Методологии разработки ПО: Agile

GeekBrains уже рассказывал о «Водопаде» (Waterfall), на очереди — Agile: познакомимся с этой схемой, по которой организуют работу многие коллективы программистов.

В феврале 2001 года семнадцать человек — крупные IT-специалисты и разработчики — собрались на горном курорте в штате Юта. Отдохнули, пообщались и составили небольшой документ — Agile-манифест.

Он стал новацией в разработке программного обеспечения и положил начало ряду практических подходов к программированию. Классической методологии «Водопад» пришлось потесниться.

Гибкость во всем

С английского agile переводится как «подвижный, быстрый, проворный». Но в русской IT-лексике за этой группой методологий закрепилось определение «гибкие». Agile-подход динамично организует программирование, постоянно адаптируя проект к новым обстоятельствам и требованиям.

Не углубляясь в детали, вспомним, как устроена разработка по методологии Waterfall:

1. Выдвигаются требования к ПО, разрабатывается техническое задание (ТЗ).
2. Поставленные задачи воплощаются в коде.
3. Выполняется тестирование.
4. Готовое ПО внедряется в работу.

Теоретически в Waterfall возможен возврат на предыдущие ступени — например, если оказывается, что ту или иную задачу невозможно выполнить по техническим причинам. В этом случае ТЗ пересматривают, но это скорее чрезвычайная ситуация. В норме конечный продукт должен идеально соответствовать требованиям, целям и задачам, которые были сформулированы до разработки.

В Agile-методологии в приоритете не исходные установки, а актуальные потребности пользователя. Постоянно вносить изменения в ТЗ, даже в самый разгар разработки, для Agile нормально. В гибкой методологии не предусмотрен предварительный генеральный план — напротив, программный продукт пишется практически экспромтом.

Разработка проходит через ряд циклов — итераций. Каждая итерация — это фактически отдельный проект, где разрабатывают фрагмент программы, улучшают функциональность, добавляют новые возможности.

Чтобы понять, как это работает, представим коллектив разработчиков, создающих аудиоплеер. Уже написан костяк программного кода: интерфейс и базовый функционал. Программа умеет воспроизводить файлы формата MP3, WAV и OGG. Но пользователи предлагают добавить проигрывание CD-дисков и подключить горячие клавиши, чтобы быстро управлять плеером.

Начинается новая итерация разработки. Коллеги-программисты собираются на короткое совещание: обсуждают задачи, распределяют их и вырабатывают способы решения. Один из разработчиков предлагает добавить воспроизведение онлайн-радио.

Следующий этап — разработка — может занять от нескольких дней до недель. Создается программный код, интегрируется в продукт, выполняется тестирование. Когда новая функциональность полностью готова к работе, компилируется очередная версия программы и исполняемый файл отправляется к пользователям.

На этом итерация завершается — и начинается новый виток разработки.

Идеи и принципы

Гибкая методология — не единый подход к разработке, а набор идей и принципов, на которых основаны конкретные практические решения. Можно считать это особой философией, которая задает вектор, а не предписывает действия. Эти идеи и принципы были впервые сформулированы в Agile-манифесте.

Четыре центральных идеи Agile Manifesto

• Люди и взаимодействие важнее, чем процессы и инструменты.
• Работающее ПО важнее, чем исчерпывающая документация.
• Сотрудничество с заказчиком важнее, чем согласование условий контракта.
• Готовность к изменениям важнее, чем следование первоначальному плану.

12 принципов Agile

1. Задача высшего приоритета — регулярно и как можно раньше удовлетворять потребности заказчика, предоставляя ему программное обеспечение.
2. Учитывать, что требования могут измениться на любом этапе разработки. Если изменения быстро вносятся в проект, заказчик может получить конкурентные преимущества.
3. Выпускать версии готовой программы как можно чаще — с промежутком от двух недель до двух месяцев.
4. Ежедневно вместе работать над проектом — разработчикам и заказчикам.
5. Поручить работу мотивированным профессионалам. Обеспечить поддержку и условия, довериться им — и работа будет сделана.
6. Общаться напрямую — это самый эффективный способ взаимодействия внутри команды и вне ее.
7. Считать главным показателем прогресса работающий продукт.
8. Поддерживать постоянный ритм работы — касается и разработчиков, и заказчиков.
9. Уделять пристальное внимание техническому совершенству и качеству проектирования — это повышает гибкость проекта.
10. Минимизировать лишнюю работу.
11. Стремиться к самоорганизующейся команде — в ней рождаются наиболее эффективные и качественные решения.
12. Всем участникам команды — постоянно искать способы повышать эффективность работы.

