步入 2024 年，在技術創(chuàng)新和不斷變化的市場需求的推動下，軟件開發(fā)格局繼續(xù)呈指數(shù)級發(fā)展。對于企業(yè)和開發(fā)人員來說，緊跟這些趨勢不僅有益，而且對于保持競爭力和成功至關重要。在本文中，我們探討了預計將在 2024 年產(chǎn)生重大影響的關鍵軟件開發(fā)趨勢。
2024年軟件工程通用原理
定義 2024 年 IT 行業(yè)的通用軟件開發(fā)方法包括人工智能和機器學習技術的進一步集成、區(qū)塊鏈的利用和多運行時微服務。AR和VR的擴展應用也將繼續(xù)塑造該行業(yè)。此外，程序員將更加重視網(wǎng)絡安全和可持續(xù)軟件開發(fā)。我們將在本節(jié)中詳細探討這些趨勢。
人工智能和機器學習集成
人工智能和機器學習不再是流行詞；它們已經(jīng)成為流行語。它們是現(xiàn)代軟件開發(fā)不可或缺的組成部分，為功能和性能設定了新的標準。從預測算法到自動代碼審查，人工智能/機器學習技術正在提高各個行業(yè)的效率和能力。
2023 年最引人注目的突破之一是引入了先進的 ChatGPT 功能，其中包括代碼和文本生成功能，以及基于文本提示的人工智能驅動圖像創(chuàng)建的重大發(fā)展。
開發(fā)人員越來越多地使用人工智能驅動的編碼工具。這不僅加快了編碼過程，還有助于減少人為錯誤。例如，GitHub 的Copilot使用人工智能向開發(fā)人員實時建議代碼片段和整個功能。同樣， Tableau等人工智能驅動的分析工具使企業(yè)能夠比以往更有效地從數(shù)據(jù)中獲取洞察。
毫無疑問，2024 年將是這些技術進一步發(fā)展和集成的一年，特別是在自動化文本、編碼和可視化任務方面。
超越加密貨幣的區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈正在超越加密貨幣領域找到立足點。優(yōu)先考慮增強安全性和卓越質量的移動應用程序激增，導致基于區(qū)塊鏈的應用程序的采用增加。
面向區(qū)塊鏈的軟件（BOS）系統(tǒng)的基本特征包括：
- 數(shù)據(jù)復制：數(shù)據(jù)在數(shù)千個系統(tǒng)中復制和存儲，顯著增強數(shù)據(jù)安全性。
- 要求驗證：在進行任何交易之前，BOS 系統(tǒng)會檢查交易要求，以確保它們符合成功驗證的標準。
- 順序交易日志記錄：BOS 將交易記錄在按時間順序排列的日志中，該日志由通過共識算法設置的互連塊組成。
- 公鑰加密：BOS中的交易過程基于公鑰加密，確保交易安全、可驗證。
然而，區(qū)塊鏈也有其局限性：可擴展性和能源消耗仍然是其更廣泛采用的障礙。
多運行時微服務
微服務架構是一種將軟件應用程序開發(fā)為一套小型、可獨立部署的模塊化服務的方法，每個服務都在自己的進程中運行，并與輕量級機制（通常是基于 HTTP 的 API）進行通信。
到2024年，微服務架構預計將繼續(xù)增長，逐步演進為多運行時微服務。這也稱為 MACH 架構，該術語由 Microservices-based、API-first、Cloud-native 和 Headless 的首字母創(chuàng)建。MACH架構允許不同的服務用不同的編程語言編寫，使用不同的數(shù)據(jù)存儲技術，并部署在不同的運行環(huán)境上。運行時的多樣性迎合根據(jù)每個服務的特定需求和特征，為應用程序的每個組件提供更加定制和優(yōu)化的方法。
多運行時微服務架構的主要優(yōu)勢是能夠利用各種技術和平臺的優(yōu)勢。例如，需要高計算能力的服務可以部署在專門為此類任務設計的運行時環(huán)境上，而處理實時數(shù)據(jù)處理的另一個服務可以利用針對速度和低延遲進行優(yōu)化的不同環(huán)境。這種方法不僅可以確保每項服務在其理想環(huán)境中運行，而且還可以簡化更新和維護，因為一項服務的更改不一定會影響其他服務。
此外，多運行時微服務支持更敏捷的開發(fā)流程，允許團隊同時處理不同的服務而無需依賴。
2024 年網(wǎng)絡安全處于前沿
網(wǎng)絡威脅的日益復雜性使安全性成為 2024 年軟件開發(fā)的一個重要方面。集成先進的安全協(xié)議和利用人工智能進行威脅檢測正在成為標準做法。重點正在從被動安全措施轉向主動安全措施：
