现代软件工程讲义 3 结对编程和两人合作

最早的结对编程 (Pair Programming)

 

结对编程随着敏捷开发思想的兴起而广为人知,  然而这种实践早已有之。 在 1987年, Intuit 公司 （当时只是一个刚刚创业的个人财务管理软件公司）向顾客宣布在 4 月份提供新版本的软件 (4月15日是美国报税的截止日期)。 但到了 3 月份的时候, 公司仅有的两个技术人员发现项目还是大大落后于预期, 于是这两人在 3 月的最后一个周末开展了疯狂的，不得已的结对编程活动:

 

来源: Amazon.com: Inside Intuit: How the Makers of Quicken Beat Microsoft and Revolutionized an Entire Industry (9781591391364): Suzanne Taylor, Kathy Schroeder, John Doerr: Books

http://www.amazon.com/Inside-Intuit-Microsoft-Revolutionized-Industry/dp/1591391369/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1322317678&sr=8-1#reader_1591391369

 

结对编程

有人要问，既然代码复审能发现这么多问题，有这么好的效果，如果我们每时每刻都处在代码复审的状态，那不是很好么？事实上，极限编程（Extreme Programming - XP）正是这一思想的体现――为什么不把一些卓有成效的开发方法用到极致（Extreme）?   结对编程就是一个例子。

在结对编程模式下，一对程序员肩并肩地、平等地、互补地进行开发工作。两个程序员并排坐在一台电脑前，面对同一个显示器，使用同一个键盘，同一个鼠标一起工作。他们一起分析，一起设计，一起写测试用例，一起编码，一起单元测试，一起集成测试，一起写文档等。

结对编程不是程序开发者独到的发明，在现实生活中，也存在着类似的搭档关系（Partnership）：

越野赛车（驾驶，领航员）

驾驶飞机（驾驶，副驾驶）

战斗机的编组（长机，僚机）

提示：这些任务都有共同点：在高速度中完成任务，任务有较高的技术要求，任务失败的代价很高。

 

结对编程中的角色

结对编程中有两个角色：

（a）驾驶员（Driver）是控制键盘输入的人。

（b）领航员（Navigator）起到领航、提醒的作用。

这两个角色是可以互换的。和现实生活中的例子类似，一个人负责具体的执行（驾驶，用键盘编辑程序等），另一人负责导航、检查、掩护等。

同学们杂曰――

1）编程从来就是一个人的活动。学校里这么教的，我们一直以来也是这么做的。两个人本来可以去做两个模块，现在一个模块两个人写是不是一种浪费（这可是两份工资哦）？

2）我习惯一个人写程序，不喜欢被人盯着工作，这样我不自在，无法工作。

3）身旁的这个家伙老是问问题，他/她不会看书么？我都无法专心工作了。

4）会不会出现，“我只领航，不用敲键盘，多爽……”的情况？

5）有些公司规定所有的任务都要结对编程,  结果大家都走形式, 滥竽充数的人也在结对编程的过程中得过且过

……

 

为什么要结对编程？

每人在各自独立设计、实现软件的过程中不免要犯这样那样的错误。在结对编程中，因为有随时的复审和交流，程序各方面的质量取决于一对程序员中各方面水平较高的那一位。这样，程序中的错误就会少得多，程序的初始质量会高很多，这样会省下很多以后修改、测试的时间。具体地说，结对编程有如下的好处：

（1）在开发层次，结对编程能提供更好的设计质量和代码质量，两人合作能有更强的解决问题的能力。

（2）对开发人员自身来说，结对工作能带来更多的信心，高质量的产出能带来更高的满足感。

（3）在心理上,  当有另一个人在你身边和你紧密配合, 做同样一件事情的时候,  你不好意思开小差, 也不好意思糊弄。

（4）在企业管理层次上，结对能更有效地交流，相互学习和传递经验，能更好地处理人员流动。因为一个人的知识已经被其他人共享。

总之，如果运用得当，结对编程能得到更高的投入产出比（Return of Investment）。

不间断地复审

结对编程让两个人所写的代码不断地处于“复审”的过程，正如前所述，复审是不断地审核，提高设计和编码质量的过程，结对编程让复审随时随地发生，这样才能及时地发现问题和解决问题，避免把问题拖到后面的阶段。

开发中的复审主要包括：设计复审、代码复审、测试计划复审、文档复审。

这些复审可以在伙伴之间进行，也可以在团队内部进行。结对编程和传统开发过程的复审有什么区别呢？

（1）传统意义上的伙伴复审，即程序员之间的互相复审，有以下的问题：

a. 复审人缺乏对程序的深入了解，降低了复审的效果；

b. 不能持久、定时地进行复审；

c. 对需求和设计的不了解导致无法实现全面有效的复审。

（2）团队复审是指多于两人的团队就某一程序实体进行的复审，团队复审的缺点在于：

a. 什么时候开会做复审？不可能一个团队天天开会。要找到一个所有人都能出席的时间，并不容易；

b. 牵涉的人员众多，理解程度不一，复审的速度和效果不能得到有效的平衡――太快则有人不懂，太慢则浪费许多人的时间；

c. 正是由于成本问题，无法对所有的设计和代码进行深入的复审；

d. 由于人员众多，有面子问题。

在结对编程中，任何一段代码都至少被两双眼睛看过，两个脑袋思考过。代码被不断地复审，这样可以避免牛仔式的编程。同时，结对编程避免了“我的代码”还是“他的代码”的问题，使得代码的责任不属于某个人，而是属于两个人，进而属于整个团队，这样能够帮助建立集体拥有代码的意识，在一定程度上避免了个人英雄主义。

