Chương 1. Giới thiệu về Công nghệ phần mềm
1.1 Công nghệ phần mềm là gì?
Công nghệ phần mềm (CNPM) là một ngành kỹ thuật, liên quan đến tất cả các khía cạnh của sản xuất phần mềm, từ giai đoạn sơ khai (lấy và phân tích yêu cầu) cho đến giai đoạn sau cùng (vận hành và bảo trì).
Thuật ngữ tiếng Anh của Công nghệ phần mềm là Software Engineering (SE).
Quá trình sản xuất phần mềm gồm các giai đoạn nào?
Các giai đoạn của quá trình sản xuất phần mềm được gọi là Vòng đời phát triển phần mềm (Software Development Life Cycle - SDLC), gồm 6 giai đoạn chính.
Xem hình minh họa (nguồn Internet)
- [1] Lấy và phân tích yêu cầu
- [2] Thiết kế
- [3] Lập trình
- [4] Kiểm thử
- [5] Triển khai
- [6] Vận hành và Bảo trì
Bảng sau tóm tắt các công việc chính của mỗi giai đoạn:
1.2 Tại sao lập trình giỏi là chưa đủ?
Trong môi trường đại học, bạn thường lập trình một mình để làm các bạn tập. Tuy nhiên, trong thực tế, giai đoạn lập trình chỉ chiếm khoảng 20% khối lượng công việc của một dự án phần mềm.
Vì vậy, việc bạn lập trình giỏi là chưa đủ. Vì ngoài việc nó chiếm tỉ trọng khối lượng công việc ít so với các công đoạn khác trong một dự án phần mềm, mà nó còn có một số lý do sau:
- Tính quy mô (scalability): Một đoạn mã chạy tốt cho 10 người dùng có thể sập ngay lập tức khi có một triệu người dùng. Lập trình giỏi không cứu được tình huống này nếu kiến trúc hệ thống không tốt. Do đó, bạn cần phải có kiến thức chuyên sâu để lựa chọn và thiết kế kiến trúc hệ thống phù hợp.
- Tính dễ bảo trì (maintainability): Mã nguồn của bạn viết ra hôm nay, nhưng 3 năm sau người khác (hoặc chính bạn) phải đọc lại để nâng cấp. Nếu mã nguồn chỉ “chạy được” mà không dễ đọc, dễ hiểu, thì nó như một mớ bòng bong, một đống rác công nghệ. Điều này đòi hỏi bạn phải biết cách viết mã theo các tiêu chuẩn (SOLID, DRY, KISS), đặt tên theo chuẩn, viết chú thích đầy đủ, xây dựng hệ thống kiểm thử tự động (unit test). Bạn phải thay đổi tư duy từ “viết mã cho máy chạy được” sang “viết mã cho người hiểu được”.
- Làm việc nhóm (collaboration): Một sản phẩm phần mềm lớn cần hàng trăm người làm chung. Nếu bạn lập trình giỏi mà không tuân thủ quy trình, không viết tài liệu, không biết cách quản lý phiên bản (Git), bạn sẽ trở thành “vật cản” cho cả tập thể.
1.3 Thảo luận thêm về Khoa học máy tính và Công nghệ phần mềm
Khoa học máy tính (Computer Science) và Công nghệ phần mềm (Software Engineering) là 2 ngành khác nhau, nhưng nó có sự giao thoa rất lớn. Tuy nhiên, về bản chất, chúng tập trung vào những mục tiêu khác nhau.
Bạn cần phân biệt được sự khác nhau giữa 2 ngành này để định hướng việc học của mình cho phù hợp, nhằm đạt được kỹ năng tốt nhất, phù hợp với năng lực cá nhân, điều kiện đào tạo, để có thể làm việc tốt về sau.
Để dễ hình dung, hãy tưởng tượng việc xây dựng một cây cầu: Người làm về Khoa học máy tính là người nghiên cứu về tính chất vật liệu và định luật vật lý; còn người làm về Công nghệ phần mềm là người thiết kế và trực tiếp chỉ đạo xây dựng cây cầu đó sao cho đạt yêu cầu công năng, an toàn, đúng tiến độ và tiết kiệm chi phí.
Cụ thể hơn:
Hiện nay, Khoa học máy tính hay Công nghệ phần mềm quan trọng hơn?
Không có cái nào “quan trọng hơn” theo nghĩa tuyệt đối, mà tùy thuộc vào mục tiêu và bối cảnh.
Khi nào Khoa học máy tính quan trọng hơn?
- Cần đổi mới công nghệ: Nếu không có các nhà khoa học máy tính nghiên cứu về Neural Networks từ hàng chục năm trước, chúng ta sẽ không có Chat GPT hay AI như hiện nay.
- Giải quyết các bài toán khó: Khi một hệ thống cần xử lý hàng triệu giao dịch mỗi giây hoặc cần thuật toán nén dữ liệu tốt, lý thuyết của Khoa học máy tính sẽ giải quyết các bài toán này.
Khi nào Công nghệ phần mềm quan trọng hơn?
- Thế giới kinh doanh: Hầu hết các công ty hiện nay cần những kỹ sư có thể tạo ra sản phẩm chạy ổn định, đúng hạn và dễ bảo trì.