Но руководствуясь только этими идеями и принципами, выстроить рабочие процессы нельзя. Поэтому принято считать, что Agile — это класс, в рамках которого существует ряд прикладных методологий.

Scrum

Вообще-то Scrum появился еще до того, как сформировался манифест Agile. Но его принципы хорошо укладываются в концепцию гибкой методологии, поэтому принято причислять его к этому семейству.

Впервые термин прозвучал в 1986 году. Японские исследователи Икуджиро Нонака и Хиротака Такеучи в статье The new New product development game сформулировали принципы, позволяющие быстрее создавать новый продукт. Среди условий такой разработки назвали самоорганизующуюся команду специалистов, их полную свободу в творчестве и работе — без ограничений со стороны топ-менеджмента. Этот подход авторы описали так:

«Это как оставить всех сотрудников на втором этаже и убрать лестницу, а потом сказать: прыгайте или делайте что угодно — решение за вами. Экстремальные условия рождают творческий подход!»

Руководство ставит перед командой задачу и, возможно, сообщает сроки, но не дает конкретных указаний — рабочая группа самостоятельно ищет решение.

Главное для Scrum-подхода — особая динамика работы, когда команда постоянно обсуждает, как сделать продукт лучше. Такой ритм авторы сравнивают с регби: игроки передают мяч друг другу, но при этом команда движется по полю как единое целое, достигая общей цели. Из регби и пришел термин «скрам» — это схватка из-за мяча.

Методика, предложенная Нонака и Такеучи, нашла применение в IT-сфере, разработке инженерных решений в машиностроении, электронике. В 90-х Scrum оформился как проработанная и цельная методология, оброс конкретными приемами, помогающими с нуля наладить работу команды. Благодаря Кену Шваберу и Джеффу Сазерленду Scrum пришел в IT и приобрел популярность среди разработчиков — некоторые даже считают эту методологию революционной.

Командный дух

В команде, работающей по принципам Scrum, нет внутренней иерархии: ни руководителей, ни подчиненных, ни указаний-приказов. Есть два особых члена группы: product owner — владелец продукта, и scrum master — скрам-мастер.

Product owner лучше всех знает, каким должен быть продукт. Зачастую это заказчик, его представитель или сотрудник, ответственный за взаимодействие с клиентом. Он должен ясно понимать, что именно требуется конечному пользователю программы. Все пожелания и предложения по функциональности и внешнему виду продукта (в Scrum они называются stories — истории) он заносит в специальный список — Product Backlog. Бэклог формируется до старта разработки и по ходу постоянно пополняется. Здесь же указывают приоритеты доработок.

На скрам-мастере лежит ответственность за сплоченную работу коллектива. Он не начальник команды, но делает все возможное, чтобы разработка шла в постоянном темпе, каждый участник был вовлечен и мотивирован, а важные детали не оставались без внимания.

Рывок! Еще рывок!

Работа над программой в Scrum, как и в Agile в целом, разделена на итерации. Здесь любят спортивную терминологию: эти отрезки разработки называют забегами или спринтами. Каждый начинается с того, что команда сообща определяет, какие именно истории из списка владельца продукта она сможет реализовать на этом спринте. Выбранные идеи переносятся в отдельный список — sprint backlog. Фиксируется цель: что конкретно команда сможет продемонстрировать пользователю в итоге. Задачи распределяют, и начинается забег.

Как и на матче регби, в скрам-разработке ситуация меняется быстро: пользователь может передумать или изменить требования, а Agile трепетно относится к его пожеланиям. Поэтому скрам-мастер собирает короткие ежедневные совещания — скрамы. Каждый участник рассказывает о своих успехах и неудачах, остальные могут предложить новые пути решения проблем. Задачи корректируются, спринт продолжается.

