从瀑布模型、极限编程到敏捷开发——软件开发管理者思维的变化

tcsm | 12 元月, 2009 23:13

　　软件开发是一种对人类智慧的管理，对人大脑思维的"工厂化"管理。人是有感情的、有情绪的、变化的、相对独立的工作单元，这与冰冷的机器是不可比的，所以在中国的历史上，管理人是最难的工作；"学而优则仕"的观点就是让最聪明的人应该选出来做官，做官就是管理人的。软件开发不仅是代码编程，而是人员的有效组织，如何既发挥人的主观能动性，避免情绪变化对工作的影响，又可以让大家有效的交流，让多个大脑的思路统一，快速完成目标呢？多年来软件企业的管理者一直在不断地探索。

　　另外有一个问题一直是软件开发管理人员的心病：软件是工具，开发的是客户业务的应用，但客户不了解软件，开发者不了解业务，如何有效沟通是软件质量的重大障碍。把开发者变成客户业务的专家是个没有办法的办法，让软件企业付出的代价也是昂贵的。

　　瀑布模型、极限编程、敏捷开发是有代表性的开发模式，在对开发者、客户、最终的产品的关注上的变化，体现了软件开发管理者在管理模式上的变化。

　　一、瀑布开发

　　瀑布模型(Waterfall Model)是Royce在1970年提出的，他把大型软件开发分为：分析与编程，象工厂流水线一样把软件开发过程分成各种工序，并且每个工序可以根据软件产品的规模、参与人员的多少进一步细分成更细的工序。该模型非常符合软件工程学的分层设计思路，所以成为软件开发企业使用最多的开发模型。

　　瀑布模型的特点：

　　1、强调文档，前一个阶段的输出就是下一个阶段的输入，文档是个阶段衔接的唯一信息。所以很多开发人员好象是在开发文档，而不是开发软件，因为要到开发的后期，才可以看到软件的"模样"。

　　2、没有迭代与反馈。瀑布模型对反馈没有涉及，所以对变化的客户需求非常不容易适应，瀑布就意味着没有回头路。

　　3、管理人员喜欢瀑布模型的原因是把文档理解为开发的速度，可以方便地界定不同阶段的里程碑。

　　瀑布模型的用户很多，也有一些反对的意见：

　　第一、瀑布模型不适合客户需求不断变化的软件开发，尤其是客户的业务管理的软件，业务随着市场变化，而软件初期的设计可能已经大大变化，而后期的需求更改成本是开始的10倍基数。在ERP盛行的软件市场里，一方面市场带动需求变化，另一方面初期客户对需求描述不清楚，都为瀑布模型的使用团队带来困难。

　　第二、瀑布模型是一种软件文档的开发，把开发者变成流水线上的机器，大量重复性的工作让编程人员提不起兴趣，工作很枯燥，没有激情，编程成了一种没有创意的机械劳动，这让一向以高科技为标志的高级程序人员大为恼火。

　　在这种背景下，极限编程(extreme Programming, XP)带来了新鲜的空气。

　　二、极限编程

　　极限编程诞生于一种加强开发者与用户的沟通需求，让客户全面参与软件的开发设计，保证变化的需求及时得到修正。要让客户能方便地与开发人员沟通，一定要用客户理解的语言，先测试再编码就是先给客户软件的外部轮廓，客户使用的功能展现，让客户感觉到未来软件的样子，先测试再编码与瀑布模型显然是背道而驰的。同时，极限编程注重用户反馈与让客户加入开发是一致的，让客户参与就是随时反馈软件是否符合客户的要求。有了反馈，开发子过程变短，迭代也就很自然出现了，快速迭代，小版本发布都让开发过程变成更多的自反馈过程，有些象更加细化的快速模型法。当然极限编程还加入了很多激励开发人员的"措施"，如结队编程、40小时工作等。
极限编程是一种开发管理模式，它强调的重点是：

