Softwareentwicklung: Prozess, Modelle und Qualität

Stell dir vor, eine Schule möchte eine Anwendung, mit der Räume reserviert werden können. Direkt mit dem Programmieren zu beginnen wäre riskant: Noch ist unklar, wer Räume buchen darf, wie Doppelbuchungen verhindert werden und welche Geräte unterstützt werden müssen.

Software kann unterschiedliche Aufgaben erfüllen:

• Systemsoftware verwaltet grundlegende Funktionen eines Computers, etwa ein Betriebssystem.
• Anwendungssoftware unterstützt konkrete Nutzeraufgaben, etwa Textverarbeitung oder Raumreservierung.
• Eingebettete Software steuert Geräte wie Autos oder Industrieroboter.
• Programmiersoftware umfasst Werkzeuge wie Editoren, Compiler und Debugger.

Auch innerhalb einer Anwendung gibt es verschiedene Arbeitsbereiche. Das Frontend ist der sichtbare, bedienbare Teil. Das Backend verarbeitet Daten und Regeln auf der Serverseite. Wer an beiden Bereichen arbeitet, wird häufig als Full-Stack-Entwickler oder Full-Stack-Entwicklerin bezeichnet.

Ein häufig verwendeter Softwareentwicklungslebenszyklus umfasst sieben Schritte. Die Reihenfolge kann je nach Projektmodell streng nacheinander, überlappend oder wiederholt durchlaufen werden.

1. Planung: Ziel, Umfang, Ressourcen und Rahmenbedingungen werden geklärt.
2. Analyse: Das Team untersucht Bedürfnisse und leitet Anforderungen ab.
3. Design: Architektur, Komponenten, Schnittstellen und Bedienung werden entworfen.
4. Implementierung: Der Entwurf wird in Quellcode umgesetzt.
5. Testen: Fehler, Sicherheitsprobleme und Abweichungen von Anforderungen werden gesucht.
6. Bereitstellung: Die Software wird in Betrieb genommen und für die vorgesehenen Nutzenden zugänglich gemacht.
7. Wartung: Fehler werden behoben, Updates eingespielt und Funktionen verbessert.

Dokumentation begleitet den gesamten Prozess. Sie hält Entscheidungen, Bedienung, Schnittstellen, Änderungen und Testabläufe nachvollziehbar fest.

Die Aussage „Die App soll gut funktionieren“ hilft einem Entwicklungsteam kaum. Sie sagt weder, was die App tun soll, noch woran „gut“ zu erkennen ist.

Ein Akzeptanzkriterium macht eine Anforderung überprüfbar. Es beschreibt eine konkrete Bedingung, die bei der Abnahme erfüllt sein muss.

Gute Anforderungen sind eindeutig, für das Projekt relevant und prüfbar. Vor der Umsetzung sollte das Team außerdem Konflikte klären: Eine besonders aufwendige Funktion kann etwa mit einer knappen Frist oder begrenzten Ressourcen kollidieren.

Ein Vorgehensmodell ordnet Arbeitsschritte, Prüfungen und Zusammenarbeit. Kein Modell ist für jedes Projekt automatisch das beste. Die Wahl hängt unter anderem von Umfang, Komplexität, Risiko, Ressourcen, Team, Frist und Budget ab.

Lineares Vorgehen

Beim Wasserfallmodell folgen die Phasen grundsätzlich aufeinander. Eine Phase soll weitgehend abgeschlossen sein, bevor die nächste beginnt. Das schafft eine klare Reihenfolge, macht späte Änderungen aber häufig teuer und zeitaufwendig.

Das V-Modell ist ebenfalls linear, verknüpft Entwicklungsschritte jedoch systematisch mit passenden Testschritten. Dadurch sollen Probleme früher erkennbar werden. Rücksprünge bleiben trotzdem aufwendig.

Iteratives Vorgehen

Bei einem iterativen Modell entsteht die Software in wiederholten Zyklen. Jede Iteration ergänzt oder verbessert einen Teil des Produkts.

Agile Entwicklung zerlegt größere Vorhaben häufig in kurze Arbeitsabschnitte. Kleine, nutzbare Teile werden früh bereitgestellt oder vorgeführt. Rückmeldungen fließen in spätere Schritte ein.

DevOps verbindet Entwicklung und IT-Betrieb enger. Automatisierte Tests, Überwachung sowie Continuous Integration und Continuous Delivery beziehungsweise Deployment unterstützen kleine, häufige Änderungen.

