软件开发更像是写文章,规模增大带来的是效率的降低。将一篇文章切割成多个组成部分,分给不同的人去撰写,最后合并成一篇如同出自一人的文章是极具挑战性的
关于协作
产品负责人作为总指挥,技术主管充当其左右手。这种方法有一些困难。很难在技术主管不参与任何管理工作的同时,建立在技术决策上的权威。
显然,产品负责人必须预先声明技术主管的技术权威,在即将出现的绝大部分测试用例中,他必须支持后者的技术决定。要达到这一点,产品责任人和技术主管必须在基本的技术理论上具有相似观点;他们必须在主要的技术问题出现之前,私下讨论它们;产品责任人必须对技术主管的技术才能表现出尊重。
左手不知道右手在做什么,所以进度灾难、功能的不合理和系统缺陷纷纷出现。随着工作的进行,许多小组慢慢地修改自己程序的功能、规模和速度,他们明确或者隐含地更改了一些有效输入和输出结果用法上的约定。
交流和交流的结果--组织,是成功的关键。交流和组织的技能需要管理者仔细考虑,相关经验的积累和能力的提高同软件技术本身一样重要。
会议
不论协作与否,拥有能了解状态真相的评审机制是必要的。PERT图以及频繁的里程碑是这种评审的基础。大型项目中,可能需要每周对某些部分进行评审,大约一个月左右进行整体评审。进度提供了缓冲和储备,使开发队伍能够处理常规的异常事件,可以预计和防止小的灾祸。而对任务进行计算和对工作量进行度量,会对进度超前会造成一些消极的影响--这时,人们往往会比较乐观地放缓工作节奏。就这一点来说,它们是令人扫兴的事情。不过,如同我们看到的,必须关心每一天的滞后,它们是大灾祸的基本组成元素。
周例会的决策给出迅捷的结论,允许工作继续进行。如果任何人对结果过于不高兴,可以立刻诉诸于项目经理。
这种会议的卓有成效是由于:
- 数月内,相同小组架构师、用户和实现人员每周交流一次。因此,大家对项目相关的内容比较了解,不需要安排额外时间对人员进行培训。
- 上述小组十分睿智和敏锐,深刻理解所面对的问题,并且与产品密切相关。没有人是"顾问"的角色,每个人都要承担义务。
- 当问题出现时,在界线的内部和外部同时寻求解决方案。
- 正式的书面建议集中了注意力,强制了决策的制订,避免了会议草稿纪要方式的不一致。
- 清晰地授予首席架构师决策的权力,避免了妥协和拖延。
里程碑的选择只有一个原则,那就是,里程碑必须是具体的、特定的、可度量的事件,能够进行清晰定义。
书面记录,保持一致
思路是大约十个人的想法,但如果想保持文字和产品之间的一致性,则必须由一个或两个人来完成将其结论转换成书面规格说明的工作。而且,将定义书写成文字,必须对很多原先并不是非常重要的问题进行判断,并得出结论。
为了得到一份有用的文字描述,就必须放慢脚步,稳妥地进行。
- 目的。主要的功能是什么?开发程序的原因是什么?
- 环境。程序运行在什么样的机器、硬件配置和操作系统上?
- 范围。输入的有效范围是什么?允许显示的合法范围是什么?
- 实现功能和使用的算法。精确地阐述它做了什么。
- 输入-输出格式。必须是确切和完整的。
- 操作指令。包括控制台及输出内容中正常和异常结束的行为。
- 选项。用户的功能选项有哪些?如何在选项之间进行挑选?
- 运行时间。在指定的配置下,解决特定规模问题所需要的时间?
- 精度和校验。期望结果的精确程度?如何进行精度的检测?
软件的复杂性
当我们试图用图形来描述软件结构时,我们发现它不仅仅包含一个,而是很多相互关联、重叠在一起的图形。这些图形可能描绘控制流程、数据流、依赖关系、时间序列、名字空间的相互关系等等。它们通常不是有较少层次的扁平结构。
现代软件系统中这些无法规避的内在特性:复杂度、一致性、可变性和不可见性。
- 不可见性。软件是不可见的和无法可视化的。
- 可变性。软件实体经常会遭受到持续的变更压力。软件可以很容易地进行修改--它是纯粹思维活动的产物,可以无限扩展。
- 复杂度。规模上,软件实体可能比任何由人类创造的其他实体要复杂,因为没有任何两个软件部分是相同的(至少是在语句的级别)。
控制的很多复杂度是随心所欲、毫无规则可言的,来自若干必须遵循的人为惯例和系统。它们随接口的不同而改变,随时间的推移而变化,而且,这些变化不是必需的,仅仅由于它们是不同的人--而非上帝--设计的结果。
数据处理的基本原理告诉我们,试图把信息放在不同的文件中,并努力维持它们之间的同步,是一种非常费力不讨好的事情。
第一个想法是借助那些出于语言的要求而必须存在的语句,来附加尽可能多的"文档"信息。因此,标签、声明语句、符号名称均可以作为工具,用来向读者表达尽可能多的意思。
第二个方法是尽可能地使用空格和一致的格式提高程序的可读性,表现从属和嵌套关系。
第三,以段落注释的形式,向程序中插入必要的记叙性文字。
