Die Grundlagen der Softwareentwicklung

Programmierer, Codierer, Softwaretechniker und Softwareentwickler – verschiedene Berufsbilder sind in die Entwicklung und Programmierung von Software eingebunden. Die Herangehensweisen an den jeweiligen Entwicklungsprozess sind nicht minder verschieden. Wird ein Projekt für einen Kunden (kundenspezifisch) oder einen Kundenkreis (kommerziell) entwickelt? Geht es in klar definierten Stufen – also einem Wasserfall gleich – in Richtung Ziel oder in kleineren, nicht unbedingt aufeinander aufbauenden Schritten – also agil – voran?

Lange folgte die Softwareentwicklung der von Henry Ford entwickelten Fließband-Methode. Mit den 2001 eingeführten agilen Konzepten veränderten sich nicht nur Geschwindigkeit, sondern auch die Möglichkeiten der Softwareentwicklung.

Wenn Sie einen detaillierten Überblick zur Entwicklung von Softwareprodukten erhalten möchten, empfehlen wir Ihnen zudem den Artikel „Die 3 Ventile einer performanten Software-Produktentwicklung“ unseres Mitglieds DevBoost GmbH.

Schritte der Softwareentwicklung

1. Anforderungsanalyse: Dieser erste Schritt beinhaltet das Sammeln und Dokumentieren der Anforderungen an die Software. Entwickler arbeiten eng mit den Stakeholdern zusammen, um deren Bedürfnisse zu verstehen und sicherzustellen, dass die entwickelte Software diese Anforderungen erfüllt.
2. Planung und Design: In dieser Phase werden die Anforderungen in einen detaillierten Plan und ein Design umgewandelt. Hierbei werden Architektur, Datenbankstruktur, Benutzeroberflächen und andere wesentliche Aspekte der Software spezifiziert. Es werden auch Entscheidung über die zu verwendenden Technologien und Frameworks getroffen.
3. Implementierung: Hier beginnt die eigentliche Codierung der Software. Entwickler schreiben den Code gemäß den zuvor erstellten Plänen und Designs. Dieser Schritt erfordert umfassende Programmierkenntnisse und die Fähigkeit, effizienten und wartbaren Code zu schreiben.
4. Testen: Sobald die Software implementiert ist, muss sie gründlich getestet werden. Es gibt verschiedene Testarten, darunter Unit-Tests, Integrationstests, Systemtests und Benutzerakzeptanztests. Ziel ist es, Fehler zu finden und zu beheben, bevor die Software in die Produktion geht.
5. Deployment: Nach erfolgreichem Testen wird die Software in die Produktionsumgebung überführt. Dies kann die Installation auf Servern, die Verteilung an Endbenutzer oder die Veröffentlichung in App-Stores umfassen.
6. Wartung und Weiterentwicklung: Nach dem Deployment ist die Arbeit nicht beendet. Die Software muss kontinuierlich gewartet und aktualisiert werden, um Fehler zu beheben, die Leistung zu verbessern und neue Funktionen hinzuzufügen.

Tools in der Softwareentwicklung

• Versionskontrollsysteme (VCS): Tools wie Git und SVN sind essenziell, um den Code zu verwalten, Änderungen nachzuverfolgen und die Zusammenarbeit im Team zu erleichtern.
• Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDEs): IDEs wie Visual Studio, IntelliJ IDEA und Eclipse bieten umfassende Entwicklungsumgebungen, die den Programmierprozess durch Syntax-Highlighting, Debugging und andere Funktionen unterstützen.
• Projektmanagement-Tools: Tools wie Jira, Trello und Asana helfen bei der Verwaltung von Aufgaben, der Nachverfolgung des Fortschritts und der Koordination im Team.
• CI/CD-Tools: Continuous Integration und Continuous Deployment Tools wie Jenkins, Travis CI und GitHub Actions automatisieren den Build- und Testprozess und ermöglichen häufige, zuverlässige Releases.
• Testing-Tools: Frameworks und Tools wie JUnit, Selenium und Postman unterstützen beim automatisierten und manuellen Testen der Software.
• Containerisierung und Orchestrierung: Docker und Kubernetes helfen dabei, Anwendungen in Containern zu verpacken und zu verwalten, was die Bereitstellung und Skalierung vereinfacht.

