Лекция 6 методологии разработки ПО и модели жизненного цикла (часть1)

Лекция 6 Методологии разработки ПО и модели жизненного цикла (часть1)

Методологии разработки ПО

Методология — это система принципов, а также совокупность идей, понятий, методов, способов и средств, определяющих стиль разработки программного обеспечения.

Методология — это реализация стандарта. Сами стандарты лишь говорят о том, что должно быть, оставляя свободу выбора и адаптации.
Конкретные вещи реализуется через выбранную методологию. Именно она определяет, как будет выполняться разработка. Существует много успешных методологий создания программного обеспечения. Выбор конкретной методологии зависит от размера команды, от специфики и сложности проекта, от стабильности и зрелости процессов в компании и от личных качеств сотрудников.

Методологии представляют собой ядро теории управления разработкой программного обеспечения. К существующей классификации в зависимости от используемой в ней модели жизненного цикла (водопадные и итерационные методологии) добавилась более общая классификация на прогнозируемы и адаптивные методологии.

Выбору методологии разработки программного обеспечения уделяется повышенное внимание: как показывает опыт, без правильной методологии даже небольшие проекты вряд ли могут быть успешными. В настоящее время все больше разработчиков, аналитиков и руководителей  российских проектов начинают это осознавать.

 

Классические методологии разработки

1. Все продукты процессов программной инженерии представляют собой некоторые описания, а именно:

a. Тексты требований к разработке;

b. Согласования договорённостей с заказчиком;

c. Описания архитектуры и структуры данных;

d. Тексты программ;

e. Документацию;

f. Инструкции и т.п.

2. Главными ресурсами разработки ПС являются сроки, время и стоимост ь, которые необходимо правильно использовать на процессах ЖЦ;

3. ЖЦ ПО следует представлять в виде четырёх обобщённых фаз:

a. Концепция (инициация, идентификация, отбор)[2];

b. Анализ(определение);

c. Выполнение (практическая реализация или внедрение, производство и развёртывание, проектирование или конструирование, сдача в эксплуатацию);

d. Закрытие (завершение, включая оценивание).

4. Так как эти фазы определены очень широко, как правило, для каждой категории и подкатегории проекта внутри каждой фазы выделяют несколько подфаз. В общем случае фазы и подфазы не обязательно должны выполняться линейно и последовательно;

5. Для жизненного цикла можно выделить (и применять) понятия модели ЖЦ и методологии (метода):

a. Модель ЖЦ – это концептуальный взгляд на его организацию, что подразумевает описание фаз и принципы перехода между ними;

b. Методология ЖЦ задаёт (описывает):

i.  Комплекс работ по фазам,

ii. Детальное содержание этих работ,

iii. Ролевую ответственность специалистов на всех этапах ЖЦ,

iv. Лучшие практики в рамках модели и методологии, позволяющие максимально эффективно воспользоваться ими.

 

Модели жизненного цикла программного обеспечения

 

Введение

Рассматривается моделирование жизненного цикла программного обеспечения как основа технологичной разработки программ. Представлены разные подходы к моделированию жизненного цикла, отражающие различные представления о назначении такого моделирования. Описываются особенности объектно-ориентированного моделирования жизненного цикла, в том числе и учет непрерывно поступающих требований к разрабатываемому проекту.

Понятие жизненного цикла программного обеспечения появилось, когда программистское сообщество осознало необходимость перехода от кустарных ремесленнических методов разработки программ к технологичному промышленному их производству. Как обычно происходит в подобных ситуациях, программисты попытались перенести опыт других индустриальных производств в свою сферу. В частности, было заимствовано понятие жизненного цикла.

Аналогия жизненного цикла программного обеспечения с техническими системами имеет более глубокие корни, чем это может показаться на первый взгляд. Программы не подвержены физическому износу, но в ходе их эксплуатации обнаруживаются ошибки (неисправности), требующие исправления. Ошибки возникают также от изменения условий использования программы. Последнее же является принципиальным свойством программного обеспечения, иначе оно теряет свой смысл. Поэтому правомерно говорить о старении программ, хотя не о физическом старении, а о моральном.

