从敏捷的业务目标论软件开发
文/何勉
敏捷已成为软件开发领域的潮流，但单纯为迎合潮流去实施敏捷是不负责任的。开发方法和实践必须服务于业务成功，作为业务导向的敏捷实施成功的前提，首先必须问的问题是：通过敏捷实施要达成的业务目标是什么？为达成这些目标需要做到什么？如何做到？本文将从业务目标出发，分别从这三个方面展开讨论。
提高组织的响应能力
每一次软件产品的开发都是一个创造的过程，预知一切是不可能完成的任务。
首先，商业环境和市场的需求处于变化之中。Jonathan Rasmusson在The Agile Samurai一书中陈述了三个关于需求的简单事实：一、不可能在项目开始的时候收集到所有的需求；二、不管你收集到什么样的需求，它一定会发生变化；三、要做的功能，一定会超过时间和金钱允许的范围。加之，商业环境的不断变化，在项目的初始阶段固定所有需求，只是一个有害无益的幻觉。
其次，技术环境以及团队对技术的认识处于变化之中。软件产品的开发是一个探索和发现的过程。项目启动时，团队不可能建立对业务领域、遗留代码、实现技术、工具等方面的完整认知，处于对项目最无知的状态。随着开发的进展，团队不断积累关于业务和技术的知识，并做出相应调整，加之技术环境的不断变化，使得在项目的初始阶段就确定所有的技术方向和实现方案，既不合理也不经济。
不确定性是软件开发的固有属性。这既是一个挑战，也是一个机会。传统的管理和技术手段不再适用，不能把握不确定性，适应用户的需求，就会被市场抛弃；同时，不确定性也意味着无限的可能性，掌控不确定性就意味着把握了赢得市场竞争的机会。敏捷软件开发正是要构建组织适应不确定性的能力。《精益和敏捷开发大型应用指南》一书的作者Bas Vodde曾经这样定义敏捷软件开发的完美愿景—“构建组织能够随时在没有额外成本的前提下、交付产品或改变方向的能力”。在本文中，这被称作“响应能力”，并把它定义为：
响应能力—软件开发组织在尽量小的额外开销的前提下，通过随时交付，或改变方向来准确、即时地响应市场变化的能力。
“响应”是组织对外部（市场和用户）所做出的反应，具体包括：交付产品，当市场需要时向客户交付已完成的工作；改变方向，当市场需要，或组织策略发生变化时，做出针对性的调整。
“响应能力”指做出这种反应的能力，具体指标有：即时，在用户需要时随时做出反应；准确，应对市场的真实需求；低额外开销，不应该产生过多正常开发之外的成本，如返工和额外测试或牺牲产品质量等。
在网络社会，话语权越来越多地为用户所掌握，不确定性正在从事物背后的规律，变成被市场供需双方普遍接受的事实。面对不确定性，拒绝和避免它不再是一个选项，唯有打造适应它的响应能力，对于软件开发这类创造活动尤其如此。从业务角度来看，实施敏捷软件开发的首要目标正是要打造组织的响应能力。
改善协作
想象一个软件开发组织，它和市场紧密连接，可以随时交付完成的工作或调整方向，对市场做出准确的反应，这样的组织必然会在市场竞争中占据优势。响应能力是所有软件开发组织所期望具备的，但真正能做到的却很少。究竟是什么影响了组织的响应能力。从内部看，主要是堆积的“在制品”，和技术及学习“债务”。从外部看主要是和市场的连接程度，也即研发团队和业务人员、用户的协作。以下将分别分析这三个方面对组织响应能力的影响。
“在制品”是响应外部变化的负担
所谓“在制品”（Work In Progress，WIP），是指已经开始但未完成（可以向最终用户交付）的工作。主要包括：未实施的决策、未实现的设计、未集成的编码和未验证的系统。