В конце забега результаты демонстрируют владельцу продукта. И немедленно начинают новый спринт — очередную итерацию цикла разработки.

Важно помнить, что в итоге скрам-забега пользователь получает готовую версию программы: можно запускать и работать. На ранних этапах проекта программа может быть способна только вывести сообщение «Hello, world!». Но даже самый первый спринт должен дать результат: программа уже есть и она запускается.

XP — программируем экстремально!

Речь не о Windows XP. Под этой аббревиатурой скрывается еще одна методология из класса Agile: eXtreme Programming — экстремальное программирование. Ее придумал разработчик Кент Бек, развивали Уорд Каннингем, Мартин Фаулер и другие. Это набор простых принципов и практик, которые помогают наладить эффективную работу.

Экстремальное программирование не предлагает разработчикам писать код, сидя в бассейне с пираньями, или отлаживать его, скатываясь  с горы. Авторы методологии делают интенсивнее приемы обычного программирования, чтобы повысить их продуктивность.

Вспомним, как работает классический разработчик. Он тщательно продумывает, планирует, а затем пишет фрагмент программы — работающий блок или функцию. Тестирует ее, отлавливает баги, устраняет их, снова проверяет и исправляет… Потом передает завершенный код на проверку тестировщикам или коллегам-программистам. Когда накапливаются изменения, их сводят воедино и создают работающую версию программы.

В экстремальном программировании все эти принципы доведены до предела. Нет времени объяснять — нужно делать! Планируют на короткий срок. Итерации разработки максимально сжатые. Чем быстрее выйдет рабочая версия — тем лучше. Реализуется самое простое из решений, а код пишется и тестируется параллельно.

Экстремальные практики

Как и в других Agile-методологиях, в XP чем итерации короче, тем лучше. Если доработку можно выполнить за один день — нужно так и сделать. Но вряд ли пользователю захочется ежедневно обновлять версию своей рабочей программы. Максимальный срок в XP — месяц. Так что в среднем итерация длится две недели.

В начале каждого цикла разработчики устраивают общее собрание — представителя заказчика тоже приглашают. Совместно решают, какую функциональность будут реализовать. За основу берутся пользовательские истории — то есть задачи и требования — с учетом их значимости.

Важное условие в XP — реализуется самое простое из возможных рабочих решений и его исполнений, соответствующих заданным условиям. Не создается лишнего: никаких «примочек на будущее», которые могут понадобиться позже, но не нужны прямо сейчас. На последующих этапах функциональность решения можно расширить и доработать, но об этом разработчик будет думать, когда потребуется.

Есть риск: примитивное техническое решение, которое успешно работало на первых порах, может стать проблемой, когда программа начнет развиваться и потребуется более продвинутая функциональность. Это может показаться минусом технологии: XP не любит планировать на отдаленную перспективу, предпочитая оперативно перестраиваться на ходу. Но на практике редко возникают ситуации, когда работающий код надо переписать с нуля. Их смогут предвидеть опытные профессионалы, которые работают в agile-командах.

Вопросы такого порядка решает и рефакторинг — еще одна практика экстремального программирования. Суть — регулярно пересматривать и улучшать код, а цель — сделать программу быстрее и надежнее. Разработчики убирают задвоенные фрагменты кода, упрощают его, приводят к единым стандартам проекта.

Другая полезная практика — постоянная коллективная работа. XP подразумевает тесное сотрудничество и взаимопомощь. Разработку ведут в группах по десять человек, которые активно обмениваются информацией. Практикуется парное программирование: один разработчик создает модуль, второй наблюдает.

Парное программирование — одна из полезных практик XP

Может показаться, что подход расточительный: фактически получается, что программисты напишут в два раза меньше кода, чем если бы каждый работал над своим фрагментом программы. И исследования показывают, что парное программирование продвигается на 15 % медленнее, чем аналогичная разработка одним специалистом.