Необходимость внесения изменений в действующие программы как из-за обнаруживаемых ошибок, так и по причине развития требований приводит по сути дела к тому, что разработка программного обеспечения продолжается после передачи его пользователю и в течение всего времени жизни программ. Деятельность, связанная с решением довольно многочисленных задач такой продолжающейся разработки, получила название сопровождения программного обеспечения.

Исторически развитие концепций жизненного цикла связано с поиском для него адекватных моделей. Как и всякая другая, модель жизненного цикла является абстракцией реального процесса, в которой опущены детали, несущественные с точки зрения назначения модели.

Общепринятая модель

Вероятно, самым распространенным мотивом обращения к понятию жизненного цикла является потребность в систематизации работ в соответствии с технологическим процессом. Этому назначению хорошо соответствует так называемая общепринятая модель жизненного цикла программного обеспечения, согласно которой программные системы проходят в своем развитии две фазы:

• разработка,
• сопровождение.

Фазы разбиваются на ряд этапов (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Общепринятая модель жизненного цикла программного обеспечения

Разработка начинается с идентификации потребности в новом приложении, а заканчивается передачей продукта разработки в эксплуатацию.

Первым этапом фазы разработки является постановка задачи и определение требований. Определение требований включает:

· описание общего контекста задачи,

· ожидаемых функций системы и

· ее ограничений.

На этом этапе заказчик совместно с разработчиками принимают решение о создании системы. Особенно существен этот этап для нетрадиционных приложений.

В случае положительного решения начинается этап спецификации системы в соответствии с требованиями. Разработчики программного обеспечения пытаются осмыслить выдвигаемые заказчиком требования и зафиксировать их в виде спецификаций системы.

Важно подчеркнуть, что назначение этих спецификаций — описывать внешнее поведение разрабатываемой системы, а не ее внутреннюю организацию, т.е. отвечать на вопрос, что она должна делать, а не как это будет реализовано.

Здесь говорится о назначении, а не о форме спецификаций, поскольку на практике при отсутствии подходящего языка спецификаций, к сожалению, нередко приходится прибегать к описанию «что» посредством «как».

Проблемы языка спецификаций не в том, что нельзя (или трудно) строго и четко описать, что требуется в проекте. В большей степени они связаны с необходимостью добиваться и поддерживать соответствие описания «что» нечетким, неточным и часто противоречивым требованиям со стороны внешних по отношению к проекту людей. Нет оснований полагать, что эти люди будут знакомы с «самым хорошим языком спецификаций», что они будут заботиться о корректности своих требований. Задача этапа спецификаций в том и состоит, чтобы описание программы выстроить в виде логически выверенной системы, понятной как для заказчика данной разработки, будущих пользователей, так и для исполнителей проекта.

Ссылки на языки спецификаций:

· https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B7%D1%8B%D0%BA_%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%86%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B9

· http://www.studfiles.ru/preview/5316946/page:20/

· http://allrefs.net/c20/45e6h/p26/

· http://www.intuit.ru/studies/courses/945/237/lecture/6128

· http://sp.cmc.msu.ru/courses/fmsp/msc&sdl.pdf

· http://pandia.ru/text/78/597/34816.php

· http://www.intuit.ru/studies/professional_retraining/945/courses/237/lecture/6116

· http://www.intuit.ru/studies/courses/1041/218/lecture/27257?page=2

· http://5fan.ru/wievjob.php?id=14723

 

 

Прежде чем приступать к созданию проекта по спецификациям, они должны быть тщательно проверены на соответствие исходным целям, полноту, совместимость (непротиворечивость) и однозначность.

