软件定义汽车之敏捷开发

1. 什么是敏捷?
   敏捷是用于描述软件开发方法的术语，强调增量交付、团队协作、持续规划和持续学习。"敏捷"一词源于2001年《敏捷宣言》[1]。宣言旨在确立指导软件开发更优方法的原则。其核心是宣布代表敏捷运动基础的4项价值观：
   • 个体和交互 胜过 过程和工具
   • 可以工作的软件 胜过 面面俱到的文档
   • 客户合作 胜过 合同谈判
   • 响应变化 胜过 遵循计划
   依据以上四条价值观，衍生出来更具体的十二大原则[2]，作为对敏捷宣言更具实操性的解释，其具体原则内容如下：

1. 最重要的是通过尽早和不断交付有价值的软件满足客户需要。
2. 我们欢迎需求的变化，即使在开发后期。敏捷过程能够驾驭变化，保持客户的竞争优势。
3. 经常交付可以工作的软件，从几星期到几个月，时间尺度越短越好。
4. 业务人员和开发者应该在整个项目过程中始终朝夕在一起工作。
5. 围绕斗志高昂的人进行软件开发，给开发者提供适宜的环境，满足他们的需要，并相信他们能够完成任务。
6. 在开发小组中最有效率也最有效果的信息传达方式是面对面的交谈。
7. 可以工作的软件是进度的主要度量标准。
8. 敏捷过程提倡可持续开发。出资人、开发人员和用户应该总是维持不变的节奏。
9. 对卓越技术与良好设计的不断追求将有助于提高敏捷性。
10. 简单——尽可能减少工作量的艺术至关重要。
11. 最好的架构、需求和设计都源自自我组织的团队。
12. 每隔一定时间，团队都要总结如何更有效率，然后相应地调整自己的行为。

2. 什么是敏捷开发?
   2.1. 敏捷开发概念与特点
   敏捷开发是一种从1990年代开始逐渐引起广泛关注的新型软件开发方法，是一种应对快速变化的需求的一种软件开发能力。它们的具体名称、理念、过程、术语都不尽相同，相对于“非敏捷”，更强调程序员团队与业务专家之间的紧密协作、面对面的沟通、频繁交付新的软件版本、紧凑而自我组织型的团队、能够很好地适应需求变化的代码编写和团队组织方法，也更注重软件开发中人的作用。
   敏捷开发是用于描述迭代软件开发的术语。敏捷开发通常与传统或瀑布开发形成对比，在传统或瀑布开发中，大型项目是按照该计划进行规划和执行的。
   敏捷开发以用户的需求进化为核心，采用迭代、循序渐进的方法进行软件开发。在敏捷开发中，软件项目在构建初期被切分成多个子项目，各个子项目的成果都经过测试，具备可视、可集成和可运行使用的特征。换言之，就是把一个大项目分为多个相互联系，但也可独立运行的小项目，并分别完成，在此过程中软件一直处于可使用状态。迭代软件开发缩短了软件开发生命周期。
   2.2. 敏捷开发流程
   敏捷开发团队以较小的增量执行整个软件开发生命周期，通常称为冲刺（sprint）。冲刺通常有1-4周长。每次冲刺交付产品级代码都需要敏捷的开发团队来应对加速的步伐。所有编码、测试和质量验证都必须在每个冲刺阶段完成。各团队间应密切协作，否则可能会导致失败甚至惨败。
   敏捷开发的过程示意图如图 1。
   图 1敏捷开发流程示意图