- 強調 DevSecOps：公司正在將安全性集成到其 DevOps 流程中，創(chuàng)建一種文化，讓安全性成為所有利益相關者的共同責任。這種方法確保安全考慮成為整個軟件開發(fā)生命周期不可或缺的一部分。
- 零信任架構：傳統(tǒng)的基于邊界的安全模型正在被零信任框架所取代，零信任框架的運行原則是“從不信任，始終驗證”。這意味著驗證每個用戶和設備，無論它們是在組織網(wǎng)絡內(nèi)部還是外部。
- 加密的使用增加：隨著數(shù)據(jù)泄露事件的增加，使用強大的加密方法來保護傳輸中和靜態(tài)數(shù)據(jù)的趨勢日益明顯。先進的加密技術（例如同態(tài)加密）正在獲得關注，允許在加密的情況下處理數(shù)據(jù)。
- 關注安全代碼實踐：越來越重視對開發(fā)人員進行安全編碼實踐培訓。這包括定期代碼審查、漏洞測試以及使用靜態(tài)和動態(tài)分析工具來識別和減少開發(fā)階段的安全缺陷。
- 網(wǎng)絡安全網(wǎng)格的興起：這個概念指的是一種靈活的、模塊化的安全方法，其中每個設備都有自己的安全性，例如防火墻和網(wǎng)絡防護措施。它有助于創(chuàng)建響應能力更強、適應性更強的安全基礎設施，能夠處理現(xiàn)代網(wǎng)絡威脅的動態(tài)特性，使整個網(wǎng)絡更加安全。
AR和VR的進一步采用
隨著 AR 和 VR 技術變得越來越容易獲得，多個行業(yè)對此類應用程序的需求正在猛增：
- 教育：VR 改變了教育，支持交互式歷史、地理和科學課程，并通過虛擬手術模擬提供無風險的醫(yī)療培訓。例如，通過 Google Expeditions 和其他教育 AR 應用程序，學生可以探索歷史遺址、解剖虛擬動物或檢查復雜主題的 3D 模型。
- 醫(yī)療保健：例如 AR 應用程序 AccuVein 可以幫助定位靜脈，以便更輕松地插入針頭，而手術規(guī)劃工具則可以將 3D 模型疊加到患者的解剖結構上，以提供精確的手術指導。
- 商業(yè)：VR 在商業(yè)中越來越多地用于原型設計、員工培訓和客戶服務。在房地產(chǎn)行業(yè)，公司利用 VR/AR 提供虛擬財產(chǎn)游覽和 AR 應用程序，以便在購買前直觀地看到家具或裝修在空間中的外觀。
我們期待 2024 年出現(xiàn)的令人興奮的發(fā)展包括：
- 超逼真的虛擬現(xiàn)實：VR 現(xiàn)在可以模擬現(xiàn)實世界的感覺，例如下雨的感覺或夏季草地的氣味，模糊了虛擬與現(xiàn)實之間的界限。而且這種趨勢將會繼續(xù)增長。
- 社交 VR 平臺的擴展：社交 VR 平臺允許實時交互、舉辦虛擬派對、參加音樂會和參與多人游戲。
- 人工智能在 VR 中的集成：人工智能通過適應用戶行為、創(chuàng)建響應個人偏好和行為的動態(tài)環(huán)境來個性化體驗。
可持續(xù)軟件開發(fā)
隨著環(huán)境問題的日益嚴重，綠色計算和可持續(xù)軟件實踐越來越受到關注。開發(fā)人員越來越關注環(huán)保解決方案，支持綠色軟件基金會和可持續(xù)網(wǎng)絡宣言等促進節(jié)能編碼實踐的舉措。這需要開發(fā)減少服務器處理、加載時間和數(shù)據(jù)請求的代碼。
可持續(xù)軟件開發(fā)的關鍵方面包括：
- 軟件優(yōu)化：簡化代碼以減少能源使用并提高性能。
- 部署：僅根據(jù)需要使用資源，例如惰性函數(shù)和基于云的應用程序，以最大限度地減少能源浪費。
- 集成：減少系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)處理，以避免不必要的數(shù)據(jù)使用。
- 存儲的數(shù)據(jù)：限制存儲的數(shù)據(jù)量及其在系統(tǒng)中保留的時間長度。
- 數(shù)據(jù)大小：盡可能使用較小尺寸的介質，以減少存儲和處理需求。
- 重構：定期更新軟件以刪除過時或未使用的功能。
- 避免第三方組件：減少對消耗更多資源的大型外部組件的依賴。
- 軟件架構：使用提高效率和降低能耗的架構。
- 數(shù)據(jù)中心選擇：選擇致力于綠色實踐的托管服務。
計算
來年，我們預計關鍵計算領域將取得進展：功能即服務、云和邊緣計算，尤其是量子計算。
無服務器計算 (FaaS)
