Дополнительный материал по теме разработка программ, разработка систем автоматизации1
Итеративная инкрементальная разработка программ
IID – итеративная инкрементальная разработка
Итеративный инкрементный подход к разработке ПО (iterative and incremental development, IID) берет свое начало с середины 50-х годов прошлого столетия. Но если в те времена понятие «итеративная разработка» сводилась к исправлению уже сделанного, то в контексте современных методов быстрой разработки этот термин означает нечто иное: не просто пересмотр проделанной работы, но и эволюционное продвижение вперед. Итеративный инкрементный подход основывается на базовом формальном описании системы, дающем возможность создать первую исполняемую функциональную модель. Полученная модель проверяется на соответствие описанию системы, а затем расширяется далее, последовательно преобразуясь в новые модели, в которых отражается увеличение требований к системе и уточнение деталей их реализации. Процесс продолжается до трансформации модели в реальную программную систему.
Эволюционная модель. Итерационная разработка
Итеративный подход предполагает разбиение жизненного цикла проекта на последовательность итераций, каждая из которых напоминает “мини-проект”, включая все этапы жизненного цикла ПО в применении к созданию меньших фрагментов функциональности, по сравнению с проектом, в целом. Цель каждой итерации – получение работающей версии (релиза) ПО, включающей функциональность всех предыдущих и текущей итерации. Результат финальной итерации содержит всю требуемую функциональность продукта. Таким образом, с завершением каждой итерации, продукт развивается инкрементно.
С точки зрения структуры жизненного цикла такую модель называют итеративной (iterative). С точки зрения развития продукта – инкрементной (incremental). Опыт разработки ПО показывает, что невозможно рассматривать каждый из этих взглядов изолировано. Чаще всего такую смешанную эволюционную модель называют просто итеративной (говоря о процессе) и/или инкрементной (говоря о наращивании функциональности продукта).
Шансы успешного создания сложной системы будут максимальными, если она реализуется в серии небольших шагов и если каждый шаг заключает в себе четко определенный результат, а также возможность «отката назад», к результатам предыдущей успешной итерации, в случае неудачи. Перед тем, как пустить в дело все ресурсы, предназначенные для создания ПО, разработчик имеет возможность получать обратную связь из реального мира (заказчиков, пользователей) и исправлять возможные ошибки в проекте.
Эволюционная модель подразумевает возможность не только сборки работающей (с точки зрения результатов тестирования) версии системы, но и её развертывания в реальных операционных условиях с анализом откликов пользователей для определения содержания и планирования следующей итерации. Поскольку на каждом шаге мы имеем работающую систему, то можно:
- очень рано начать тестирование пользователями;
- принять стратегию разработки в соответствии с бюджетом, полностью защищающую от перерасхода времени или средств (в частности, за счет сокращения второстепенной функциональности).
Таким образом, значимость эволюционного подхода на основе организации итераций особо проявляется в снижении неопределенности с завершением каждой итерации. В свою очередь, снижение неопределенности позволяет уменьшить риски. Итеративному разбиению может быть подвержен не только жизненный цикл ПО в целом, включающий перекрывающиеся этапы – формирование требований, проектирование, реализация и др., но и каждый этап может, в свою очередь, разбиваться на уточняющие итерации, связанные, например, с детализацией структуры декомпозиции проекта – например, архитектуры модулей ПО.
Эволюционная модель. Инкрементная разработка
Идея, лежащая в основе инкрементной разработки, состоит в том, что программную систему следует разрабатывать по принципу приращений, так, чтобы разработчик мог использовать данные, полученные при разработке более ранних версий (релизов) ПО. Новые данные получаются как в ходе разработки ПО, так и в ходе его использования, где это возможно. Ключевые этапы этого процесса — простая реализация подмножества требований к программе и совершенствование модели в серии последовательных релизов до тех пор, пока не будет реализовано ПО во всей полноте. В ходе каждой итерации организация модели изменяется, и к ней добавляются новые функциональные возможности.