敏捷开发团队几个关键的成功因素：

1. 细化需求列表
2. 早期并高频集成
3. 尽量避免技术缺陷
4. 敏捷方法与最佳实践
   敏捷是一种寻找软件开发方法的态度。敏捷方法中没有一种方法适用于所有情况，而"敏捷"一词已经代表与宣言中的价值陈述一致的各种敏捷方法与最佳实践。
   敏捷方法是一个囊括了各种框架和方法的涵盖性术语，它指的是符合《敏捷宣言》价值观和原则的任何方法、技术、框架、手段或实践。敏捷方法（通常称为敏捷框架）是软件开发生命周期阶段（规划、执行和交付）的综合方法。它规定了一套在明确的指导和原则下完成工作的方法。
   敏捷方法主要包括SCRUM方法、DSDM 方法、水晶方法、特性驱动方法和 SCRUMBAN 等。例如Scrum是最常见的敏捷框架。持续集成（Continuous Integration，CI）是常见的敏捷工程实践方法。
   需要说明的是，敏捷方法与最佳实践并不承诺解决每一个问题，但他们确实承诺建立一个文化和环境，通过协作，不断的规划和学习，并快速迭代交付高质量的软件，最终满足客户需求。
5. SCRUM方法
   4.1. SCRUM综述
   Scrum 是团队用于管理其工作的框架，将敏捷原则作为一套具体的工件、实践和角色，通常用于敏捷软件开发。具体来说，Scrum 是用于开发、交付和持续支持复杂产品的一个框架，是一个增量的、迭代的开发过程。Scrum起源于软件开发项目，Scrum包括了一系列实践和预定义角色的过程骨架。Scrum中的主要角色包括同项目经理类似的Scrum主管角色负责维护过程和任务，产品负责人代表利益所有者，开发团队包括了所有开发人员。虽然Scrum是为管理软件开发项目而开发的，它同样可以用于运行软件维护团队，或者作为计划管理方法，适用于任何复杂的或是创新性的项目。如Scrum 目前已被用于开发软件、硬件、嵌入式软件、交互功能网络、自动驾驶、学校、政府、市场、管理组织运营，以及日常生活中更广泛的产品开发领域。
   4.2. SCRUM流程
   Scrum整个开发流程(见图2) 由若干个短的迭代周期组成，一个短的迭代周期称为一个Sprint，每个Sprint的建议长度是一至四周。在Scrum中，使用产品Backlog来管理产品的需求，产品backlog是一个按照商业价值排序的需求列表，列表条目的体现形式通常为用户故事。Scrum团队总是先开发对客户具有较高价值的需求。在Sprint中，Scrum团队从产品Backlog中挑选最高优先级的需求进行开发。挑选的需求在Sprint计划会议上经过讨论、分析和估算得到相应的任务列表，我们称它为Sprint backlog。在每个迭代结束时，Scrum团队将提交潜在可交付的产品增量。
   图 2 Scrum流程图
   4.3. SCRUM框架
   Scrum框架包括3个角色、3个工件、5个事件、5个价值：
   3个角色
6. 产品负责人（Product Owner）：
7. Scrum Master
8. 开发团队
   3个工件
9. 产品Backlog（Product Backlog）
10. SprintBacklog
11. 产品增量（Increment）
    5个事件
12. Sprint（Sprint本身是一个事件，包括了如下4个事件）
13. Sprint计划会议（Sprint Planning Meeting）
14. 每日站会（Daily Scrum Meeting）
15. Sprint评审会议（Sprint Review Meeting）
16. Sprint回顾会议（Sprint Retrospective Meeting）
    5个价值
17. 承诺 – 愿意对目标做出承诺
18. 专注– 把你的心思和能力都用到你承诺的工作上去
19. 开放– Scrum 把项目中的一切开放给每个人看
20. 尊重– 每个人都有他独特的背景和经验
21. 勇气– 有勇气做出承诺，履行承诺，接受别人的尊重
22. 持续集成
    5.1. 持续集成背景
    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[6]。
    5.2. 持续集成定义
    大师Martin Fowler对持续集成是这样定义的:
    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。
    5.3. 持续集成的价值
    5.3.1. 减少风险
    一天中进行多次的集成，并做了相应的测试，这样有利于检查缺陷，了解软件的健康状况，减少假定。
    5.3.2. 减少重复过程
    减少重复的过程可以节省时间、费用和工作量。说起来简单，做起来难。这些浪费时间的重复劳动可能在我们的项目活动的任何一个环节发生，包括代码编译、数据库集成、测试、审查、部署及反馈。通过自动化的持续集成可以将这些重复的动作都变成自动化的，无需太多人工干预，让人们的时间更多的投入到动脑筋的、更高价值的事情上。
    5.3.3. 任何时间、任何地点生成可部署的软件
    持续集成可以让您在任何时间发布可以部署的软件。从外界来看，这是持续集成最明显的好处，我们可以对改进软件品质和减少风险说起来滔滔不绝，但对于客户来说，可以部署的软件产品是最实际的资产。利用持续集成，您可以经常对源代码进行一些小改动，并将这些改动和其他的代码进行集成。如果出现问题，项目成员马上就会被通知到，问题会第一时间被修复。不采用持续集成的情况下，这些问题有可能到交付前的集成测试的时候才发现，有可能会导致延迟发布产品，而在急于修复这些缺陷的时候又有可能引入新的缺陷，最终可能导致项目失败。
    5.3.4. 增强项目的可见性
    持续集成让我们能够注意到趋势并进行有效的决策。如果没有真实或最新的数据提供支持，项目就会遇到麻烦，每个人都会提出他最好的猜测。通常，项目成员通过手工收集这些信息，增加了负担，也很耗时。持续集成可以带来两点积极效果：
    (1)有效决策：持续集成系统为项目构建状态和品质指标提供了及时的信息，有些持续集成系统可以报告功能完成度和缺陷率。
    (2)注意到趋势：由于经常集成，我们可以看到一些趋势，如构建成功或失败、总体品质以及其它的项目信息。
    5.3.5. 建立团队对开发产品的信心
    持续集成可以建立开发团队对开发产品的信心，因为他们清楚的知道每一次构建的结果，他们知道他们对软件的改动造成了哪些影响，结果怎么样。
    5.4. 持续集成的要点

