Уровни и методологии разработки программного обеспечения

Разработка программного обеспечения – сложная задача. Она включает несколько этапов, которые могут проходить параллельно и последовательно. Это комплексный процесс, где главная задача - получение продукта, способного удовлетворять запросы пользователя.

На практике больше половины IT-проектов по разработке ПО заканчивается провалом. Причина – неправильная интерпретация бизнес целей, ошибки в расстановке приоритетов. Чтобы исключить риски, возникающие в ходе создания программ и приложений, важно действовать последовательность, поэтапно. Для этого есть методология, помогающая избежать подводных камней на всем пути.

Значение методологии при разработке ПО

Методология разработки программного обеспечения - последовательность действий со стороны разработчика, его команды, приводящая к достижению той цели, которая поставлена. Так специалисты лучше понимают цели, задачи проекта, критерии результата. Такая методология имеет аббревиатуру SDLC (Software development lifecycle). В переводе это значит «жизненный цикл разработки программного обеспечения»

Любая программа обязана решать задачи эффективно. В этом заключается главная сложность. Здесь учитывают разные факторы - от целевой аудитории до интерфейса, который должен быть простым, понятным. На первом этапе существует только концепция, некая идея. Выполняют поиск инвестиций, подбирают команду. Затем переходят к перечню функций, которыми должен обладать готовый информационный продукт.

Жизненный цикл и этапы методологии программного обеспечения

Ни один разработчик ПО не может точно предугадать окончательный результат своей идеи. Зачастую небольшая идея по улучшению перерастает в программу, которая становится функциональной, решает массу задач. Примеры - известные социальные сети, мессенджеры. Сеть Facebook (Meta) первоначально задумывалась Марком Цукербергом и его друзьями в 2004 году как удобное средство общения между студентами. Однако сегодня при помощи данного ресурса решается масса задач, хотя на первоначальном этапе разработчики не могли представить себе такого развития событий.

Существует жизненный цикл любого программного обеспечения вне зависимости от его типа, модификации. По сути это определенная схема с этапами, через которые проходит ПО. Все начинается с идеи, а оканчивается исчезновением продукта с рынка. Соответственно, после релиза работа над приложением не оканчивается. Обновления, доработки происходят постоянно. Сами пользователи являются свидетелями этого процесса, наблюдая за изменениями интерфейса, расширением функций ПО.

Современные технологии разработки программного обеспечения – это система инженерных принципов. Они применяются с целью создания софта и базируются на методологии. Выделяют 5 базовых этапов создания программного продукта:

• Ознакомление с требованиями заказчика. Встреча с клиентом, обсуждение параметров и функций ПО. Зачастую заказчик плохо осознает, какие данные требуются разработчикам для создания программы. Это осложняет работу. Несмотря на это, нужно добиться полного понимания того, чего хочет клиент.
• Проектирование, создание архитектуры компонентов. Специалисты составляют схему информационной базы. Подбирают паттерны (шаблоны проектирования), выстраивает архитектуру софта.
• Разработка программного продукта (ПП). Программисты распределяют задачи и функции. Пишут код. Анализируют результат. Фиксируют все действия документально.
• Тестирование. На данном этапе специалисты тестируют работу софта. Выполняют проверку на соответствие критериям заказчика. Совместимость разных компонентов между собой.
• Пресс-релиз, выпуск готового продукта. После выпуска, специалисты отвечают за поддержку ПП, исправляют ошибки, расширяют функционал.

Зная принципы, паттерны и методологии разработки программного обеспечения, можно избежать недочетов. Ускорить процедуру работы над проектом. Современный софт должен быть гибким, оставлять за собой возможность модернизации, внедрения новых элементов для расширения функциональности. Важный фактор - совместимость с другими программными комплексами. Это стараются учитывать при написании любой программы вне зависимости от сложности.