图1是一个典型的瀑布开发模型，需求阶段产出系统的全部需求规格说明；分析设计阶段产出整个系统的架构和详细设计；测试验证前完成所有的代码。这些都属于不可交付的“在制品”，在整个开发过程中，都无法交付软件以响应客户的需求。另外，在项目开发过程中，任何需求的变更，都意味着对“在制品”的返工，例如在编码结束时需求发生了变化，意味着前期的需求分析、架构和详细设计，以及编码都要进行返工，这引入了需求变更的额外成本。因为这些原因，团队无法在较低额外开销的情况下，随时向客户交付产品或改变方向，其响应能力必然是受限的。
图1 瀑布模型下的在制品及其影响
如图2所示，理想的迭代模式下，“在制品”仅仅存在于迭代之内。团队在迭代开始时，计划一部分需求，迭代结束时产生可交付的软件，清空所有的“在制品”。这样的模式为提升组织的响应能力提供了可能，1）迭代结束时软件是可交付的，可以通过交付它们来响应市场的需要。2）每个迭代开始前，都可以对产品的功能需求和规划做出调整，响应市场、用户及相关各方的反馈。而且因为迭代结束时“在制品”的数量为零，不存在对“在制品”的返工成本。
图2 理想的迭代开发模型
即使是迭代开发，大部分团队并不能做到迭代产出物的直接可交付。如图3所示，在一个典型的迭代开发中，每个迭代产生可运行的软件。但可运行不等于可交付，由于技术手段等的限制，迭代结束时会有遗留未完成工作。随着迭代的进展，未完成工作不断累积，形成迭代开发模式下的“在制品”，它们损害了组织响应能力。首先，可运行的软件加上未完成的工作，才构成可交付的软件。也就是交付软件前必须完成这些工作，组织无法随时交付以响应客户的需求。其次，这些“在制品”也意味着风险，未完成工作的不确定性，使得交付更加不可控，损害响应能力。
图3 现实迭代模型的WIP
技术和学习“债务”（debts）加大响应的难度
“债务”是指将来某个时刻要偿还的负担。如图4所示，如果没有适当技术实践的支持，随着迭代的进行，既有代码的单元测试工作增加；功能回归测试工作量变大；代码质量因频繁变更而变差；系统越来越复杂，团队成员却缺乏对系统的理解。这些构成了软件开发中的“债务”，它们加大了将来系统修改、测试的难度，因而降低了系统的响应能力。
图4 技术债务和学习债务的积累
“债务”又可以分为技术“债务”（tech. Debts）和学习“债务”（learning Debts）。技术“债务”是指因系统的不良设计、实现和测试，导致系统在需要变更时，难以被理解，难以改变；改变后，难以验证代码的正确性；难以对既有功能进行回归测试。学习“债务”是指，在开发过程中，团队成员未能及时分享和掌握业务及实现相关的知识，加大系统变难度，而且更容易引入质量问题，甚至新的技术“债务”。“债务”对系统的影响，并不会立刻显现。但长期来看，它会使系统响应变化时，耗费时间更长，成本更高，引入质量问题的可能性更大，严重损害组织的响应能力。
有效的协作决定响应及时性和准确
“在制品”数量、“债务”水平决定了软件开发组织的内部响应性，与之同样重要的是响应的准确性。它取决于组织与外部的连接程度，也就是团队与用户及业务人员有效协作，以及团队内部有效协作，即时获取、整合市场信息，并准确传递至开发团队，有效地落实到开发活动当中。
综上所述，只有降低“在制品”，维持低“负债”，并合理协作，才能保证准确、即时地响应，达成目标。敏捷开发的实践正是在构建这样一个系统。
实施敏捷
从一定程度上说，敏捷软件开发就是通过系统的实践，减少“在制品”数量，降低“债务”水平和改善协作来提高组织的响应能力。表1列举常见的敏捷实践，并分析了它们对于以上三个方面的贡献。我们将这些实践分成了三类—管理实践、团队技术实践和个人技术实践，下面将分别对这些实践加以总结。
表1 敏捷实践分
管理实践