Проблемы языка спецификаций не в том, что нельзя (или трудно) строго и четко описать, что требуется в проекте. В большей степени они связаны с необходимостью добиваться и поддерживать соответствие описания «что» нечетким, неточным и часто противоречивым требованиям со стороны внешних по отношению к проекту людей. Нет оснований полагать, что эти люди будут знакомы с «самым хорошим языком спецификаций», что они будут заботиться о корректности своих требований. Задача этапа спецификаций в том и состоит, чтобы описание программы выстроить в виде логически выверенной системы, понятной как для заказчика данной разработки, будущих пользователей, так и для исполнителей проекта.

Разработка проектных решений, отвечающих на вопрос, как должна быть реализована система, чтобы она могла удовлетворять специфицированным требованиям, выполняется на этапе проектирования. Поскольку сложность системы в целом может быть очень большой, главной задачей этого этапа является последовательная декомпозиция системы до уровня очевидно реализуемых модулей или процедур.

На следующем этапе реализации, или кодирования каждый из этих модулей программируется на наиболее подходящем для данного приложения языке. С точки зрения автоматизации этот этап традиционно является наиболее развитым.

В рассматриваемой модели фаза разработки заканчивается этапом тестирования (автономного и комплексного) и передачей системы в эксплуатацию.

Фаза эксплуатации и сопровождения включает в себя всю деятельность по обеспечению нормального функционирования программных систем, в том числе фиксирование вскрытых во время исполнения программ ошибок, поиск их причин и исправление, повышение эксплуатационных характеристик системы, адаптацию системы к окружающей среде, а также, при необходимости, и более существенные работы по совершенствованию системы. Все это дает право говорить об эволюции системы. В связи с этим, фаза эксплуатации и сопровождения разбивается на два этапа: собственно, сопровождение и развитие. В ряде случаев на данную фазу приходится большая часть средств, расходуемых в процессе жизненного цикла программного обеспечения.

Понятно, что внимание программистов к тем или иным этапам разработки зависит от конкретного проекта. Часто разработчику нет необходимости проходить через все этапы, например, если создается небольшая хорошо понятная программа с ясно поставленной целью. Проблемы сопровождения, плохо понимаемые разработчиками небольших программ для личного пользования, являются в то же время очень важными для больших систем.

Такова краткая характеристика общепринятой модели. В литературе встречается много вариантов, развивающих ее в сторону детализации и добавления промежуточных фаз, этапов, стадий и отдельных работ (например, по документированию и технологической подготовке проектов) в зависимости от особенностей программных проектов или предпочтений разработчиков.

 

Каскадная модель

Некоторой более строгой разновидностью классической модели является так называемая каскадная модель, которую можно рассматривать в качестве показательного примера того, какими методами можно минимизировать возвраты.

Характерные черты каскадной модели:

• завершение каждого этапа (они почти те же, что и в классической модели) проверкой полученных результатов с целью устранить как можно большее число проблем, связанных с разработкой изделия;
• циклическое повторение пройденных этапов (как в классической модели).

Мотивация каскадной модели связана с так называемым управлением качеством программного обеспечения. В связи с ней уточняются понятия этапов, некоторые из них структурируются (спецификация требований и реализация).

На рис. 6.3 приведена схема каскадной модели, построенная как модификация классической итерационной модели. В каждом блоке, обозначающем этап, указано действие, которым этап завершается (наименования этих действий отмечены серым фоном). Из рисунка видно, что в этой модели тестирование не выделяется в качестве отдельного этапа, а считается лишь порогом, через который нужно перейти, чтобы завершить этап, точно так же, как и другие подобные действия.

Рис.6.3 Каскадная модель ЖЦ ПО

 

В соответствии с каскадной моделью завершение этапа определения системных требований включает фиксацию их в виде специальных документов, называемых обзорами того, что от системы требуется (описание функций), а спецификация требований к программам — подтверждением выполнения зафиксированных в обзорах функций в планируемых к реализации программах. Кроме того, подтверждение предполагается и на первом этапе, т.е. после определения требований. Это отражает тот факт, что полученные требования необходимо согласовывать с заказчиком.

Результат проектирования верифицируется, т.е. проверяется, что принятая структура системы и реализационные механизмы обеспечивают выполнимость специфицированных функций.