　　1、角色定位：极限编程把客户非常明确地加入到开发的团队中，并参与日常开发与沟通会议。客户是软件的最终使用者，使用是否合意一定以客户的意见为准。不仅让客户参与设计讨论，而且让客户负责编写拥护故事(User Story)，也就是功能需求，包括软件要实现的功能以及完成功能的业务操作过程。用户在软件开发过程中的责任被提到与开发者同样的重要程度。

　　2、敏捷开发：敏捷开发追求合作与响应变化。迭代就是缩短版本的发布周期，缩短到周、日，完成一个小的功能模块，可以快速测试、并及时展现给客户，以便及时反馈。小版本加快了客户沟通反馈的频率，功能简单，在设计、文挡环节大大简化。极限编程中文挡不再重要的原因就是因为每个版本功能简单，不需要复杂的设计过程。极限编程追求设计简单，实现客户要求即可，无需为扩展考虑太多，因为客户的新需求随时可以添加。

　　3、追求价值：极限编程把软件开发变成自我与管理的挑战，追求沟通、简单、反馈、勇气，体现开发团队的人员价值，激发参与者的情绪，最大限度地调动开发者的积极性，情绪高涨，认真投入，开发的软件质量就大大提高。结对编程就是激发队员才智的一种方式。

　　极限编程把软件开发过程重新定义为聆听、测试、编码、设计的迭代循环过程，确立了测试->编码->重构(设计)的软件开发管理思路。

　　极限编程的12个实践是极限编程者总结的实践经典，是体现极限编程管理的原则，对极限编程具有指导性的意义，但并非一定要完全遵守12个实践，主要看它给软件过程管理带来的价值。

　　1、小版本。为了高度迭代，与客户展现开发的进展，小版本发布是一个可交流的好办法，客户可以针对性提出反馈。但小版本把模块缩得很小，会影响软件的整体思路连贯，所以小版本也需要总体合理的规划。

　　2、规划游戏。就是客户需求，以客户故事的形式，由客户负责编写。极限编程不讲求统一的客户需求收集，也不是由开发人员整理，而是采取让客户编写，开发人员进行分析，设定优先级别，并进行技术实现。当然游戏规则可进行多次，每次迭代完毕后再行修改。客户故事是开发人员与客户沟通的焦点，也是版本设计的依据，所以其管理一定是有效的、沟通顺畅的。

　　3、现场客户。极限编程要求客户参与开发工作，客户需求就是客户负责编写的，所以要求客户在开发现场一起工作，并为每次迭代提供反馈。

　　4、隐喻。隐喻是让项目参与人员都必须对一些抽象的概念理解一致，也就是我们常说的行业术语，因为业务本身的术语开发人员不熟悉，软件开发的术语客户不理解，因此开始要先明确双方使用的隐喻，避免歧异。

　　5、简单设计。极限编程体现跟踪客户的需求变化，既然需求是变化的，所以对于目前的需求就不必过多地考虑扩展性的开发，讲求简单设计，实现目前需求即可。简单设计的本身也为短期迭代提供了方便，若开发者考虑"通用"因素较多，增加了软件的复杂度，开发的迭代周期就会加长。简单设计包括四方面含义：1、通过测试。2、避免重复代码。3、明确表达每步编码的目的，代码可读性强。4、尽可能少的对象类和方法。由于采用简单设计，所以极限编程没有复杂的设计文档要求。

　　6、重构。重构是极限编程先测试后编码的必然需求，为了整体软件可以先进行测试，对于一些软件要开发的模块先简单模拟，让编译通过，到达测试的目的。然后再对模块具体"优化"，所以重构包括模块代码的优化与具体代码的开发。重构是使用了"物理学"的一个概念，是在不影响物体外部特性的前提下，重新优化其内部的机构。这里的外部特性就是保证测试的通过。

　　7、测试驱动开发。极限编程是以测试开始的，为了可以展示客户需求的实现，测试程序优先设计，测试是从客户实用的角度出发，客户实际使用的软件界面着想，测试是客户需求的直接表现，是客户对软件过程的理解。测试驱动开发，也就是客户的需求驱动软件的开发。

