Дефрагментация мозга. Софтостроение изнутри - Сергей Тарасов

Поднимать тему так называемой гибкой (agile) разработки программ достаточно рискованно. С одной стороны, вокруг сюжета много шума, эмоций и мало объективной фактической информации. С другой – большинство встречавшихся мне собеседников опирались больше на веру, чем на рациональные аргументы, что делало дискуссию бессмысленной. Но мы тем не менее попробуем.

Причина возникновения экстремальных методик, сосредоточенных на фазе кодирования, не случайна. Американский специалист по методологиям софтостроения Кэпер Джонс в своей книге[23] приводит весьма удручающие статистические данные, например:

• среди проектов с объёмом кода от 1 до 10 миллиона строк только 13 % завершаются в срок, а около 60 % свёртываются без результата;

• в проектах от 100 тысяч до 1 миллиона строк эти показатели выглядят лучше (примерно 25 % и 45 %), но признать их удовлетворительными никак нельзя;

• в проектах примерно от 100 тысяч строк на кодирование уходит около 20 % всего времени, и эта доля снижается с ростом сложности, тогда как обнаружение и исправление ошибок требует от 35 % времени с тенденцией к увеличению.

В любом софтостроительном процессе, будь то заказной проект или продукт для рынка, всегда можно выделить 4 основные стадии:

• анализ, чтобы понять «что делать»;

• проектирование, чтобы определить и запланировать «как делать»;

• разработка, чтобы собственно сделать;

• стабилизация, чтобы зафиксировать результат предыдущих этапов.

Если стадии, органично совпадающие с концептуальным, логическим и физическим дизайном системы, расположить иерархически без обратных связей, то получим классическую схему «водопад», исторически считающуюся первой методологией в софтостроении.

Рис. 13. Методология «водопад» в идеальном случае

«Водопад» также соответствует разработке «сверху-вниз» в структурном программировании: выделяем самые общие функции системы, проводим их декомпозицию на подфункции, а те, в свою очередь, на подподфункции и так далее, пока не упрёмся в элементарные операции.

Что же не так в схеме? С увеличением сложности реализуемой системы анализ и следующее за ним проектирование начинают занимать всё больше времени. Постепенно обнаруживаются новые детали и подробности, изменяются требования к системе, возникают новые сопутствующие задачи, расширяющие периметр. Приходится, не отдавая проектную документацию в разработку, возвращаться к анализу. Возникает риск зацикливания процесса без конечного выхода какого-либо программного обеспечения вообще.

Рис. 14. На практике «водопад» зацикливается с увеличением сложности проекта

Из сказанного вовсе не следует, что методология плоха. Просто она имеет свои границы применения, широта которых напрямую зависит не только от опыта аналитиков и проектировщиков, но и от новизны моделируемой предметной области. В достаточно консервативных банковских или промышленных приложениях «водопад» может подойти и для комплексной системы. Если же, например, возникает принципиально новый рынок, то найти опытных подрядчиков проблематично, а бизнес-направление заказчика находится в постоянной реорганизации, поэтому стадия анализа, занимающая больше 3–4 недель, рискует быть малопродуктивной. И не только стадия анализа, но и весь проект в целом. Тут впору подумать над временной автоматизацией в рамках офисного пакета и скриптовых сред вместо комплексного решения.

Очень важно отделить редкую ситуацию «бизнес меняется еженедельно» от гораздо более распространённой «представления команды разработчиков о бизнесе меняются еженедельно». Если вам говорят о якобы часто изменяющихся требованиях, всегда уточняйте, о чём, собственно, идёт речь.

Но если проблема зацикливания на требованиях может быть успешно решена выбором подрядчиков, уже имевших опыт в построении систем данного типа, то другая, гораздо более значимая проблема несовпадения взглядов заказчика и подрядчика на казалось бы одни и те же вещи стабильно проявляется с ростом проекта. Даже если принять во внимание, что только 20 % требований специфичны для заказчика, тогда как 80 % исходят непосредственно от предметной области инвариантно среде и контексту, то эти 20 % способны угробить весь проект.

Для снижения рисков такого рода в конце 1980-х годов была предложена спиральная модель софтостроения.

Необходимо отличать спиральную модель от итеративной. Спиральная модель сходится в точку «система готова», итеративная модель в общем случае не сходится, но обеспечивает реализацию всё новых и новых требований.