1. 统一的代码库
2. 自动构建
3. 自动测试
4. 每个人每天都要向代码库主干提交代码
5. 每次代码递交后都会在持续集成服务器上触发一次构建
6. 保证快速构建
7. 模拟生产环境的自动测试
8. 每个人都可以很容易的获取最新可执行的应用程序
9. 每个人都清楚正在发生的状况
10. 自动化的部署
    5.5. 持续集成的原则
11. 所有的开发人员需要在本地机器上做本地构建，然后再提交到版本控制库中，从而确保他们的变更不会导致持续集成失败。
12. 开发人员每天至少向版本控制库中提交一次代码。
13. 开发人员每天至少需要从版本控制库中更新一次代码到本地机器。
14. 需要有专门的集成服务器来执行集成构建,每天要执行多次构建。
15. 每次构建都要100%通过。
16. 每次构建都可以生成可发布的产品。
17. 修复失败的构建是优先级最高的事情。
18. 测试是未来，未来是测试。

5.6. 持续集成的工作流程
持续集成（Continuous integration，简称CI）是软件的开发和发布标准流程中最重要的部分。作为一种开发实践，在CI中可以通过自动化等手段高频率地去获取产品反馈并响应反馈的过程。简单来说，就是持续不断地（一天多次）将代码合并（集成）到主干源码仓库，让产品可以快速迭代，同时保持高质量。
持续集成强调对于开发人员的每个提交，立刻进行构建、扫描、（单元）测试。根据结果，我们可以确定新代码和原有代码能否正确地集成在一起。如一个完整的CI系统应该包含3个基本模块：
一个可以自动构建的过程，自动编译代码，可以自动分发，部署和测试。
一个代码仓库，例如Git。
一个持续集成的服务器。
如图 3是典型的持续集成流程图。