Но есть и преимущества. Недочеты устраняются на самом раннем этапе — фактически еще до того, как модуль будет впервые запущен. Напарник может подсказать полезный прием или предложить более простой и эргономичный способ решения задачи — то есть рефакторинг идет сразу за созданием кода. По данным исследований, при работе вдвоем ошибок становится на 60 % меньше. И сохраняется преемственность кода — не возникнет ситуация, когда «только Вася знает, как работает эта функция, а он в отпуске».

Принципиально, что код — общее достояние команды. Никто не может единолично знать модуль программы или владеть им.

Поэтому важна стандартизация кодирования, единообразное оформление: соблюдать правила именования переменных и классов, использовать одни приемы программирования.

XP требует постоянной интеграции кода, то есть регулярного и частого обмена написанными и отлаженными модулями. Части программы могут быть взаимозависимы, и чтобы исключить внутреннюю несовместимость, у всех участников проекта должен быть доступ к самым актуальным версиям модулей.

Переработку XP не поощряет: требует от программистов неукоснительно соблюдать рамки 40-часовой рабочей недели. Никаких «я только допишу эту функцию»! Если не умеете переключаться и отдыхать — скоро не сможете и продуктивно работать.

Экстремально — не значит плохо

Если правильно применять практики экстремального программирования, эта методика обеспечивает эффективное взаимодействие всех сотрудников, обмен опытом и стабильный рост профессионального мастерства, высокую продуктивность.

Есть и подводные камни: практики XP требуют конкретных навыков и твердой самодисциплины. При парном программировании важна вовлеченность обоих разработчиков и взаимное уважение. Если один считает себя мастером, а напарника — новичком, не прислушивается к советам и не снисходит до объяснений, пользы от такого сотрудничества не будет. Напарник, который не отслеживает код, а занимается своими делами, тоже ставит крест на парном программировании. Суть практики в том, чтобы работать вместе — передавая клавиатуру, устраивая мозговые штурмы, обмениваясь мнениями.

Экстремальное программирование не предписывает, как действовать в конкретной ситуации. Если решение задачи для всех очевидно и написать код не составит труда — нет реальной необходимости в парном программировании. Если на часах 18:00, а вам осталось дописать двадцать строк кода — можно не откладывать на завтра. Методология не заменяет здравый смысл!

Никакого волшебства

Гибким методологиям приписывают невероятные достижения и чудодейственные свойства решать любые проблемы разработки. Но в действительности ничего фантастического в них нет. Это хорошие инструменты: если ими грамотно пользоваться, они могут сделать рабочие процессы быстрыми и эффективными, а еще мотивировать членов команды трудиться творчески и развиваться.

Agile-методологии предъявляют высокие требования к профессионализму, квалификации и настрою специалистов. Важна сплоченность коллектива, взаимное уважение и обмен опытом. Экстремальные практики не научат плохого программиста гениально кодить, Scrum не поможет конфликтному специалисту влиться в коллектив.

Вы можете сказать, что уже работали по похожей схеме, хоть и не знали об Agile. Для разработчика естественно писать код небольшими фрагментами, время от времени собираясь с коллегами у кофейного автомата, чтобы обменяться мнениями и информацией. Разумно разбивать разработку на итерации, в ходе которых устранять баги и добавлять фичи, а в конце выкатывать новую версию. В этом прелесть методологий Agile: они интуитивно понятны и близки каждому программисту.

Преимущества Agile

1. Программный продукт готов к использованию на самых ранних этапах его разработки, пусть и не с полной функциональностью.
2. Разработчики постоянно в контакте с заказчиком и пользователем и всегда знают, что именно требуется от программы, могут оперативно реагировать на новые потребности пользователя и пожелания к продукту.
3. Нет жестких рамок, поэтому программный продукт постоянно изменяется и улучшается, становится эффективнее и привлекательнее для пользователя.

Заказчик и пользователь в этой схеме выступают не столько как инвесторы, сколько как партнеры и идейные вдохновители. И это оправдано — не всегда программист ясно представляет, что именно хочет получить пользователь. Но и он, далекий от разработки, понятия не имеет о возможностях, которые может получить с помощью программы, какие процессы можно автоматизировать и на каком уровне. Объединив усилия и общаясь, пользователь и разработчик способны создать продукт, превосходящий аналоги по эффективности и эргономичности.

