极限编程是一个轻量级的、灵巧的软件开发方法;同时它也是一个非常严谨和周密的方法。它的基础和价值观是交流、朴素、反馈和勇气;即,任何一个软件项目都可以从四个方面入手进行改善:加强交流;从简单做起;寻求反馈;勇于实事求是。
XP是一种近螺旋式的开发方法,它将复杂的开发过程分解为一个个相对比较简单的小周期;通过积极的交流、反馈以及其它一系列的方法,开发人员和客户可以非常清楚开发进度、变化、待解决的问题和潜在的困难等,并根据实际情况及时地调整开发过程。
极限编程的主要目标在于降低因需求变更而带来的成本。在传统系统开发方法中,系统需求是在项目开发的开始阶段就确定下来,并在之后的开发过程中保持不变的。这意味着项目开发进入到之后的阶段时出现的需求变更(而这样的需求变更在一些发展极快的领域中是不可避免的)将导致开发成本急速增加。
极限编程透过引入基本价值、原则、方法等概念来达到降低变更成本的目的。一个应用了极限编程方法的系统开发项目在应对需求变更时将显得更为灵活。
极限编程以沟通(Communication)、简单(Simplicity)、反馈(Feedback)、勇气(Courage)和尊重(Respect)为价值标准。
构建一个软件系统的基本任务之一就是与系统的发起者交流以明确系统的具体需求。在一些正式的软件开发方法中,这一任务是通过文档来完成的。
极限编程技术可以被看成是在开发小组的成员之间迅速构建与传播制度上的认识的一种方法。它的目标是向所有开发人员提供一个对于系统的共享的视角,而这一视角又是与系统的最终用户的视角相吻合的。为了达到这一目标,极限编程支持设计、抽象、还有用户-程序员间交流的简单化,鼓励经常性的口头交流与回馈。
极限编程鼓励从最简单的解决方式入手再通过不断重构达到更好的结果。这种方法与传统系统开发方式的不同之处在于,它只关注于对当前的需求来进行设计、编码,而不去理会明天、下周或者下个月会出现的需求。极限编程的拥护者承认这样的考虑是有缺陷的,即有时候在修改现有的系统以满足未来的需求时不得不付出更多的努力。然而他们主张“不对将来可能的需求上投入精力”所得到的好处可以弥补这一点,因为将来的需求在他们还没提出之前是很可能发生变化的。为了将来不确定的需求进行设计以及编码意味着在一些可能并不需要的方面浪费资源。而与之前提到的“交流”这一价值相关联来看,设计与代码上的简化可以提高交流的质量。一个由简单的编码实现的简单的设计可以更加容易得被小组中的每个程序员所理解。
在极限编程中,“反馈”是和系统开发的很多不同方面相关联的:
• 来自系统的反馈:通过编写单元测试,程序员能够很直观的得到经过修改后系统的状态。
• 来自客户的反馈:功能性测试是由客户还有测试人员来编写的。他们能由此得知当前系统的状态。这样的评审一般计划2、3个礼拜进行一次,这样客户可以非常容易的了解、掌控开发的进度。
• 来自小组的反馈:当客户带着新需求来参加项目计划会议时,小组可以直接对于实现新需求所需要的时间进行评估然后反馈给客户 。
编程中的乐观主义是危险的,而及时反馈则是解决它的方法。
极限编程理论中的“系统开发中的勇气”最好用一组实践来诠释。其中之一就是“只为今天的需求设计以及编码,不要考虑明天”这条戒律。这是努力避免陷入设计的泥潭、而在其他问题上花费了太多不必要的精力。勇气使得开发人员在需要重构他们的代码时能感到舒适。这意味着重新审查现有系统并完善它会使得以后出现的变化需求更容易被实现。另一个勇气的例子是了解什么时候应该完全丢弃现有的代码。每个程序员都有这样的经历:他们花了一整天的时间纠缠于自己设计和代码中的一个复杂的难题却无所得,而第二天回来以一个全新而清醒的角度来考虑,在半小时内就轻松解决了问题。
团队成员期望得到尊重。这包括在回顾期间(Retrospective)或结对编程(Pair Programming)时尊重他人的想法,以及期望得到客户和管理层的尊重。如果犯了错误,潜在的问题应该被尊重地解决。管理层应尊重团队自行决策的能力,并通过避免诱使团队加班,让团队保持可持续的步伐。
组成极限编程基础的原则,正是基于上面描述的核心价值。在系统开发项目中,这些原则被用来为决策做出指导。与价值相比,原则被描述的更加具体化,以便在实际应用中更为简单的转变为具体的指导意见。