Softwarequalität lässt sich nicht durch einen einzigen Abschlusstest garantieren. Sie wird während des gesamten Entwicklungsprozesses aufgebaut und überprüft.

Versionen und Reviews

Eine Versionsverwaltung zeichnet Änderungen am Quellcode auf. Teammitglieder können dadurch Beiträge zuordnen, Entwicklungsstände vergleichen und Änderungen zusammenführen.

Ein Review ist eine fachliche Prüfung durch andere Teammitglieder. Dabei lassen sich beispielsweise unklare Lösungen, mögliche Fehler oder Abweichungen von Vereinbarungen erkennen, bevor eine Änderung übernommen wird.

Komponenten testen

Ein Komponententest, häufig auch Unit-Test genannt, prüft einen kleinen, abgegrenzten Teil der Software. Für eine Buchungsfunktion kann ein Test etwa kontrollieren, ob ein bereits belegter Zeitraum tatsächlich abgelehnt wird.

Weitere Tests prüfen das Zusammenspiel mehrerer Teile oder eine vollständige Funktion aus Sicht der Nutzenden. Automatisierte Tests können nach Änderungen erneut ausgeführt werden und dadurch unbeabsichtigte Nebenwirkungen sichtbar machen.

Refactoring

Ein Refactoring gilt nicht allein deshalb als gelungen, weil der neue Code kürzer aussieht. Bestehende Tests müssen weiterhin bestehen, und die behauptete Qualitätsverbesserung sollte nachvollziehbar begründet werden.

Softwareprojekte verteilen Aufgaben häufig auf mehrere Rollen. Programmiererinnen und Programmierer setzen klar umrissene Aufgaben in Code um. Softwareentwicklerinnen und Softwareentwickler entwerfen, implementieren und testen Software. Softwareingenieurinnen und Softwareingenieure betrachten oft zusätzlich das Zusammenspiel größerer Systeme.

Diese Abgrenzungen sind keine allgemeingültige Berufsnorm. Zuständigkeiten und Bezeichnungen überschneiden sich und unterscheiden sich zwischen Organisationen.

Typische Werkzeuggruppen unterstützen verschiedene Tätigkeiten:

• Entwicklungsumgebungen helfen beim Bearbeiten, Übersetzen und Debuggen von Code.
• Versionsverwaltung verfolgt Änderungen und unterstützt die Zusammenarbeit.
• CI/CD-Werkzeuge automatisieren Teile von Tests und Bereitstellung.
• Paketmanager verwalten benötigte Abhängigkeiten.
• Statische Codeanalyse untersucht Quellcode auf bestimmte Fehler und Qualitätsprobleme, ohne ihn dafür vollständig ausführen zu müssen.
• Projektmanagement-Werkzeuge unterstützen Planung und Aufgabenverfolgung.

Automatisierung nimmt dem Team einzelne wiederkehrende Arbeiten ab. Verantwortung für Anforderungen, Entwurf, Prüfung und Folgen einer Änderung bleibt dennoch bestehen.

Vertiefung: KI als Werkzeug

KI-Werkzeuge können Codevorschläge erzeugen, Tests vorbereiten, Code zwischen Programmiersprachen übertragen oder Auffälligkeiten in Betriebsdaten suchen. Ein Vorschlag ist aber noch kein Qualitätsnachweis.

Menschen müssen insbesondere prüfen:

• Erfüllt der Code die tatsächliche Anforderung?
• Ist er sicher und im vorgesehenen Kontext zuverlässig?
• Sind erzeugte Tests aussagekräftig und eindeutig?
• Passt die Änderung zur Architektur und zu anderen Komponenten?
• Ist sie dokumentiert und langfristig wartbar?

Softwareentwicklung verbindet technische Umsetzung mit verständlichen Anforderungen, Zusammenarbeit und fortlaufender Prüfung. Ein gutes Ergebnis entsteht nicht nur durch lauffähigen Code, sondern durch ein begründetes Vorgehen und überprüfbare Qualität.

Prüfe dich zum Schluss: Kannst du für eine eigene Softwareidee ein Bedürfnis, eine funktionale Anforderung, ein Akzeptanzkriterium, ein begründetes Vorgehensmodell und einen passenden Qualitätsnachweis formulieren? Dann kannst du den Kernweg der Softwareentwicklung auf ein neues Projekt übertragen.