- Sự ổn định và bảo mật: Một ứng dụng ngân hàng cần quy trình kỹ thuật phần mềm cực kỳ khắt khe để đảm bảo không có lỗi, gây mất tiền, hơn là cần một thuật toán siêu việt nhưng dễ đổ vỡ.
Xu hướng hiện nay: Sự hội tụ
Trong thực tế, ranh giới giữa 2 ngành này đang đang mờ dần:
- Một người học Khoa học máy tính tốt sẽ lập trình thông minh hơn, tối ưu hơn.
- Một người học Công nghệ phần mềm giỏi sẽ giúp dự án không bị đổ vỡ khi quy mô phình to.
- Nếu bạn thích sâu sắc, nghiên cứu, tìm tòi cái mới: Khoa học máy tính là dành cho bạn.
- Nếu bạn thích xây dựng sản phẩm, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề thực tế: Công nghệ phần mềm là lựa chọn tốt hơn.
- Hiện nay, thị trường lao động đang cần nhiều nhân lực (biết làm việc) Công nghệ phần mềm, nhưng những vị trí lương cao nhất (Big Tech, AI Lab) lại luôn ưu tiên những người có nền tảng Khoa học máy tính vững chắc.
1.4 Một số thách thức của các dự án CNPM
- Vượt quá ngân sách: Chi phí thực tế cao hơn rất nhiều so với dự tính ban đầu
- Trễ tiến độ: Dự án không thể bàn giao đúng hạn cho khách hàng
- Chất lượng kém: Phần mềm thường xuyên gặp lỗi, và không đáp ứng đúng yêu cầu người dùng
- Khó bảo trì: Mã nguồn viết ra khó đọc, khó sửa, tạo nên “đống rác công nghệ”
1.5 Đạo đức nghề nghiệp
Trong Công nghệ phần mềm, đạo đức nghề nghiệp là trách nhiệm đảm bảo an toàn và quyền lợi cho người dùng.
Các kỹ sư phần mềm thường tuân theo bộ quy tắc đạo đức của ACM/IEEE-CS.
Một số đặc tính liên quan đến đạo đức nghề nghiệp:
- Tính an toàn và bảo mật (Security): Kỹ sư có trách nhiệm bảo vệ dữ liệu người dùng, tránh rò rỉ thông tin cá nhân
- Tính tin cậy (Efficiency & Reliability): Phần mềm trong các lĩnh vực như ngân hàng hay y tế phải chạy ổn định tuyệt đối, vì sai sót có thể gây mất mát tài sản hoặc sinh mạng
- Tính minh bạch: Không cài đặt các mã độc, phần mềm gián điệp hoặc các tính năng lén lút thu thập thông tin
1.6 Một phần mềm như thế nào là có chất lượng?
Một phần mềm được đánh giá là có chất lượng, cần đáp ứng 4 tiêu chuẩn sau:
[1] Tính dễ bảo trì (maintainability):
- Phần mềm phải dễ chỉnh sửa, dễ cập nhật khi yêu cầu của khách hàng thay đổi
- Mã nguồn phải sạch, tuân thủ các chuẩn như SOLID, DRY, KISS
- Có tài liệu hướng dẫn đầy đủ
[2] Tính bảo mật và tin cậy (security & reliability)
- Bảo vệ dữ liệu người dùng và đảm bảo phần mềm hoạt động ổn định, không gây thiệt hại khi có sự cố
- Cần bảo mật từ khâu thiết kế, có khả năng chống lại các cuộc tấn công và tự phục hồi sau lỗi
[3] Tính hiệu quả (efficiency)
- Phần mềm không làm lãng phí tài nguyên hệ thống (CPU, RAM, đĩa cứng)
- Tối ưu hóa thuật toán và tốc độ xử lý
[4] Tính dễ sử dụng (usability)
- Phần mềm phải có giao diện thân thiện, dễ dùng và phù hợp với đối tượng người dùng
- Có thiết kế giao diện (UI) và trải nghiệm (UX) tốt, có hướng dẫn sử dụng rõ ràng
1.7 Bài tập và câu hỏi
Bài tập 1. Bạn sẽ lựa chọn theo Công nghệ phần mềm hay Khoa học máy tính? Tại sao?
Câu hỏi 1.1 Dưới đây là các giai đoạn phát triển phần mềm. Phát biểu nào không đúng?
A. Lấy và phân tích yêu cầu; Thiết kế
B. Lập trình; Kiểm thử
C. Họp nhóm dự án
D. Triển khai; Vận hành và Bảo trì
Câu hỏi 1.2 Một số thách thức của các dự án CNPM. Phát biểu nào không đúng?
A. Vượt quá ngân sách
B. Trễ tiến độ
C. Chất lượng kém
D. Dễ bảo trì
Câu hỏi 1.3 Một phần mềm như thế nào là có chất lượng? Phát biểu nào không đúng?
A. Tính hiệu quả (efficiency)
B. Tính khó bảo trì (non maintainability)
C. Tính bảo mật và tin cậy (security & reliability)
D. Tính dễ sử dụng (usability)