Нет заранее и подробно сформулированного технического задания — значит, разработчик может решить задачу творчески. Но не слишком — пользователь не позволит ему оторваться от реальности и наплодить ненужного кода. Каждый фрагмент программы будут обсуждать и продумывать совместно.

Темная сторона силы: недостатки Agile

Не факт, что программа когда-нибудь будет завершена.

Серьезно. После каждой итерации и у разработчика, и у пользователя будут возникать новые идеи, как сделать продукт еще мощнее и полезнее. Разработка грозит растянуться на годы.

Но если вы планируете долговременное сотрудничество с заказчиком и он готов платить за все время разработки — почему нет?

Пользователь требует все и сразу.

Большинство участников проекта со стороны пользователей могут на ранних этапах сформулировать множество требований к программе и будут ожидать, что все они будут реализованы в ближайших итерациях. Значительная часть требований получит наивысший приоритет — так что разработчику предстоит определять, какие задачи выполнить сейчас, а какие — отложить. А пользователи будут недовольны: они хотят все и сразу.

Работа над проектом требует не только профессионализма разработчика, но и сознательности пользователя. А спросите у программистов, часто ли им встречались адекватные, понимающие пользователи.

«Золотые пользователи»

Если в обсуждении участвуют несколько заказчиков (пользователей), их вклад в проект часто разномасштабный. Кто-то более внимателен и вносит много предложений, а другой сидит молча. Обсуждение проекта с широким охватом может и вовсе проходить на форуме.

Фактически это приведет к тому, что небольшая группа активистов будет уводить разработку по интересному лично им пути, формировать программу под себя. Мнения других пользователей уйдут в тень.

Строительство без чертежей

Еще одна проблема, на которую обращают внимание критики гибких методик — отсутствие генерального плана, концепции программы, единой структуры. Код такого программного продукта может напоминать небоскреб, который построили без чертежей и плана коммуникаций. Решения о нововведениях принимаются буквально на ходу, о долговременном планировании и речь не идет. В результате оказывается, что уже реализованные участки кода не вписываются в архитектуру, которую подразумевает новая функциональность. Их приходится дорабатывать и добавлять «костыли», а то и переделывать.

С каждой новой итерацией количество «подпорок» нарастает катастрофическими темпами, делая внутреннюю структуру программы нелогичной и малоэффективной. А тестирование на каждом этапе проводится только для вновь созданной или доработанной функциональности. Так что нельзя поручиться, что поправив код в одном месте, не сломаешь в другом.

Постоянная спешка

Ритм работы в Agile не располагает к медитации. Нововведения изобретаются на лету, реализовывать тоже надо быстро, реагировать моментально и действовать оперативно. Нет времени обдумывать все аспекты, неторопливо взвешивать за и против.

Это сказывается на качестве кода: бывает, фрагменты программы пишутся по принципу «и так сойдет», без попыток сделать их более изящными или эффективными. Разработчик осознает, что такой код годится только как временное решение, но вернуться и переписать получается редко. Работает — и хорошо.

До тех пор, пока работает…

Несмотря на критику, гибкая методология разработки успешно используется при создании программных продуктов.

Кому подойдет Agile

Методологии класса Agile хорошо себя покажут, если:

• В вашей команде работают опытные и квалифицированные специалисты, умеющие действовать сообща и помогать друг другу.
• У заказчика нет ясного представления, как должна выглядеть программа, но он готов участвовать в совместной работе, чтобы развивать и улучшать продукт.
• Сфера применения продукта постоянно меняется, часто возникают новые потребности и задачи.
• Нет конкретных сроков, к которым продукт должен быть завершен, и жестких ограничений бюджета.
• Работоспособную программу необходимо получить как можно скорее.

Такие условия могут сложиться, например, при работе над стартапом. Он подразумевает инновации в конкретной области, и важно успеть занять нишу, выдав работающий продукт. При этом нет долгосрочных прогнозов о том, в каком направлении будет развиваться проект.

Больше методологий богу методологий!

Мы рассмотрели Scrum и XP, но класс Agile включает и другие методологии. Есть любопытные подходы и вне Waterfall и Agile. Продолжим в следующей статье.