El diseño de software es el proceso por el que un agente crea una especificación de un artefacto de software, pensado para cumplir unos objetivos, utilizando un conjunto de componentes primitivos y sujeto a restricciones. El diseño de software se puede referir a "toda la actividad en conceptualizar, enmarcar, implementar, poner en funcionamiento y, finalmente, modificar sistemas complejos" o "la actividad que sigue a la especificación de requisitos y precede a la programación, como en un proceso de ingeniería de software estilizado.
Diseño de software normalmente implica problema solucionando y planeando una solución de software. Esto incluye ambos un componente de nivel bajo y diseño de algoritmo y un alto-nivel, diseño de arquitectura.
El diseño de software es el proceso de visionado y definición de soluciones software a uno o más conjuntos de problemas. Uno de los componentes principales del diseño de software es el análisis de requisitos del software (ARS, del inglés SRA). Se trata de una parte del proceso de desarrollo de software que enumera especificaciones empleadas en ingeniería de software. Si el software está "automatizado" o centrado en el usuario, el diseño de software puede implicar también el diseño de experiencia de usuario que utiliza un storyboard o guion gráfico para ayudar determinar esas especificaciones. Si el software es completamente automatizado (es decir, sin usuario o interfaz de usuario), un diseño de software puede ser tan sencillo como un diagrama de flujo o un texto describiendo una secuencia planeada de acontecimientos. También hay métodos semiestándares como el Lenguaje Unificado de Modelado (UML) y conceptos fundamentales de modelado. En cualquier caso, normalmente alguna documentación del plan resulta como producto del diseño. Además, un diseño de software puede ser independiente de la plataforma o específico de la plataforma, dependiendo de la disponibilidad de la tecnología utilizada para el diseño.
La diferencia principal entre análisis y el diseño de software es que la producción de un análisis de software se compone de problemas más pequeños para solucionar. Además, el análisis no tendría que ser diseñado de manera muy distinta por miembros de equipo diferente. En contraste, el diseño se enfoca a capacidades y, por tanto, múltiples diseños existen y existirán para el mismo problema. Según el entorno, el diseño también varía en función de si se está creando a partir de frameworks fiables o implementando con patrones de diseño adecuados. Ejemplos de diseño incluyen sistemas de operaciones, páginas web, dispositivos móviles o incluso el nuevo paradigma de computación en la nube.
El diseño de software es un proceso y un modelo. El proceso de diseño es una secuencia de pasos que habilita al diseñador para describir todos los aspectos del software a construir. La habilidad creativa, la experiencia, el sentido de qué hace a un "buen" software y el compromiso con la calidad son ejemplos de factores críticos para el éxito de un diseño competente. Es importante tener en cuenta aun así que el proceso de diseño no es siempre un procedimiento sencillo; el modelo de diseño puede ser comparado con los planos de una casa para un arquitecto. Se empieza representando la totalidad de la cosa que se va a construir (p. ej., un renderizado tridimensional de la casa); la cosa se va refinando lentamente para sevir como guía a la hora de construir cada detalle (p. ej., la parte de fontanería). Del mismo modo, el modelo de diseño que se crea para el software proporciona una variedad de visiones distintas del software. Los principios básicos de diseño ayudan al ingeniero de software a navegar por el proceso de diseño. Davis sugiere un conjunto de principios de diseño de software que han sido adaptados y extendidos en la siguiente lista:
Los conceptos de diseño proporcionan al diseñador de software una base sobre la que se pueden aplicar métodos más sofisticados. El conjunto de conceptos fundamentales del diseño ha evolucionado. Son los siguientes:
En su modelo de objeto, Grady Booch menciona Abstracción, Encapsulación, Modularización y Jerarquía como principios fundamentales del diseño de software. El acrónimo PHAME (del inglés: Principles of Hierarchy, Abstraction, Modularisation, and Encapsulation) se utiliza a veces para referirse a estos cuatro principios fundamentales.
Hay muchos aspectos a considerar en el diseño de una pieza de software. La importancia de cada consideración tendría que reflejar los objetivos y expectativas para los que el software está siendo creado. Algunos de estos aspectos son:
Un lenguaje de modelado es cualquier lenguaje artificial que puede usarse para expresar información, conocimiento o sistemas en una estructura que está definida por un conjunto consistente de reglas. Estas reglas se utilizan en la interpretación de los componentes dentro de la estructura. Un lenguaje de modelado puede ser gráfico o textual. Ejemplos de lenguas de modelado gráfico para diseño de software son:
Un diseñador de software o arquitecto puede identificar un problema de diseño que ha sido visitado y quizás incluso solucionado por otros anteriormente. La plantilla o patrón que describe una solución a un problema común se conoce como patrón de diseño. La reutilización de tales patrones puede ayudar a agilizar el proceso de desarrollo del software.
La dificultad de utilizar el término "diseño" en la relación a software es que en algunos sentidos, el código fuente de un programa es el diseño para el programa que produce. Hasta el punto en que esto es cierto, el "diseño de software" refiere al diseño del diseño. Edsger W. Dijkstra se refirió a este layering de niveles semánticos como la "novedad radical" de la programación, y Donald Knuth utilizó su experiencia escribiendo TeX para describir la inutilidad de intentar diseñar un programa antes de implementarlo:
La documentación de diseño de software puede ser revisada o presentada para permitir restricciones, especificaciones e incluso para ajustar requisitos antes de programar. La redefinición puede ocurrir después de revisar una simulación programada o prototipo. Es posible diseñar software en el proceso de programar, sin un plan o análisis de requisitos, pero para proyectos complejos esto no sería factible. Un diseño por separado con anterioridad a programar permite a los diseñadores multidisciplinares y expertos colaborar con programadores altamente especializados en software útil y técnicamente seguro.
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