关于这个问题,这个人已经回答的很好了: 他在1986年的一次茶话会上发了一篇受邀论文(论文的开头就是“谢邀”),题目就是《没有银弹-软件工程中的根本和次要问题》。这个人就是IBM大型机之父,Frederick Brooks.整个论文不太长,有兴趣的同学可以找来读读。在他的经典书《人月神话》中也有收录。在30多年后的今天,我们在知乎上讨论这个问题,他却早就回答了。他的答案,至今看来,都没有一丝一毫需要修改的地方,毫无瑕疵。 布鲁克斯把软件开发中的困难分为两类: essence,可以译为本质困难或者主要问题,指的是软件开发中不可规避的问题,就是软件本身在概念建构上存先天的困难,也就是如何从问题领域,发展出具体的解决方案。 Accident,可以译为次要因素或次要问题,指的是把解决方案实施到电脑上,所遇到的困难。 他认为软件开发中无法规避的四个特性是:复杂度;一致性;可变性;不可见性。 他还归纳了在次要问题上我们取得的进步:高级语言;分时系统;统一开发环境。次要问题我们就不展开了,相信大家都可以理解。 下面所有就都是摘录了,分别描述了4个主要问题。 复杂度。 规模上,软件实体可能比任何由人类创造的其他实体要复杂,因为没有任何两个软件部分是相同的(至少是在语句的级别)。如果有相同的情况,我们会把它们合并成供调用的子函数。在这个方面,软件系统与计算机、建筑或者汽车大不相同,后者往往存在着大量重复的部分。 数字计算机本身就比人类建造的大多数东西复杂。计算机拥有大量的状态,这使得构思、描述和测试都非常困难。软件系统的状态又比计算机系统状态多若干个数量级。 同样,软件实体的扩展也不仅仅是相同元素重复添加,而必须是不同元素实体的添加。大多数情况下,这些元素以非线性递增的方式交互,因此整个软件的复杂度以更大的非线性级数增长。 软件的复杂度是必要属性,不是次要因素。因此,抽掉复杂度的软件实体描述常常也去掉了一些本质属性。数学和物理学在过去三个世纪取得了巨大的进步,数学家和物理学家们建立模型以简化复杂的现象,从模型中抽取出各种特性,并通过试验来验证这些特性。这些方法之所以可行——是因为模型中忽略的复杂度不是被研究现象的必要属性。当复杂度是本质特性时,这些方法就行不通了。 上述软件特有的复杂度问题造成了很多经典的软件产品开发问题。由于复杂度,团队成员之间的沟通非常困难,导致了产品瑕疵、成本超支和进度延迟;由于复杂度,列举和理解所有可能的状态十分困难,影响了产品的可靠性;由于函数的复杂度,函数调用变得困难,导致程序难以使用;由于结构性复杂度,程序难以在不产生副作用的情况下用新函数扩充;由于结构性复杂度,造成很多安全机制状态上的不可见性。 复杂度不仅仅导致技术上的困难,还引发了很多管理上的问题。它使全面理解问题变得困难,从而妨碍了概念上的完整性;它使所有离散出口难以寻找和控制;它引起了大量学习和理解上的负担,使开发慢慢演变成了一场灾难。 一致性。 并不是只有软件工程师才面对复杂问题。物理学家甚至在非常“基础”的级别上,面对异常复杂的事物。不过,物理学家坚信必定存在着某种通用原理,或者在夸克中,或者在统一场论中。爱因斯坦曾不断地重申自然界一定存在着简化的解释,因为上帝不是专横武断或反复无常的。 软件工程师却无法从类似的信念中获得安慰,他必须控制的很多复杂度是随心所欲、毫无规则可言的,来自若干必须遵循的人为惯例和系统。它们随接口的不同而改变,随时间的推移而变化,而且,这些变化不是必需的,仅仅由于它们是不同的人——而非上帝——设计的结果。 某些情况下,因为是开发最新的软件,所以它必须遵循各种接口。另一些情况下,软件的开发目标就是兼容性。在上述的所有情况中,很多复杂性来自保持与其他接口的一致,对软件的任何再设计,都无法简化这些复杂特性。 可变性。 软件实体经常会遭受到持续的变更压力。当然,建筑、汽车、计算机也是如此。不过,工业制造的产品在出厂之后不会经常地发生修改,它们会被后续模型所取代,或者必要更改会被整合到具有相同基本设计的后续产品系列。汽车的更改十分罕见,计算机的现场调整时有发生。然而,它们和软件的现场修改比起来,都要少很多。 其中部分的原因是因为系统中的软件包含了很多功能,而功能是最容易感受变更压力的部分。另外的原因是因为软件可以很容易地进行修改——它是纯粹思维活动的产物,可以无限扩展。日常生活中,建筑有可能发生变化,但众所周知,建筑修改的成本很高,从而打消了那些想提出修改的人的念头。 所有成功的软件都会发生变更。现实工作中,经常发生两种情况。当人们发现软件很有用时,会在原有应用范围的边界,或者在超越边界的情况下使用软件。功能扩展的压力主要来自那些喜欢基本功能,又对软件提出了很多新用法的用户们。 其次,软件一定是在某种计算机硬件平台上开发,成功软件的生命期通常比当初的计算机硬件平台要长。即使不是更换计算机,则有可能是换新型号的磁盘、显示器或者打印机。软件必须与各种新生事物保持一致。 简言之,软件产品扎根于文化的母体中,如各种应用、用户、自然及社会规律、计算机硬件等等。后者持续不断地变化着,这些变化无情地强迫着软件随之变化。 不可见性。 软件是不可见的和无法可视化的。例如,几何抽象是强大的工具。建筑平面图能帮助建筑师和客户一起评估空间布局、进出的运输流量和各个角度的视觉效果。这样,矛盾变得突出,忽略的地方变得明显。同样,机械制图、化学分子模型尽管是抽象模型,但都起了相同的作用。总之,都可以通过几何抽象来捕获物理存在的几何特性。 软件的客观存在不具有空间的形体特征。因此,没有已有的表达方式,就像陆地海洋有地图、硅片有膜片图、计算机有电路图一样。当我们试图用图形来描述软件结构时,我们发现它不仅仅包含一个,而是很多相互关联、重叠在一起的图形。这些图形可能描绘控制流程、数据流、依赖关系、时间序列、名字空间的相互关系等等。它们通常不是有较少层次的扁平结构。实际上,在上述结构上建立概念控制的一种方法是强制将关联分割,直到可以层次化一个或多个图形2。 除去软件结构上的限制和简化方面的进展,软件仍然保持着无法可视化的固有特性,从而剥夺了一些具有强大功能的概念工具的构造思路。这种缺憾不仅限制了个人的设计过程,也严重地阻碍了相互之间的交流