- 用户故事：用户故事是端到端的，足够小需求单元。用户故事应该是具备用户价值和可交付的。它作为敏捷开发中计划的单位，为减少“在制品”提供了可能。同时，它是从用户的角度出发，以用户的语言描述需求，是用户、业务人员和开发团队沟通的起点和工具，改善了他们之间的协作。
- 短迭代开发，小版本发布：短迭代开发模式下，每个迭代产生可交付的软件，“在制品”始终控制在迭代内，处于较低的水平。小版本发布，即时获取用户的反馈，为调整产品的方向提供了最可靠的输入，使开发团队与用户的协作变得具体和有效。
- 自组织的多功能团队：多功能的团队，避免了工作在各个功能团队间的传递和等待，极大降低了“在制品”产生的可能，和维持的时间。同时，多功能团队成员间的知识共享和学习也降低了学习的“债务”。团队的自组织，使决策可以在团队层面迅速做出，减少了等待和批准的时间，避免 “在制品”的累积。
团队技术实践
- 持续集成：持续集成作为一个开发实践，强调小步地增加功能，并随时集成、验证，始终维持可运行的软件系统，使“在制品”数量控制在一个低水平。同时，持续集成作为一个团队纪律，保证被集成的代码能达到定义的质量标准，如通过代码规则检查，自动测试等，屏蔽特定类型的技术“债务”。
- 统一语言：使用领域专家的语汇（领域语言）作为开发团队、业务人员以及用户之间的沟通语言，减少沟通中产生误解的可能，提高沟通效率。代码中出现的概念也应该与领域语言保持一致，这进一步确保了实现和领域之间的一致，既改善了合作，也降低了因系统理解难度而带来的技术“债务”。
接收测试驱动开发：在开发活动前，由业务、开发人员和测试人员共同参与，用实例对需求进行细化和澄清，确保大家的一致理解。这首先是一个良好的沟通工具，使三方的合作变得有序和有效。另一方面这些实例将成为功能测试自动化的起点，降低了测试相关的技术“债务”；这些实例同时还会成为理解系统的依据，降低了学习“债务”。
个人技术实践
- 整洁代码：代码仅实现功能是不够的，整洁的代码清晰的表达意图，易于理解和改变。整洁的代码降低了技术“债务”。
- 设计原则和实践：不管是Robert.C.Martin的S.O.L.I.D.原则，还是其它一些耳熟能详的设计原则，如消除重复、分离关注点和向稳定依赖等，其目的都是要产生一个高内聚、低耦合的系统，使系统易于变更和维护，减少技术“债务”。
- 持续重构：随着变更的引入，即使是好代码也有变坏的倾向，产生技术“债务”。持续重构正是要消除这些技术“债务”，维持代码的整洁，并使之符合基本的设计原则。持续重构应该是团队和个人的工程习惯，而非一次性的行为。
- 简单设计：过度设计带来的复杂性，本身就会成为未来变更的负担（债务）。另一方面，超越当下功能要求的设计无法得到充分的功能验证，会成为“在制品”。简单设计在实现功能、消除重复，以及清晰表达的前提下，力求用最少的元素实现系统。
- 自动单元测试， 测试驱动开发：单元测试是系统健壮性的基石，设计良好的自动化单元测试是系统最有效的防护网，它确保代码发生变更时，原有意图不被破坏。也只有有了单元测试的保护，重构才可能持续安全地进行。测试驱动开发则是产生良好设计的手段，同时它往往能生成最优和最及时的单元测试用例。
- 结对编程：结对编程有机综合了两个程序员的思维能力，更容易产生设计和实现良好的代码。同时，通过持续的代码检查，减少错误引入，并在开发人员之间有效传递了知识，降低了技术和学习“债务”。
以上，我们从响应能力出发，梳理了敏捷软件开发中的主要实践，这些实践并非为敏捷软件开发所专享。其实施，也非一蹴而就，需要以团队整体技术和管理水平的提高作为支撑。否则反而可能会带来新的“在制品”和“债务”，特别是“债务”。比如，引入单元测试自动化是为了减少技术“债务”，但如果单元测试自动化本身设计不良，测试用例过分依赖于实现细节。这样，对实现细节的改变，会影响到测试用例的正确运行，反而使单元测试成为负担，提高变更的成本，降低响应能力。