当反馈能做到及时、迅速,将发挥极大的作用。一个事件和对这一事件做出反馈之间的时间,一般被用来掌握新情况以及做出修改。与传统开发方法不同,与客户的发生接触是不断反复出现的。客户能够清楚地洞察开发中系统的状况。他/她能够在整个开发过程中及时给出反馈意见,并且在需要的时候能够掌控系统的开发方向。
单元测试同样对贯彻反馈原则起到作用。在编写代码的过程中,应需求变更而做出修改的系统将出现怎样的反应,正是通过单元测试来给出直接反馈的。比如,某个程序员对系统中的一部分代码进行了修改,而假如这样的修改影响到了系统中的另一部分(超出了这个程序员的可控范围),则这个程序员不会去关注这个缺陷。往往这样的问题会在系统进入生产环节时暴露出来。
假设简单认为任何问题都可以”极度简单”地解决。传统的系统开发方法要考虑未来的变化,要考虑代码的可重用性。极限编程拒绝这样做。
极限编程的提倡者总是说:罗马不是一天建成的。一次就想进行一个大的改造是不可能的。极限编程采用增量变化的原则。比如说,可能每三个星期发布一个包含小变化的新版本。这样一小步一小步前进的方式,使得整个开发进度以及正在开发的系统对于用户来说变得更为可控。
可以肯定地是,不确定因素总是存在的。“拥抱变化”这一原则就是强调不要对变化采取反抗的态度,而应该拥抱它们。比如,在一次阶段性会议中客户提出了一些看来戏剧性的需求变更。作为程序员,必须拥抱这些变化,并且拟定计划使得下一个阶段的产品能够满足新的需求。
没人喜欢拖泥带水,每个人都期望出色的完成工作。极限编程的提倡者认为范围、时间、成本和质量这个四个软件开发的变量,只有质量不可妥协的。
极限编程和Scrum一样采用迭代的交付方式,每个迭代1-3周时间。在每个迭代结束的时候,团队交付可运行的,经过测试的功能,这些功能可以马上投入使用。
计划游戏的主要思想就是先快速地制定一份概要的计划,然后随着项目细节的不断清晰,再逐步完善这份计划。计划游戏产生的结果是一套用户故事及后续的一两次迭代的概要计划。
“客户负责业务决策,开发团队负责技术决策”是计划游戏获得成功的前提条件。也就是说,系统的范围、下一次迭代的发布时间、用户故事的优先级应该由客户决定;而每个用户故事所需的开发时间、不同技术的成本、如何组建团队、每个用户故事的风险,以及具体的开发顺序应该有开发团队决定。
好了,明白这些就可以进行计划游戏了。首先客户和开发人员坐在同一间屋子里,每个人都准备一支笔、一些用于记录用户故事的纸片,最好再准备一个白板,就可以开始了。
客户编写故事:由客户谈论系统应该完成什么功能,然后用通俗的自然语言,使用自己的语汇,将其写在卡片上,这也就是用户故事。
开发人员进行估算:首先客户按优先级将用户故事分成必须要有、希望有、如果有更好三类,然后开发人员对每个用户故事进行估算,先从高优先级开始估算。如果在估算的时候,感到有一些故事太大,不容易进行估算,或者是估算的结果超过2人/周,那么就应该对其进行分解,拆成2个或者多个小故事。
确定迭代的周期:接下来就是确定本次迭代的时间周期,这可以根据实际的情况进行确定,不过最佳的迭代周期是2~3周。有了迭代的时间之后,再结合参与的开发人数,算出可以完成的工作量总数。然后根据估算的结果,与客户协商,挑出时间上够、优先级合适的用户故事组合,形成计划。
结对编程指的是由2个开发人员公用一台电脑,一个人进行编码,另一个进行观察并寻找代码中的错误和可以改进的地方,两个人进行频繁的角色互换。
结对关系每天至少进行一次,且团队中每个成员都应和其他成员一起工作参与。
这样做的好处是:知识在团队中的传播、不同成员参与不同的工作、可替代性较低(研究表明这样不但不会降低开发效率,切会大大减少缺陷率)。
旁白:这样的开发方式现在已经很少了,但个人觉得其演变至今,更像是由开发人员独立完成单元测试代码编写和功能代码编写,这样说有点拗口,换种方式:一个人身兼开发和测试2个岗位职责。
团队只有持久才有获胜的希望。他们以能够长期维持的速度努力工作,他们保存精力,他们把项目看作是马拉松长跑,而不是全速短跑。
代码集体所有意味着每个人都对所有的代码负责;这一点,反过来又意味着每个人都可以更改代码的任意部分。结队程序设计对这一实践贡献良多:借由在不同的结队中工作,所有的程序员都能看到完全的代码。集体所有制的一个主要优势是提升了开发程序的速度,因为一旦代码中出现错误,任何程序员都能修正它。