Принципы создания ПО

Под принципами разработки ПО подразумевают набор рекомендаций, правил, используемых при написании исходного кода. Выделяют такие принципы:

• Бритва Оккама (Occam’s Razor). Не стоит создавать лишние сущности без прямой необходимости. Прочими словами, не стоит выделять одну строчку в отдельный метод. Код будет усложняться.
• Не повторяйся! (Don’t Repeat Yourself). Не стоит повторять один и тот же код в разных местах. Для этого создают отдельный метод.
• Вам это не потребуется (You Aren’t Gonna Need IT). Не стоит сразу оснащать программу сложным функционалом. Лучше действовать последовательно: от простого к сложному.
• Избегайте преждевременной оптимизации (Avoid Premature Optimization). Выполнять оптимизацию следует в конце. Если производить работу на первоначальном этапе, это займет много ресурсов.
• Закон Деметры (Law of Demeter). Классы должны быть самостоятельными и выстраиваться иерархически. Следует разделять области ответственности – отделять внутреннюю среду от внешней среды.

Применяя данные принципы, можно добиться удобства исходного кода, его читаемости и простоты. Это важно для будущей оптимизации, модернизации программы, добавления новых функций.

Основные модели при разработке ПО

При изучении методологии разработки программного обеспечения стоит подробней остановиться на методах, которые при этом применяются.

Каскадная модель (Waterfall)

Наиболее популярный метод анализа и постановки задачи. Далее приступают к проектированию, написанию кода и так далее. Используется принцип «водопада». К следующей задаче приступают только после полного выполнения предыдущей.

Система подразумевает удобное управление. Единственное, при создании такого проекта возникают сложности с правками и корректировками. Ведь окончательный результат клиент видит только на последнем этапе разработки.

Модель лучше всего подходит для проектов с малыми сроками реализации. Если же проект большой, могут возникнуть сложности, что увеличит бюджет. К достоинствам каскадной модели относят:

• Точное соблюдение сроков.
• Легкость тестирования, для чего не требуется высокая квалификация.
• Доступное управление.
• Минимизация ошибок в малых проектах.

Все роли четко распределяются с самого начала. Дизайн, разработка, контроль качества, тестирование, кодирование, развертывание, обслуживание. Из недостатков выделяют сложность исправления критических ошибок. Чем подробнее составляется документация, тем дольше разрабатывается ПО.

V-образная модель

В основе данного метода лежит тестирование. Его выполняют после каждого этапа. Литера «V» обозначает 2 главных принцип – validation и verification (утверждение и подтверждение). Таким образом, главной частью всего технического процесса является тестирование.

V-образная модель подходит проектам, где точность имеет первостепенное значение. Она подразумевает подход с четко определенными функциями и ролями. Тесты выполняются на этапе дизайна, написания кода, по мере добавления новых компонентов. Чаще всего такая методология применяется для небольших, но ответственных проектов: ПО для атомных электростанций, больниц, систем безопасности. Достоинства:

• Минимизация возникновения ошибок.
• Легкость практической реализации.
• Четкость документирования на всех этапах.
• Проверка работоспособности кода на каждом шаге.
• Создание тест кейсов.

Для реализации методологии требуются специалисты с повышенным уровнем квалификации. При допущении ошибки, вернуться к предыдущему этапу будет сложнее. Метод не применяется для проектов с быстро меняющимися техническими требованиями.

Спиральная модель (Spiral Model)

Разработка программного обеспечения выполняется по принципу частичной реализации и поэтапного выхода на рынок. В основе подхода внимательный анализ рисков. Его выполняют на каждом этапе, что позволяет также получить обратную связь. Модель визуально можно сравнить со спиралью, в которой каждый круг представляет собой определенную фазу. Каждая из фаз состоит из 4-х компонентов:

• Анализ требований. Выявление цели и задач, которые актуальны на данном этапе.
• Прототипирование с анализом рисков. Здесь специалисты находят наилучший способ удовлетворения желаний заказчика. Анализируют риски, сводят их к минимуму. Находят оптимальный прототип, который сочетается с предыдущим.
• Разработка информационного продукта. Инжиниринг и реализация задач, которые были запланированы на предыдущих этапах.
• Планирование дальнейшего этапа. Готовое ПО отправляется заказчику. Получение обратной связи от клиента. Анализ выполнения работы, оценка эффективности выполненных действий.