结对编程的过程也是一个互相督促的过程，每个人的一举一动都在别人的视线之内，所有的想法都要受到对方的评价。由于这种督促的压力，使得程序员更认真地工作。结对编程“迫使”程序员必须频繁地交流，而且要提高自己的技术能力以免被别人小看。

但是要注意，每个人每天的高效率工作时段不超过3~4个小时。结对编程中驾驶员和领航员的互换可以让程序员轮流工作，从而避免出现过度思考而导致观察力和判断力下降。

什么样的人适合结对编程？

Extreme Programming对实施的程序员提出了更高的要求。这种要求不是技术水平，也不是学历水平或工作经验。这种要求是对一个人的心智、道德修养的更高要求。结对编程中，编码不再是私人的工作，而是一种公开的“表演”。程序员的代码、工作方式、技术水平都变得公开和透明，这也许是有些同学不喜欢这一方式的原因。

 

如何结对编程？

（1）驾驶员：写设计文档，进行编码和单元测试等XP开发流程。

（2）领航员：审阅驾驶员的文档、驾驶员对编码等开发流程的执行；考虑单元测试的覆盖程度；是否需要和如何重构；帮助驾驶员解决具体的技术问题。

（3）驾驶员和领航员不断轮换角色，不宜连续工作超过一小时。领航员要控制时间。

（4）主动参与。任何一个任务都首先是两个人的责任，也是所有人的责任。没有“我的代码”、“你的代码”或“她的代码”，只有“我们的代码”。

（5）只有水平上的差距，没有级别上的差异。尽管可能大家的级别资历不同，但不管在分析、设计或编码上，双方都拥有平等的决策权利。

结对编程是个渐进的过程――

有效率的结对编程不是一天就能做到的。结对编程是一个相互学习、相互磨合的渐进过程。开发人员需要时间来适应这种新的开发模式。刚开始的结对编程很可能不比单独开发效率更高。但是在度过了学习阶段后，结对编程小组的开发质量、开发时间通常比两人单独开发有明显的改善。

要避免的误区――

  1) 不分情况强迫每个任务都用结对编程的方式, 或者固执地遵守一些教条 (例如 "结对的成员必须水平相当..."  等等)

  2) 没有提供足够的支持就匆忙上马结对编程 - 工作环境, 硬件, 对结果的期望都要准备好。

  3) 在具体作法上加入过多限制或要求 - 应该让两位程序员自己决定具体的方式。

 

不适合结对编程的情况――

并不是所有的项目都适合结对编程，下面是一些不适合使用的例子。

1）处于探索阶段的项目，需要深入地研究，在这种情况下，一个人长时间的独立钻研是有必要的。

2）在做后期维护的时候，如果维护的技术含量不高，只需要做有效的复审即可，不必拘泥于形式，硬拉一个人来结对唱二人转。

3）如果验证测试需要运行很长时间，那么两个人在那里等待结果是有点浪费时间。

4）如果团队的人员要在多个项目中工作，不能充分保证足够的结对编程时间，那么成员要经常处于等待的状态，反而影响效率。

5）关键是如何最大限度地发挥“领航员”的作用，如果用处不大，也就无需结对。

 

推而广之，所谓极限编程，就是把一些认为重要和有效的做法发挥到极致，如表11-1所示，在这层意义上，“极限编程”应该叫“极致编程”。

表11-1  极致编程

如果……	发挥到极致就变成……
了解顾客的需求很重要	每时每刻都有客户在身边，时时了解需求
测试/单元测试能帮助提高质量	那就先写单元测试，从测试开始写程序――TDD
代码复审可以找到错误	从一开始就处于“复审”状态――结对编程
计划没有变化快	那就别做详细的设计，做频繁的增量开发，重构和频繁地发布
其他好方法……	发挥到极限的做法……

下面是 <现代软件工程> 的同学们亲身体验了结对编程之后的一些感想:

(link)

第一次体会到结对带来的效率：

那是project到了比较关键的创造阶段，整整一天，我们俩椅子靠椅子的坐在电脑前，一边讨论一般coding，那次才真正的体会到结对真的能够带来效率。一整天的coding是容易走神的事，还好有pair在旁边指导，总是不断在我敲某某变量之前提前告诉我成员变量的名字，数据修改时帮忙检查是否有漏掉的，变量和函数定义的时候一起为其取名字，感觉有点眼花了，就换了个角色，我也开始对他“指指点点”了，一个人coding，一个人review，确实能减少一些不必要的错误，减少一些漏洞，算法实现后一起做些简单的测试，看到bug了再一起分析，我能明显的感觉到与以前的个人编程不一样，我们能比较快的找到bug初始点，并能提出比较的修改方法。特别是当看到功能进一步实现时，心里确实挺happy，更重要的这份感受有同伴与你一起分享。

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以前觉得结对编程的效率不高，因为只有一个人能够在敲代码，后来发现，事实不是这样的。两个人在一起的时候，一个人敲代码，另一个人能够及时发现错误，出现什么问题也能够一起讨论，其实效率更高。两个人一起的时候能够更加全身心的投入，而且互相都能够学到很多东西。总之通过这次结对编程，感觉收益匪浅。

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于是我们进行了项目中最关键的一次PAIR PROGRAMMING，我们利用编译课上机时间，在机房里PAIR完成了整个项目的类的设计与程序结构的设计。我们一起分析出类，然后找属性，写方法头，开始是WG用键盘，后来我用。一个明显的好处是，写完一条自己不确定的语句，马上可以跟PAIR一起缕一缕思路。一下午下来，感觉甚为清爽，因为终于清楚这个项目的做法了。