Рис. 15. Спиральная модель с двумя витками

Ключевой особенностью спиральной технологии является прототипирование. В конце каждого витка после этапа стабилизации заказчик получает в своё распоряжение ограниченно работающий прототип целой системы, а не отдельных функций. Основная цель прототипа состоит в максимально возможном сближении взглядов заказчика и подрядчика на систему в целом и выявлении противоречивых требований.

Спиральная модель не навязывает присутствие всех стадий на каждом витке. Вполне может статься, что первый же прототип будет удачным, а функциональная и техническая архитектуры соответствуют требованиям. Тогда финальные витки будут фактически состоять только из разработки и стабилизации.

Слабым звеном в спиральной методологии является определение длительности очередного витка, его стадий и соответствующее выработанному плану управление ресурсами. Пока анализ не выдал концептуальные модели, проектировщики и ведущие программисты ограничены техническими требованиями, тогда как рядовые программисты просто ожидают спецификации. Но неудачно сократив фазу анализа или проектирования на первом витке, тем самым можно увеличить их общее количество, рискуя выйти за рамки первоначальной оценки сроков и бюджета.

Тотальный анализ и проектирование вырождают спираль в водопад, тогда как формальный подход, «для галочки», выдающий бесполезные для программистов спецификации, превращает спираль в бесконечный цикл, прерываемый управленческим решением. Поиск компромисса в такой ситуации – трудная задача многокритериального выбора, в большой степени зависящая от опыта и здравого смысла руководителей рабочих групп и проекта в целом.

Таким образом, из научной плоскости мы переходим в область экспертных оценок. Поэтому слово «методология» справедливо вызывает у многих негативное отношение. Правильнее было бы говорить о технологии ведения со-фтостроительных проектов, но исторически появившийся термин так просто из обращения не выкинуть. Да и надо ли?

Создатели итерационных методологий, также называющихся гибкими (agile) или экстремальными, выкинули не термин, а фазы анализа и проектирования.

Ключевой особенностью гибкой методики является наличие мифологического титана – владельца продукта (product owner), который лучше всех знает, что должно получиться в итоге. На самом деле это просто иная формулировка старого правила «кто платит, тот и заказывает музыку». Именно владелец, за рамками собственно гибкого процесса, гением своего разума проводит анализ и функциональное проектирование, подавая команде на вход уже готовые пачки требований. Размер пачки должен укладываться в интеллектуальные и технологические возможности разработчиков, которым предстоит осуществить её реализацию за одну итерацию.

В итоге мы получаем знакомую софтостроительную схему «снизу-вверх», появившуюся на свет гораздо раньше «водопада», с его упорядочивающей моделью «сверху-вниз». То есть мы не знаем точно, что хотим получить в целом, но знаем отдельные функции, реализовав которые, мы, возможно, придём к решению.

Рис. 16. «Гибкая» методология соответствует классической схеме «снизу-вверх»

С точки зрения проектирования такой подход даже хуже обсуждавшихся прецедентов в UML. Прецеденты использования, «кейсы», хоть как-то формализуются, накапливаются и обобщаются на стадии, формально отсутствующей в гибкой разработке. Поэтому новое требование-прецедент, поступившее на вход, «обобщается» с прежними уже на стадии разработки, приводя к необходимости серьёзной реструктуризации (рефакторинга) кода программ и подпорок из тестов.

Не буду заниматься критикой, её можно без труда найти даже в энциклопедических статьях. Поговорим лучше о некоторых позитивных моментах, которые вносит гибкая методология.

Для программистов позитив, к сожалению, изрядно разбавлен издержками производственного процесса. Методология, по сути, направлена на увеличение времени работы с клавиатурой и не располагает к размышлениям. Пиши код! Поэтому для стимуляции персонала процесс окружен религиозной атрибутикой, манипуляциями, иносказаниями и метафорами. С другой стороны, требования к уровню программиста ограничиваются знанием конкретных технологий кодирования, стандартных фреймворков, «умением разбираться в чужом коде» и «умением работать в команде», уже упоминавшимся в словаре для начинающего соискателя. Способность решать олимпиадные задачки здесь от вас не требуется. Скорее, наоборот, будет помехой.