Главное преимущество спиральной модели - увеличенные шансы на успешное достижение цели. Это обуславливается своевременным анализом рисков на каждом из этапов. При необходимости требования могут меняться между циклами. Метод подразумевает своевременное получение обратной связи от клиента на ранних этапах. Из недостатков метода выделяют необходимость работы с большим объемом документации.

Эволюционное прототипирование

Разновидность каскадной модели, где проект проходит несколько традиционных фаз. Продукт дорабатывается, корректируется на основе обратной связи от заказчика. При разработке может применяться несколько прототипов. Это снижается до минимума недочеты, ошибки. Готовый продукт максимально соответствует желанию клиента. Из достоинств выделяют:

• Получение отзывов пользователей даже на ранних этапах.
• Своевременное внесение изменений в программу на основе обратной связи.
• Оперативное адаптирование к меняющимся требованиям.
• Повышенные шансы на реализацию проекта.

Из минусов выделяют необходимость разработки несколько прототипов. Это влечет за собой увеличенный финансовый бюджет, затраты сил и времени.

Общая методология гибкой разработки Agile

При анализе основных практик и методологий разработки программного обеспечения нельзя обойти стороной Agile. Это способ разработки программного обеспечения, который подразумевает использование разных методов. Главный принцип – гибкий подход на основе взаимодействия, которое происходит внутри кросс-функциональных команд. Для лучшего понимания Agile рассмотрим этапы разработки ПО, которые им предусматриваются:

• Разработка плана, где специалисты выбирают функционал.
• Анализ предъявляемых требований.
• Создание подходящего дизайна.
• Кодирование и внедрение.
• Проверка кода на корректную работу (тестирование).
• Передача готового ПО клиенту.

При помощи гибкой методологии Agile специалисты лучше приспосабливаются к изменениям. Планирование осуществляется с укороченными циклами. Лучше всего метод подходит для проектов с неопределенными целями. Для реализации такого подхода разработаны разные техники. Среди них выделяют:

Kanban. Система, где имеется виртуальная доска с задачами. Они выполняются в любом порядке.

Scrum. Подход, в основе которого активное общение, сотрудничество между всеми специалистами. Это дает гибкость, улучшенное информирование всех участников проекта.

RUP. Система с фазами планирования, возможностью построения новых итераций программного обеспечения. Подход ориентирован на поиск оперативных решений.

Особенности методологии Devops

Это новый подход к разработке программного обеспечения. В его основе лежит четкое взаимодействие между всеми специалистами, которые участвуют в проекте. Все IT специалисты делятся на 3 большие группы:

• Dev. программисты, которые пишут код.
• QA/QC. тестировщики, задача которых – выявления ошибок.
• Ops. Инженера, поддерживающие инфраструктуру и запускающие программы на сервера..

При классическом подходе специалисты работают без тесного взаимодействия друг с другом. Это влечет сложности - задержки по времени, простои, недопонимания. Чтобы решить проблемы была разработана методология DevOps. В ее основе – системный подход и тесная взаимосвязь между всеми категориями разработчиков.

Заключение

Современная методология включает разные уровни разработки программного обеспечения. Это обуславливается разными принципами, лежащими в основе методов при разработке программ и приложений. Каждый подход имеет свои плюсы, минусы, которые следует учитывать. Выбор методологии обуславливается типом проекта (легкий, средний, сложный), уровнем подготовки разработчиков, бюджетом и временем, которое выделяется на работу.