　　8、持续集成。集成的理解就是提交软件的展现，由于采用测试驱动开发、小版本的方式，所以不断集成(整体测试)是与客户沟通的依据，也是让客户提出反馈意见的参照。持续集成也是完成阶段开发任务的标志。

　　9、结对编程。这是极限编程最有争议的实践。就是两个程序员合用一台计算机编程，一个编码，一个检查，增加专人审计是为了提供软件编码的质量。两个人的角色经常变换，保持开发者的工作热情。这种编程方式对培养新人或开发难度较大的软件都有非常好的效果。

　　10、代码共有。在极限编程里没有严格文档管理，代码为开发团队共有，这样有利于开发人员的流动管理，因为所有的人都熟悉所有的编码。

　　11、编码标准。编码是开发团队里每个人的工作，又没有详细的文档，代码的可读性是很重要的，所以规定统一的标准和习惯是必要的，有些象编码人员的隐喻。

　　12、每周40小时工作。极限编程认为编程是愉快的工作，不轻易加班，今天的工作今天做，小版本的设计也为了单位时间可以完成的工作安排。

　　三、敏捷开发

　　极限编程的思想体现了适应客户需求的快速变化，激发开发者的热情，也是目前敏捷开发思维的重要支持者。

　　2001年，17名编程大师分别代表极限编程、Scrum("棒球"团队开发模式)、特征驱动开发、动态系统开发方法、自适应软件开发、水晶方法、实用编程等开发流派，发表"敏捷软件开发"宣言。敏捷软件开发是一个开发软件的管理新模式，用来替代以文件驱动开发的瀑布开发模式。敏捷方式也称轻量级开发方法。敏捷软件开发宣言内容：

　　个体和交互胜过过程和工具
　　可以工作的软件胜过面面具到的文档
　　可户合作胜过合同谈判

　　响应变化胜过遵循计划

　　敏捷开发集成了新型开发模式的共同特点，它重点强调：

　　1. 以人为本，注重编程中人的自我特长发挥。

　　2. 强调软件开发的产品是软件，而不是文档。文档是为软件开发服务的，而不是开发的主体。

　　3.客户与开发者的关系是协作，不是合约。开发者不是客户业务的"专家"，要适应客户的需求，是要客户合作来阐述实际的需求细节，而不是为了开发软件，把开发人员变成客户业务的专家，这是传统开发模式或行业软件开发企业的最大面临问题。

　　4.设计周密是为了最终软件的质量，但不表明设计比实现更重要，要适应客户需求的不断变化，设计也要不断跟进，所以设计不能是"闭门造车"、"自我良好"，能不断根据环境的变化，修改自己的设计，指导开发的方向是敏捷开发的目标。

　　敏捷开发避免了传统瀑布方式的弊端，主要是吸收了各种新型开发模式的"动态"特性，关注点从文档到开发者，管理方式也从工厂的流水线到团队的自我放松式的组织。总结敏捷开发与瀑布模式的不同，主要是下面几个"敏捷"的关注点：

　　迭代。软件的功能是客户的需求，界面的操作是客户的"感觉"，对迭代的强调是缩短了软件版本的周期
客
　　客户参与。以人为本，客户是软件的使用者，是业务理解的专家，没有客户的参与，开发者很难理解客户的真实需求

　　小版本。快速功能的展现，看似简单，但对于复杂的客户需求，合理地分割与总体上的统一，要很好地二者兼顾是不容易的。

　　敏捷就是"快"，快才可以适应目前社会的快节奏；要快就要发挥个人的个性思维多一些，个性思维的增多，虽然通过结队编程、代码共有、团队替补等方式减少个人对软件的影响力，但也会造成软件开发继承性的下降，因此敏捷开发是一个新的思路，但不是软件开发的终极选择。对于长时间、人数众多的大型软件应用的开发，文档的管理与衔接作用还是不可替代的。如何把敏捷的开发思路与传统的"流水线工厂式"管理有机地结合，是软件开发组织者面临的新课题。