在给予每个开发人员修改代码的权限的情况下,可能存在程序员引入错误的风险,他/她们知道自己在做什么,却无法预见某些依赖关系。完善的单元测试可以解决这个问题:如果未被预见的依赖产生了错误,那么当单元测试运行时,它必定会失败。
XP开发小组中的所有人都遵循一个统一的编程标准,因此,所有的代码看起来好像是一个人写的。因为有了统一的编程规范,每个程序员更加容易读懂其他人写的代码,这是是实现代码集体所有的重要前提之一。
XP中让初学者感到最困惑的就是这点。XP要求用最简单的办法实现每个小需求,前提是按照这些简单设计开发出来的软件必须通过测试。这些设计只要能满足系统和客户在当下的需求就可以了,不需要任何画蛇添足的设计,而且所有这些设计都将在后续的开发过程中就被不断地重整和优化。
在XP中,没有那种传统开发模式中一次性的、针对所有需求的总体设计。在XP中,设计过程几乎一直贯穿着整个项目开发:从制订项目的计划,到制订每个开发周期(Iteration)的计划,到针对每个需求模块的简捷设计,到设计的复核,以及一直不间断的设计重整和优化。整个设计过程是个螺旋式的、不断前进和发展的过程。从这个角度看,XP是把设计做到了极致。
测试驱动开发的基本思想就是在开发功能代码之前,先编写测试代码,然后只编写使测试通过的功能代码,从而以测试来驱动整个开发过程的进行。这有助于编写简洁可用和高质量的代码,有很高的灵活性和健壮性,能快速响应变化,并加速开发过程。
测试驱动开发的基本过程如下:
① 快速新增一个测试
② 运行所有的测试(有时候只需要运行一个或一部分),发现新增的测试不能通过
③ 做一些小小的改动,尽快地让测试程序可运行,为此可以在程序中使用一些不合情理的方法
④ 运行所有的测试,并且全部通过
⑤ 重构代码,以消除重复设计,优化设计结构
简单来说,就是不可运行/可运行/重构——这正是测试驱动开发的口号
XP强调简单的设计,但简单的设计并不是没有设计的流水账式的程序,也不是没有结构、缺乏重用性的程序设计。开发人员虽然对每个USERSTORY都进行简单设计,但同时也在不断地对设计进行改进,这个过程叫设计的重构(Refactoring)。
Refactoring主要是努力减少程序和设计中重复出现的部分,增强程序和设计的可重用性。Refactoring的概念并不是XP首创的,它已经被提出了近30年了,而且一直被认为是高质量的代码的特点之一。但XP强调,把Refactoring做到极致,应该随时随地、尽可能地进行Refactoring,只要有可能,程序员都不应该心疼以前写的程序,而要毫不留情地改进程序。当然,每次改动后,程序员都应该运行测试程序,保证新系统仍然符合预定的要求。
为了帮助每个人一致清楚地理解要完成的客户需求、要开发的系统功能,XP开发小组用很多形象的比喻来描述系统或功能模块是怎样工作的。比如,对于一个搜索引擎,它的Metaphor可能就是“一大群蜘蛛,在网上四处寻找要捕捉的东西,然后把东西带回巢穴。”
集成软件的过程不是新问题,如果项目开发的规模比较小,比如一个人的项目,如果它对外部系统的依赖很小,那么软件集成不是问题,但是随着软件项目复杂度的增加(即使增加一个人),就会对集成和确保软件组件能够在一起工作提出了更多的要求:要早集成,常集成。早集成,频繁的集成帮助项目在早期发现项目风险和质量问题,如果到后期才发现这些问题,解决问题代价很大,很有可能导致项目延期或者项目失败。
持续集成是一种软件开发实践,即团队开发成员经常集成它们的工作,通常每个成员每天至少集成一次,也就意味着每天可能会发生多次集成。每次集成都通过自动化的构建(包括编译,发布,自动化测试)来验证,从而尽快地发现集成错误。许多团队发现这个过程可以大大减少集成的问题,让团队能够更快的开发内聚的软件。
在极限编程中,“客户”并不是为系统付帐的人,而是作为团队成员之一。极限编程认为客户应该时刻在现场解决问题。例如:在团队开发一个财务管理系统时,开发小组内应包含一位财务管理人员。客户负责编写故事和验收测试,现场客户可以使团队和客户有更频繁的交流和讨论。
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