式。开发人员在接收到用户需求时，整个开发的过程只能看到源代码，而代码并不是软件本身，因此在开发完成之前很难看到软件是如何执行的，这种不可见性不仅限制了软件的设计过程，同时严重地阻碍了相互之间的人与人的交流，从而对开发过程的管理造成很大困难。

Brooks教授在著名的《人月神话》一书中把软件人员形容成“皇帝的新衣”故事里的裁缝，开发人员一直在编织却看不到编织的织物，最后也许是编织出来一堆无用的废物，或者什么也没有做出来。

总结

复杂性、一致性、可变性、不可见性等特性是软件的本质特性，这些特性使得软件开发 过程变得难以控制，因此我们需要寻找解决问题的有效方法，从而保证软件开发过程的高效、有序和可控。