Methoden der Softwareentwicklung

Agile Methoden

Agile Methoden haben die Softwareentwicklung revolutioniert, da sie Flexibilität und kontinuierliche Verbesserung in den Mittelpunkt stellen. Die bekanntesten agilen Methoden sind:

1. Scrum: Scrum ist ein Framework, das auf iterativer und inkrementeller Entwicklung basiert. Teams arbeiten in festen Zeitabschnitten, den sogenannten Sprints, die typischerweise zwei bis vier Wochen dauern. Am Ende jedes Sprints sollte ein funktionsfähiges Produktinkrement vorliegen. Die zentralen Rollen in Scrum sind der Product Owner, der Scrum Master und das Entwicklungsteam.
2. Kanban: Kanban fokussiert sich auf die Visualisierung des Arbeitsflusses und die kontinuierliche Verbesserung. Aufgaben werden auf einem Kanban-Board dargestellt, das die verschiedenen Phasen des Arbeitsprozesses zeigt. Teams können so Engpässe identifizieren und ihren Workflow optimieren.

DevOps

DevOps ist eine Kombination aus den Begriffen „Development“ und „Operations“ und zielt darauf ab, die Zusammenarbeit zwischen Softwareentwicklern und IT-Betrieb zu verbessern. DevOps fördert eine Kultur der Zusammenarbeit, Automatisierung und kontinuierlichen Integration und Bereitstellung (CI/CD).

• Continuous Integration (CI): CI bedeutet, dass Codeänderungen regelmäßig (oftmals mehrmals täglich) in ein zentrales Repository integriert werden. Automatisierte Tests werden ausgeführt, um sicherzustellen, dass neue Änderungen keine bestehenden Funktionen beeinträchtigen.
• Continuous Delivery (CD): CD geht einen Schritt weiter und automatisiert den Bereitstellungsprozess, sodass Software jederzeit sicher und zuverlässig in Produktionsumgebungen freigegeben werden kann.

Lean Development

Lean Development stammt ursprünglich aus der Produktionstechnik und hat sich als effektive Methode zur Softwareentwicklung etabliert. Es zielt darauf ab, Verschwendung zu minimieren und den Wert für den Kunden zu maximieren. Die Prinzipien des Lean Development umfassen:

• Eliminierung von Verschwendung: Jede Aktivität, die keinen Wert für den Kunden schafft, wird als Verschwendung betrachtet und sollte eliminiert oder minimiert werden.
• Kundenzentrierung: Die Entwicklung sollte stets auf die Bedürfnisse und Wünsche des Kunden ausgerichtet sein.
• Kontinuierliche Verbesserung: Prozesse und Produkte werden kontinuierlich hinterfragt und verbessert.

Testgetriebene Entwicklung (Test Driven Development oder TDD)

Testgetriebene Entwicklung (TDD) ist eine Methode, bei der Tests geschrieben werden, bevor der eigentliche Code implementiert wird. Der Ablauf ist wie folgt:

1. Schreiben eines Tests für eine neue Funktion.
2. Implementieren des Codes, um den Test zu bestehen.
3. Refaktorisieren des Codes, um die Funktionalität zu optimieren, ohne dass der Test fehlschlägt.

TDD fördert die Erstellung von qualitativ hochwertigem Code und erleichtert die Wartung und Erweiterung der Software.

Microservices

Microservices sind ein Architekturmuster, bei dem eine Anwendung aus einer Sammlung kleiner, unabhängig deploybarer Dienste besteht, die jeweils eine spezifische Geschäftsanforderung erfüllen. Jeder Microservice kann unabhängig entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Dies bietet eine höhere Flexibilität und Skalierbarkeit im Vergleich zu monolithischen Architekturen.