Реализация контролируется путем тестирования компонент, а после интеграции компонент в систему и комплексной отладки проводится аттестация, т.е. проверка-фиксация фактически реализованных функций системы, описание ограничений реализации и т.п.

В ходе эксплуатации и сопровождения изделия устанавливается, насколько хорошо система соответствует пользовательским запросам, т.е. осуществляется переаттестация.

Каждая из указанных проверок может отослать разработчиков системы к повторению любого из ранее пройденных этапов, что иллюстрируется стрелками на рис. 6.3. В то же время, каскадная модель разработана в ответ на требование практики разработки программных проектов, в которых за счет преодоления проверочных барьеров достигается минимизация возвратов к пройденным этапам. Такая минимизация возможна не только в плане количества откатов по схеме: за счет ужесточения проверок разработчики пытаются ликвидировать прямые возвраты через несколько этапов. Соответствующая схема, называемая строгой каскадной моделью, представлена на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Строгая каскадная модель

Поучительно проследить, как в строгой каскадной модели исправляются ошибки ранних этапов. В соответствии с данной схемой разработчики любого этапа в качестве исходных материалов для своей деятельности, т.е. задания на разработку, получают результаты предыдущего этапа, прошедшие соответствующую проверку (в идеале исполнители этапа могут вовсе не знать о более ранних этапах). При проведении работ этапа может быть выяснено, что задание невыполнимо по одной из следующих причин:

• оно противоречиво, т.е. содержит несовместные или невыполнимые требования;
• не выработаны критерии для выбора одного из возможных вариантов решения.

Обе ситуации квалифицируются как ошибки задания, т.е. как ошибки предыдущего этапа. Для исправления обнаруженных ошибок работы предыдущего этапа возобновляются. В результате ошибки либо ликвидируются, либо констатируется невозможность их непосредственного исправления. В первом случае работы этапа, вызвавшего возврат, возобновляются с откорректированным заданием. Второй случай квалифицируется как ошибка более раннего этапа.

Строгая каскадная модель фиксирует два важных момента жизненного цикла:

• точное разделение работ, заданий и ответственности разработчиков этапов и тех, кто, проверяя работы, инициирует переход к следующему этапу;
• малые циклы между соседними этапами, в результате которых до­стигается компромиссное задание.

Первый момент — это шаг к осознанию фактического разделения труда, из которого вполне осуществимо явное выделение технологических и организационных функций, выполняемых на каждом этапе.

В результате появляется возможность постановки задачи автоматизированной поддержки этих функций.

Второй момент можно трактовать как совместное выполнение работ соседних этапов, т.е. их перекрытие. Однако в рамках каскадной модели эти обстоятельства отражаются лишь косвенно. Продуктивность явного включения их в качестве элементов модели жизненного цикла демонстрируется в следующем разделе.

 

Лекция 6 Методологии разработки ПО и модели жизненного цикла (часть1)

Методологии разработки ПО

Методология — это система принципов, а также совокупность идей, понятий, методов, способов и средств, определяющих стиль разработки программного обеспечения.

Методология — это реализация стандарта. Сами стандарты лишь говорят о том, что должно быть, оставляя свободу выбора и адаптации.
Конкретные вещи реализуется через выбранную методологию. Именно она определяет, как будет выполняться разработка. Существует много успешных методологий создания программного обеспечения. Выбор конкретной методологии зависит от размера команды, от специфики и сложности проекта, от стабильности и зрелости процессов в компании и от личных качеств сотрудников.

Методологии представляют собой ядро теории управления разработкой программного обеспечения. К существующей классификации в зависимости от используемой в ней модели жизненного цикла (водопадные и итерационные методологии) добавилась более общая классификация на прогнозируемы и адаптивные методологии.

Выбору методологии разработки программного обеспечения уделяется повышенное внимание: как показывает опыт, без правильной методологии даже небольшие проекты вряд ли могут быть успешными. В настоящее время все больше разработчиков, аналитиков и руководителей  российских проектов начинают это осознавать.