图3持续集成流程图

正如图3持续集成流程所示，通用的持续集成（CI）流程主要包括：

1. 签出代码：
   从源码管理系统里签出或者克隆最新的代码到本地开发环境
2. 提交（commit）：
   基于主干分支创建一个新的功能分支，并在此分支编写代码，并向仓库提交代码
3. 测试（第1轮）：
   代码仓库对commit操作配置了钩子（hook）， 每一次提交代码都会触发测试。
   单元测试（针对函数或模块的测试）和功能测试（集成测试）将会被执行、根据需要设置是否执行端对端测试。
   一般来说，这些测试也会被打包到代码里。
4. 构建（build）：
   通过测试（第1轮）后，将源码转换为可以运行的实际代码，比如安装依赖，配置各种资源等。
   实现一个CI流程的唯一必要条件便是得有一个自动构建系统。
   源代码一般是自包含构建的，即CI流程所需的构建脚本是放在源码仓库里的。
5. 测试（第2轮）：
   以自动化为主的全面测试，包括单元测试和集成测试，必要时做端对端测试，确保新版本的每一个更新点都必须测试到。
6. 合并：
   通过测试（第2轮）后，将代码更新集成到主干。
7. 回滚：
   如果当前版本发生问题，就回滚到上一个版本的构建结果
   一般来说，CI服务器会配置成在遇到故障时发送邮件相关人员，可以快速知晓故障并且尽快采取更正措施。
   5.7. 持续集成注意事项
   当需要代码变更并集成时，开发者会从基础代码库复制以进行作业，其他开发者提交代码的变更至来源代码库，并透过副本的方式取代来源代码库的代码。不只变更目前的代码库，新的代码也可以新增成为程序库、其它共享资源与潜在冲突。
   当分支代码开发者进行主线重新集成时，当分支代码保持在取出状态时间越长，就愈容易遭遇集成多重冲突的风险以及集成失败。因为他们拿到的是副本，所以当开发者将代码提交到代码库时，首先必须更新代码以反映他们在代码库中的更改。代码库包含的更改越多，开发人员在提交自己的更改前必须运行的基础工作就越多。
   最终，该程序库也许变成非常不同于开发者的目标代码，他们进入有时候被称为合并地狱或集成地狱的阶段，这时候开发者所花费的集成时间，将超过最初代码开发的时间。
   持续集成涉及预先集成与预先与经常性的集成，借此来避免掉入集成地狱的陷阱，实践的目标是减少重工、减少成本与时间。
   持续集成补充的实践是在提交代码之前，每个开发人员必须运行一个完整的构建并通过所有的单元测试、集成测试。当持续集成服务器侦测到代码有新的提交时，必须经常性与自动化的进行此类单元测试或集成测试任务。代码每次集成到主干之前，必须通过自动化测试，以便快速发现和定位错误。值得注意的是，持续集成并不能消除错误，而是让它们非常容易发现和改正。

6. 持续集成工具Jenkins
   Jenkins 是一种独立的开源的可用于自动化构建、测试、交付或部署软件相关的各种任务的自动化服务器。Jenkins起源于Hudson（Hudson是商用的），主要用于持续、自动的构建/测试软件项目、监控外部任务的运行。Jenkins用Java语言编写，可在Tomcat等流行的servlet容器中运行，也可独立运行。通常与版本管理工具(SCM)、构建工具结合使用。常用的版本控制工具有SVN、GIT，构建工具有Maven、Ant、Gradle。

未完待续…

7. 参考文献:
   [1] http://agilemanifesto.org/
   [2] http://agilemanifesto.org/principles.html
   [3] https://docs.microsoft.com/en-us/azure/devops/learn/agile/what-is-agile
   [4] https://www.scrumcn.com/agile/scrum-knowledge-library/%e4%bb%80%e4%b9%88%e6%98%afscrum.html
   [5] https://blog.csdn.net/weixin_44280696/article/details/93211208
   [6] https://www.scrumcn.com/agile/agileci.html
   [7] https://www.cnblogs.com/anliven/p/10989521.html