Для организации инкрементной разработки обычно выбирается характерный временной интервал, например неделя. Затем в течение этого интервала происходит обновление проекта: добавляется новая документация как текстовая, так и графическая (например, новые диаграммы на UML), расширяется набор тестов, добавляются новые программные коды и т. д. Теоретически шаги разработки (increments) могут выполняться и параллельно, но такой процесс очень сложно скоординировать. Инкрементная разработка проходит лучше всего, если следующая итерация n+1 начинается после того, как обновление всех артефактов в итерации n закончено, и существенно хуже, если время, требуемое на обновление артефактов, значительно превышает выбранный интервал.
В результате каждой итерации получается работающее, но не полнофункциональное ПО, которое еще не является программным продуктом и не подлежит распространению. Результат каждой итерации в общем случае нельзя рассматривать и как прототип ПО. Точнее следует считать, что в результате каждой итерации создается версия некоторой части ПО. Необходимо заметить, хотя как правило на каждой итерации определяются и реализуются новые требования, некоторые итерации могут быть целиком посвящены усовершенствованию существующей программы, например с целью повышения ее производительности.
IID как альтернатива модели водопада
Итеративную разработку называют по-разному: инкрементной, спиральной, эволюционной и постепенной. Разные люди вкладывают в эти термины разный смысл, но эти различия не имеют широкого признания и не так важны, как противостояние итеративного метода и метода водопада (см. статью «Водопадная модель жизненного цикла»).
Разработка ПО – очень молодая отрасль, и не приходится удивляться, что построенная в соответствии со схемой «требования, проектирование, реализация» упрощенческая модель водопада, предусматривающая создание ПО за один проход на основании заранее составленных документов устояла в ходе первых попыток найти идеальный процесс разработки. Можно назвать и другие причины, объясняющие быстрое распространение и долгую популярность идеи «водопада». Эту идею легко объяснить и легко запомнить. "Выяви требования, потом проектируй, а потом реализуй". Она создает иллюзию упорядоченного, объяснимого и обеспечивающего возможность измерений процесса, размеченного простыми вехами, взятыми из документов (например, "стадия выявления требований завершена"). IID труднее и описать, и понять.
Начиная с середины прошлого десятилетия, подход IID стал завоевывать ведущие позиции. Были изданы сотни книг и статей, главной темой которых стала пропаганда IID. Появились десятки новых методов IID; их общей отличительной особенностью стала все более явственно прослеживающаяся тенденция отдавать предпочтение жестко ограниченным по времени итерациям продолжительностью от одной до шести недель. Примером может служить спиральная модель Боэма.
Согласно этой модели каждая итерация должна начинаться с выделения целей и планирования очередной итерации, определения основных альтернатив и ограничений при ее выполнении, их оценки, а также оценки возникающих рисков и определения способов избавления от них. Итерация должна заканчиваться оценкой результатов проведенных в ее рамках работ. Основным новым элементом спиральной модели является общая структура действий на каждой итерации – планирование, определение задач, ограничений и вариантов решений, оценка предложенных решений и рисков, выполнение основных работ итерации и оценка их результатов.
В настоящее время большинство специалистов отдают предпочтение IID. Водопадная модель хорошо удовлетворяет потребностям управления проектом. С практической точки зрения эта модель непригодна. Вот несколько причин этого:
- При формировании требований к ПО пользователи редко имеют четкое представление о том, что им нужно, и не могут сформулировать все, что им известно.
- Даже если мы можем изложить все требования к системе, существует множество деталей, которые будут обнаружены лишь после того, как процесс проектирования продвинется довольно далеко.
- Внешние силы приводят к изменению требований, причем некоторые из этих изменений могут свести на нет ранее принятые решения.
- Представление о том, будто разработчик ПО создает свой программный продукт свободным от ошибок на основе спецификации требований, абсолютно нереалистично. Ошибки в требованиях и их реализации выявляются только в конце проекта, когда написан весь код, поэтому трудоемкость их исправления становится просто огромной.