• Unabhängige Skalierbarkeit: Jeder Service kann unabhängig von den anderen skaliert werden, was die Effizienz und Ressourcennutzung verbessert.
• Technologievielfalt: Verschiedene Microservices können in verschiedenen Programmiersprachen und Technologien entwickelt werden, die am besten zu ihren spezifischen Anforderungen passen.

Beteiligte Personen

• Softwareentwickler: Schreiben und pflegen den Code, implementieren neue Funktionen und beheben Fehler.
• Projektmanager: Koordinieren das Team, planen und überwachen den Fortschritt des Projekts und stellen sicher, dass die Ziele erreicht werden.
• Product Owner: Verantwortlich für die Definition der Produktvision und die Priorisierung der Anforderungen. Sie fungieren als Schnittstelle zwischen den Stakeholdern und dem Entwicklungsteam.
• Tester/QA-Ingenieure: Verantwortlich für die Qualitätssicherung der Software. Sie erstellen und führen Tests durch, um sicherzustellen, dass die Software den Anforderungen entspricht und frei von Fehlern ist.
• Designer: Gestalten die Benutzeroberfläche und das Benutzererlebnis (UI/UX). Sie stellen sicher, dass die Software benutzerfreundlich und ästhetisch ansprechend ist.
• DevOps-Ingenieure: Unterstützen die Automatisierung und Integration von Entwicklungs- und IT-Betriebsprozessen. Sie sorgen dafür, dass die Infrastruktur zuverlässig und skalierbar ist.

Moderne Softwareentwicklung zur Markendifferenzierung und Wettbewerbsvorteil

Um Software zur Differenzierung von Marken und zur Erzielung von Wettbewerbsvorteilen zu nutzen, ist es entscheidend, die Techniken und Technologien zu beherrschen, die die Bereitstellung, Qualität und Effizienz von Software verbessern. Hier erläutern wir einige der wichtigsten Ansätze und Technologien, die Entwickler:innen heute einsetzen:

Künstliche Intelligenz (KI)

KI ermöglicht es, Software zu entwickeln, die menschliche Entscheidungsprozesse und Lernfähigkeiten nachahmt. Mit Technologien wie neuronalen Netzen, maschinellem Lernen und der Verarbeitung natürlicher Sprache können Entwickler Produkte und Dienstleistungen schaffen, die den Markt transformieren und einen Wettbewerbsvorteil bieten. IBM Watson beispielsweise stellt APIs zur Verfügung, die es Entwicklern ermöglichen, KI-Services in ihre Anwendungen zu integrieren. Watson kann auch genutzt werden, um Produktanforderungen zu verbessern, indem es Mehrdeutigkeiten, unklare Akteure und fehlende Einheiten identifiziert.

Cloudnative Entwicklung

Cloudnative Entwicklung bezeichnet die Erstellung von Anwendungen, die speziell für die Nutzung von Cloud-Umgebungen konzipiert sind. Diese Anwendungen bestehen aus modularen, wiederverwendbaren Komponenten, sogenannten Microservices, die in Containern bereitgestellt werden. Diese Architektur ermöglicht es, die Leistung, Flexibilität und Skalierbarkeit der Anwendungen zu maximieren, indem sie die Vorteile der Cloud-Umgebung nutzen.

Cloudbasierte Entwicklung

Ähnlich wie IT-Unternehmen die Cloud zur Verbesserung des Ressourcenmanagements und zur Kostensenkung nutzen, setzen auch Softwareentwicklungsunternehmen auf die Cloud. Die Cloud dient als flexible und kosteneffiziente integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) oder Platform-as-a-Service (PaaS). Diese Umgebungen unterstützen die Codierung, das Design, die Integration, das Testen und andere Entwicklungsaufgaben und bieten Zugriff auf APIs, Microservices, DevOps-Tools und weitere Services.