敏捷的实践之间是相互关联的，成为一个有机系统，才能发挥效益。管理实践之间是相互支持的。例如，离开多功能的团队，开发任务就必须在多个功能团队之间传递，无法做到短迭代开发。 技术实践之间是相互支持的。例如，没有单元测试自动化的保障，持续重构的风险将激增，在操作上变得不现实；有了持续重构保障，维持一个最简单的系统设计，需要时再通过重构，使设计适应新的变化要求，简单设计才更可能得以实施。技术实践和管理实践也是相互支持的。例如，短迭代开发中没有技术实践支持，就会不断积累技术“债务”，产品质量和开发效率不断下降；而，短迭代内全生命周期的反馈，也为各类技术实践的部署提供了便利。
综上，敏捷实践的应用和团队技术水平的提高，相辅相成，在应用中不断总结提高，构建和完善实践体系，加强客户、业务人员和团队的合作，以及团队内部的合作，持续、有效地减少“在制品”，以及技术和学习“债务”，提升组织的整体技术和管理水平，只有这样才能构建可持续的响应能力。
敏捷开发的最新实践
敏捷开发的思想并非在一夜之间产生，有些实践，如迭代开发几乎和软件开发的历史一样久远。上世纪90年代各类系统的敏捷开发框架和方法被相继提出，2001年敏捷宣言的发布，敏捷的概念正式形成，敏捷开发方法迅速普及。早期的敏捷实践，虽然也会涉及到业务和用户，但往往还是以开发团队为核心，重点关注团队内部实践。
随着敏捷实践的普及和完善，团队内部技术和管理实践作为组织响应能力的瓶颈被突破。近年来敏捷社区的关注重点更多地向团队前端和后端转移，一些新敏捷实践应运而生。
前端是指团队的输入，也即需求（包含用户体验）的获取、挖掘、澄清、整理和设计。得到比较多应用的新实践有SBE（Spec by Example）和 Agile UX。严格意义SBE和验收测试驱动开发（ATDD）属于同一实践的不同表述，它突出强调了，业务、开发和测试在前期通过表格化的实例对需求进行充分地沟通和协作，澄清和概念及一致性验证，并确保各方对业务和需求理解的一致。Agile UX把用户体验设计，更早和更紧密地融入敏捷软件开发过程，确保团队在迭代模式下，能持续交付具备良好用户体验的产品，同时加强与用户体验相关的响应能力。
后端是指团队的输出，也即产品的交付、运营和维护。得到比较多应用的新实践有持续交付和 DevOps。持续交付是持续集成的延伸，它的目标不仅是使软件始终处于可运行和通过适当验证的状态，它致力于确保整个开发周期中，软件都处于可交付的状态，从而降低交付风险，并缩减从概念形成到软件交付的时间周期。DevOps则进一步拓展，加强软件开发和IT运营之间的沟通、合作及整合，弥补两者之间的信息鸿沟，更快地交付软件产品，提供软件服务。
总结
在激烈竞争和充满无限可能的今天，技术、应用都在飞速发展，用户对体验的要求也前所未有的提高，响应变化的能力成为组织的核心生存能力。就这一点而言，敏捷对于软件开发组织是一个必然的选择，而非一个可有可无选项。
通过敏捷开发实践的系统运用，减少“在制品”数量、降低技术和学习“债务”，改善团队与用户及市场的协作，构建了组织的灵活响应能力。然而，敏捷对于软件开发，也绝非一个银弹，软件开发没有因之变得更加容易，甚至因响应性要求，团队和个人都面临更大的挑战。敏捷实践的正确实施，响应能力的建设，最终还是依赖与在实践中不断总结、提高，依赖于个人和团队总体能力的提升。
作者何勉，长期从事电信产品软件开发、产品开发项目管理和软件部门能力建设等工作。敏捷开发管理和工程方法的积极实践者和推广者。现致力于在上海贝尔全公司范围内推广敏捷软件开发。