無服務器計算或函數(shù)即服務 (FaaS) 正在興起，其中 AWS Lambda、Azure Functions 和 Google Cloud Functions 處于領先地位。FaaS 允許開發(fā)人員構建和運行應用程序和服務，而無需管理基礎設施，從而實現(xiàn)更高效、更具成本效益的開發(fā)流程。
- 一個值得注意的例子是Netflix在其流媒體平臺中利用 AWS Lambda 實現(xiàn)各種目的。Netflix 利用 Lambda 來執(zhí)行視頻編碼、處理用戶身份驗證和管理后端流程等任務。當用戶上傳視頻時，Lambda 函數(shù)會被觸發(fā)，將內(nèi)容編碼并處理為適合在不同設備上進行流式傳輸?shù)母鞣N格式。這使得 Netflix 能夠根據(jù)需求動態(tài)擴展資源，而無需配置或管理服務器，從而確保為用戶提供無縫的流媒體體驗，同時優(yōu)化成本。
- Spotify 利用 Google Cloud Functions處理其音樂流媒體平臺內(nèi)的各種后端任務。觸發(fā)功能來管理用戶身份驗證、處理用戶生成的內(nèi)容并為其音樂推薦算法執(zhí)行后端任務，從而確保為用戶提供無縫且個性化的體驗。
- IBM 的子公司 The Weather Company 使用IBM Cloud Functions來處理和分析大量天氣數(shù)據(jù)。無服務器功能使他們能夠執(zhí)行實時數(shù)據(jù)處理、生成預報并根據(jù)用戶的位置向用戶提供個性化的天氣警報，而無需管理底層基礎設施。
這些FaaS解決方案以事件驅動架構為特點，根據(jù)請求自動觸發(fā)執(zhí)行，并根據(jù)需要調整資源使用。其可擴展性和響應能力簡化了開發(fā)過程，特別適合高流量應用程序。無服務器計算越來越多地與物聯(lián)網(wǎng)、聊天機器人和虛擬助手集成。
云計算的擴展
到 2024 年，云原生技術將發(fā)生重大演變。它們預計將變得更加用戶友好，在其 IT 目標中提供增強的性能、節(jié)省成本和更大的靈活性。Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure 和 Google Cloud Platform 擴展了其服務，提供更高級的分析、機器學習功能和更好的安全功能。
這促使公司遷移到云以實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)管理、增強協(xié)作并提高安全性。
邊緣計算的浪潮
邊緣計算是一種在網(wǎng)絡邊緣盡可能靠近數(shù)據(jù)源處理客戶端數(shù)據(jù)的 IT 架構。通過使計算更接近數(shù)據(jù)源，邊緣計算減少了延遲并增強了實時數(shù)據(jù)處理能力。
這種趨勢對于需要即時數(shù)據(jù)分析的應用至關重要，例如自動駕駛汽車（例如，特斯拉的自動駕駛汽車依賴于邊緣計算）和智能城市技術。在醫(yī)療保健領域，邊緣計算可確保數(shù)據(jù)隱私，并實現(xiàn)基于人工智能的患者病情實時監(jiān)控和分析。該技術還可以通過優(yōu)化公交時刻表、調節(jié)交通車道以及潛在地引導自動駕駛車輛流量來改變城市交通管理，展示其在不同領域的多功能性和影響。邊緣計算對于智能電網(wǎng)的采用至關重要，可以幫助企業(yè)有效管理能源消耗。
量子計算：新領域
量子計算是一種先進的計算形式，它使用量子比特而不是經(jīng)典比特。利用疊加和糾纏等量子力學原理，它可以以傳統(tǒng)計算機無法達到的速度處理數(shù)據(jù)。該技術對于密碼學、優(yōu)化和分子模擬等復雜任務特別有效，可提供指數(shù)級更快的解決方案。
雖然量子計算的廣泛采用還有很長的路要走，但對軟件開發(fā)的連鎖反應已經(jīng)開始顯現(xiàn)。其中的領導者包括 IBM、微軟、谷歌、D-Wave 和亞馬遜等重量級公司。IBM 憑借其量子系統(tǒng)一號和二號成為領先者，具有高達 127 個量子位的強大處理器。微軟專注于拓撲量子位，將其集成到其 Azure 云平臺中以實現(xiàn)更廣泛的可訪問性。谷歌的量子人工智能實驗室旨在開發(fā)實用的通用量子計算機，而 D-Wave 專門研究量子退火，解決復雜的優(yōu)化挑戰(zhàn)。亞馬遜通過其 AWS 量子網(wǎng)絡中心和 Amazon Braket 正在為量子計算創(chuàng)建廣泛的基礎設施。
編程語言
到 2024 年，編程將繼續(xù)以 Python 為主，Rust 的采用率顯著增加。