Blockchain

Blockchain-Technologie bietet eine sichere, digital verknüpfte Buchführung, die Kosten und Schwachstellen eliminiert, die durch Mittelsmänner wie Banken oder Aufsichtsbehörden entstehen. Sie ermöglicht es Unternehmen, Prozesse zu beschleunigen, Transaktionskosten zu senken und neue Geschäftsmodelle zu schaffen. Entwickler nutzen verteilte Ledger und Open-Source-Technologien wie Hyperledger, um innovative Lösungen zu entwickeln und den Geschäftsbetrieb zu transformieren.

Low-Code Entwicklung

Low-Code-Plattformen ermöglichen es, Anwendungen mithilfe visueller und deklarativer Techniken zu entwickeln, anstatt durch traditionelle Programmierung. Dies reduziert den Bedarf an umfangreicher Codierung und erlaubt es auch Nicht-Programmierern oder „Citizen Developern“, schnell und kostengünstig Anwendungen zu erstellen. Forrester definiert Low-Code als Produkte und Cloud-Services, die mit minimalem finanziellem und schulungstechnischem Aufwand genutzt werden können.

Analyse

Die Nachfrage nach Data Scientists, Datenentwicklern und Datentechnikern wächst stetig, da Unternehmen zunehmend Wert darauf legen, aus großen Datenmengen wertvolle Einblicke zu gewinnen. Softwareentwickler integrieren daher fortschrittliche Analysefunktionen in ihre Anwendungen. Cloudbasierte Services und APIs erleichtern die Datenanalyse, automatisieren prädiktive Analysen und erstellen Dashboards, die neue Erkenntnisse liefern und die Entscheidungsfindung verbessern.

Model Based Systems Engineering (MBSE)

MBSE verwendet Softwaremodellierungssprachen, um frühzeitiges Prototyping, Simulation und Analyse von Softwaredesigns zu ermöglichen. Diese Methode hilft dabei, Projektanforderungen zu analysieren und zu verfeinern sowie schnell vom Design zur Implementierung zu gelangen. MBSE unterstützt die frühe Validierung von Designs und trägt zur Verbesserung der Softwarequalität bei.

Mobile Entwicklung

Die Entwicklung mobiler Apps, die umfassend mit Daten verbunden sind, ist für Softwareentwickler von zentraler Bedeutung, um das Benutzererlebnis zu bereichern. Laut Forrester hat die Integration von digitalen und mobilen Kundendaten einen erheblichen Einfluss darauf, wie Kunden mit Marken interagieren. Eine gut entwickelte mobile App kann daher die Kundenbindung und -zufriedenheit erheblich steigern.

Fazit

Softwareentwicklung ist ein dynamischer Prozess, der eine Vielzahl von Prozessschritten, Entwicklungstools und Fachleuten benötigt. Jeder Prozessschritt im Entwicklungszyklus will überlegt gesetzt werden, um qualitativ hochwertige Software zu produzieren. Ziel ist stets, die Anforderungen der Benutzenden zu erfüllen und die Software auch nach dem Launch kontinuierlich weiterzuentwickeln. Durch den Einsatz geeigneter Tools und die Zusammenarbeit eines nach modernen Methoden zusammengestellten Teams kann der Entwicklungsprozess effizient und erfolgreich gestaltet werden. Je nach Softwareart können sich der Entwicklungsprozess, die eingesetzten Tools, Methoden und beteiligten Personengruppen erheblich unterscheiden. Die eine Softwareentwicklung gibt es daher nicht. Vielmehr entscheidet das anvisierte Produkt und dessen Einsatzbereich über den zu beschreitenden Weg.

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Weiterführende Links

👉 „Die 3 Ventile einer performanten Software-Produktentwicklung“

Foto: Canva

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Dieser Beitrag ist exklusiv für die “NEXT Im Fokus: Software” verfasst worden.

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