细致的功能定义、详细的规格说明、规范化的功能描述说明以及这些方法的实施,大大减少了系统中必须查找的bug数量。
系统各个组成部分的开发者都会做出一些假设,而这些假设之间的不匹配,是大多数致命和难以察觉的bug的主要来源
系统软件开发是减少混乱度(减少熵)的过程,所以它本身是处于亚稳态的。软件维护是提高混乱度(增加熵)的过程,即使是最熟练的软件维护工作,也只是放缓了系统退化到非稳态的进程。
作为引入新bug的一个后果,程序每条语句的维护需要的系统测试比其他编程要多。理论上,在每次修复之后,必须重新运行先前所有的测试用例,从而确保系统不会以更隐蔽的方式被破坏。实际情况中,回归测试必须接近上述理想状况,所以它的成本非常高。
开发周期估算
我们对估算技术缺乏有效的研究,更加严肃地说,它反映了一种悄无声息,但并不真实的假设--一切都将运作良好。
第二,我们采用的估算技术隐含地假设人和月可以互换,错误地将进度与工作量相互混淆。
第三,由于对自己的估算缺乏信心,软件经理通常不会有耐心持续地进行估算这项工作。
第四,对进度缺少跟踪和监督。其他工程领域中,经过验证的跟踪技术和常规监督程序,在软件工程中常常被认为是无谓的举动。
第五,当意识到进度的偏移时,下意识(以及传统)的反应是增加人力。这就像使用汽油灭火一样,只会使事情更糟。越来越大的火势需要更多的汽油,从而进入了一场注定会导致灾难的循环。
规模效益
向进度落后的项目中增加人手,只会使进度更加落后。向软件项目中增派人手从三个方面增加了项目必要的总体工作量:任务重新分配本身和所造成的工作中断;培训新人员;额外的相互沟通。开发项目后期增加的开发人员,必须作为团队成员,愿意在过程中努力投入和工作,而不是企图改变或者改进过程本身。
小型项目数据的外推是没有意义的。就好像把100码短跑记录外推,得出人类可以在3分钟之内跑完1英里的结论一样。
如果项目有n个工作人员,则有(n2 - n)/ 2个相互交流的接口,有将近2n个必须合作的潜在团队。团队组织的目的是减少不必要交流和合作的数量,因此良好的团队组织是解决上述交流问题的关键措施。使用能消除、至少是能指明副作用的程序设计方法,会在维护成本上有很大的回报。同样,设计实现的人员越少、接口越少,产生的错误也就越少。
迭代、渐进和进化
不变只是愿望,变化才是永恒。最重要的措施是使用高级语言和自文档技术,以减少变更引起的错误。
高级语言减轻了一些次要的软件复杂度。抽象程序包含了很多概念上的要素:操作、数据类型、流程和相互通讯,而具体的机器语言程序则关心位、寄存器、条件、分支、通道、磁盘等等。高级语言所达到的抽象程度包含了(抽象)程序所需要的要素,避免了更低级的元素,它消除了并不是程序所固有的整个级别的复杂度。
书面记录决策是必要的。只有记录下来,分歧才会明朗,矛盾才会突出。文档能够作为同其他人的沟通渠道。项目经理常常会不断发现,许多理应被普遍认同的策略,完全不为团队的一些成员所知。正因为项目经理的基本职责是使每个人都向着相同的方向前进,所以他的主要工作是沟通,而不是做出决定。
增量开发模型更佳--渐进地精化
变更的阶段化是一种必要的技术。每个产品都应该有数字版本号,每个版本都应该有自己的日程表和冻结日期,在此之后的变更属于下一个版本的范畴。
概念完整性。一个整洁、优雅的编程产品必须向它的每个用户提供一个条理分明的概念模型,这个模型描述了应用、实现应用的方法以及用来指明操作和各种参数的用户界面使用策略
委派一名产品结构师是最重要的行动。结构师负责产品所有方面的概念完整性,这些是用户能实际感受到的。结构师开发用于向用户解释使用的产品概念模型,概念模型包括所有功能的详细说明以及调用和控制的方法。结构师是这些模型的所有者,同时也是用户的代理。在不可避免地对功能、性能、规模、成本和进度进行平衡时,卓有成效地体现用户的利益。
软件系统的快速原型对重要的系统界面进行模拟,并演示待开发系统的主要功能。原型不必受到相同硬件速度、规模或者成本约束的限制。原型通常展示了应用程序的功能主线,但不处理任何如无效输入、退出清除等异常情况。原型的目的是明确实际的概念结构,从而客户可以测试一致性和可用性。
软件缺陷
为什么缺陷不能更彻底地被修复?首先,看上去很轻微的错误,似乎仅仅是局部操作上的失败,实际上却是系统级别的问题,通常这不是很明显。修复局部问题的工作量很清晰,并且往往不大。但是,更大范围的修复工作常常会被忽视,除非软件结构很简单,或者文档书写得非常详细。
- 因为用户的使用到达了新的熟练水平,他们开始运用新的功能。这种高强度的考验查出了新功能中很多不易察觉的问题
- 我们的构思是有缺陷的,因此总会有bug。程序维护中的一个基本问题是--缺陷修复总会以(20-50)%的机率引入新的bug。所以整个过程是前进两步,后退一步。