Python 占據(jù)主導地位
Python 仍然是一種占主導地位的編程語言，因其簡單性、多功能性和強大的庫支持而受到青睞。它廣泛應用于網(wǎng)絡開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、人工智能和科學計算。
根據(jù) PYPL 指數(shù)，Python 被列為最受歡迎的編程語言，增長率最高 (19%)，該指數(shù)衡量語言教程在 Google 上的搜索頻率。
2023 年 Stack Overflow 調查將 Python 確定為開發(fā)人員最想要學習的語言。自 2012 年以來，Python 首次超越 Java，不再只是排名前兩位的 Web 應用程序開發(fā)語言之一。它還在五年內(nèi)三次榮獲TIOBE年度編程語言，這是對年度評分增幅最大的語言的認可。Python 廣泛的庫范圍可以輕松集成到代碼中并擴展到更大的應用程序，為 Web 和桌面應用程序開發(fā)（包括系統(tǒng)操作）提供了巨大的可能性。
Rust 采用率的增長
Rust 編程語言的采用正在增加，特別是在性能和安全性是關鍵優(yōu)先事項的領域。其獨特的功能使其成為系統(tǒng)級編程的理想選擇。值得注意的是，Rust 越來越多地用于嵌入式系統(tǒng)，其防止內(nèi)存錯誤和確保線程安全的能力至關重要。此外，其在云基礎設施中的部署凸顯了其處理高性能計算任務的可靠性和效率。
應用開發(fā)
在應用程序領域，重要趨勢包括低代碼和無代碼平臺的廣泛采用、跨平臺開發(fā)的進步以及漸進式 Web 應用程序的使用增加。
低代碼和無代碼平臺的興起
低代碼和無代碼平臺的興起正在推動軟件開發(fā)的民主化。這些工具使個人能夠以最少的編碼知識構建和部署應用程序，從而顯著縮短開發(fā)時間。
Microsoft Power Apps和Bubble等平臺使非技術用戶無需編寫代碼即可構建應用程序。這些工具在開發(fā)業(yè)務應用程序時特別受歡迎，允許公司在沒有大型開發(fā)團隊的情況下快速構建原型并部署解決方案。然而，此類平臺無法解決復雜的定制開發(fā)任務。
漸進式 Web 應用程序 (PWA) 的增加
PWA（漸進式 Web 應用程序）比本機應用程序下載速度更快且資源占用更少。它們離線工作并在每次訪問時自動刷新。從開發(fā)角度來看，它們具有成本效益和高效性，針對不同設備所需的版本較少，導致成本比原生應用低 3 至 4 倍。福布斯、星巴克和Pinterest等大公司都采用了這項技術。
PWA（漸進式 Web 應用程序）在開發(fā)人員中日益流行的一個關鍵因素是其平臺獨立性。這樣就無需為移動設備、平板電腦和桌面創(chuàng)建單獨的應用程序。開發(fā)的簡單性并不是 PWA 節(jié)省成本的唯一好處。它們的創(chuàng)建速度也更快，維護成本也更低。
跨平臺應用程序開發(fā)
自從移動應用程序出現(xiàn)以來，開發(fā)人員面臨著是為 Android 和 iOS 創(chuàng)建兩個本機應用程序還是創(chuàng)建單個跨瀏覽器應用程序的選擇。原生應用程序由于其卓越的性能，在市場上占據(jù)主導地位。
2023 年的重大發(fā)展將在 2024 年繼續(xù)獲得動力，這是新工具的引入，這些工具能夠交付用戶友好的跨平臺解決方案，同時降低開發(fā)成本。
跨平臺應用程序具有多種優(yōu)勢：
- 更廣泛的覆蓋范圍：可在多種操作系統(tǒng)（iOS、Android）上使用，增加潛在的用戶群。
- 更快的開發(fā)時間：單個開發(fā)項目而不是多個本機應用程序可以加快流程。
- 一致的用戶體驗：跨平臺應用程序在不同平臺上具有統(tǒng)一的外觀和感覺，增強用戶熟悉度。
- 共享代碼庫：代碼可重用性和開發(fā)效率。
- 更輕松的部署：更新在所有平臺上同時推出。
- 資源效率：需要更少的資源和更小的開發(fā)團隊。
- 成本效益：由于單個代碼庫用于多個平臺，因此降低了開發(fā)和維護成本。
- 流行的跨平臺框架包括：React Native、Flutter、Ionic 等。
結論
本文討論的趨勢將定義 2024 年及以后的軟件開發(fā)領域。當我們應對這些變化時，負責任和道德的創(chuàng)新必須仍然是所有軟件開發(fā)工作的基石。
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