一個完整的軟件研發流程是怎樣的?

點擊:63時間:2019-08-05 08:50:12
說到軟件研發流程,一些同學可能看不起這種標準化流程,會覺得不管三七二十一,立即上手編碼才是王道,需求可以等到后面再明確,設計則是完全不需要的步驟,否則感覺速度太慢,他們管這叫互聯網軟件開發精神。什么是互聯網軟件開發精神?開源共享、模塊化編程、極客精神,而不是野蠻開發。

今天回到我們的主題,繼續技術管理工作的第三篇文章,主要講講軟件研發流程。


說到軟件研發流程,一些同學可能看不起這種標準化流程,會覺得不管三七二十一,立即上手編碼才是王道,需求可以等到后面再明確,設計則是完全不需要的步驟,否則感覺速度太慢,他們管這叫互聯網軟件開發精神。什么是互聯網軟件開發精神?開源共享、模塊化編程、極客精神,而不是野蠻開發。


我在讀《聊聊架構》這本書時寫過一篇讀后感,感嘆終于出了一本可以讓我看很久的架構書,而不是 1、2 小時就能看完的所謂 ** 牛逼架構寶典。我們經常遇到這樣的面試者,你請他畫總體架構圖,他估計連聽都沒聽過,你換一個提問的方式,問他采用了哪些框架,他立馬和你說 SSH、Spark、Mesos,一大堆,但當你讓他畫出架構圖時,他會很茫然。當然,你更不用期望他思考諸如為什么 Hadoop 的 MapReduce 并行計算模型會采用 Pull(拉)模式介于 Map 和 Reduce 之間,而不是采用 Push(推)模式?為什么會有 Spark 出現等等此類問題了。這些問題我會在后續文章討論,這里只是想說,其實這些框架的產生,都是源于研發流程中的架構設計環節發現了問題,并逐漸積累的解決方案。


以基線產品開發過程為例

一般情況下,企業開發軟件時會按照基線和定制兩塊并行方式執行項目開發工作。無論什么公司,都需要遵從一套成熟的產品研發過程體系,才能做出質量較好的產品。因此,如果出現項目較多的情況,應該合理地安排基線和定制之前的里程碑,讓基線產品能夠盡量多地收集用戶的通用型需求,為定制項目進度實現技術支撐,減少定制項目中大量更改代碼、需要新增模塊情況發生。此外,產品研發過程體系也需要按照業務實際時間要求變化,不要拘泥于一定要按照瀑布方式,或是敏捷方式進行管理,凡事都需要找到契合自己的方式。鞋合不合腳,只有腳知道。


我們這里以一個基線產品開發過程作為流程解釋基礎,需要注意的是,以下說描述的各個階段,在項目執行前要明確各個階段的目標、指定計劃、及時溝通,并確保各個時期所有成員對項目理解一致。


項目啟動會

項目啟動會的目標是明確該產品開發項目的目標。目標不是孤立存在的,目標與計劃相輔相成,目標指導計劃,計劃的有效性影響著目標的達成。所以在執行目標的時候,考慮清楚自己的行動計劃,怎么做才能更有效地完成目標,是每個人都要詳情清楚的問題,否則,目標越是不清晰或是過高,都會影響項目的實際結果。


項目啟動會需要說明項目目標、階段劃分、組織結構、管理流程等關鍵事項,并將這些內容寫入 PPT(最好是有固定格式和范文,讓團隊內部或者公司內部共同遵守規范),需要大家達成一致。對于關鍵角色任命,事前也需要聽取相關領導和項目主要干系人的意見。


用戶需求

軟件開始開發前需要確定代價和所獲得價值的對比,也就是 ROI(Return On investment),一旦確定需要創建,就需要安排一系列的資源來支撐這個軟件的生存。這是需求的最原始描述。


為什么既要有用戶需求,也要有產品需求?因為兩者是有差異的,用戶需求由用戶提出,對技術一般不描述,只描述產品目標。產品需求是根據用戶需求轉化而來的技術實現需求,需要針對用戶提出的產品目標進行細分,總結出具體的每一個功能點,再針對每一個功能點細分為各種不同的操作流程,對每一個操作流程進行技術化定義。


用戶需求和產品需求容易發生不一樣,這是因為雖然大家都在談需求,但是出發點可能不同,造成了雙方關注點和思維方式不同。用戶需求關注的是系統如何支持業務流程,背后的需求是“實現業務目標”。技術人員關注的是合理技術方案,背后的需求是“工作量”、“實現難度”和“系統性能”。


產品需求

我們需要弄清楚產品經理或項目需求提出者為什么要做這個項目?這是最本質的業務需求。需求分析確定的業務需求,都是從業務需求推導出來的,都必須為業務需求服務。


產品需求一般包括產品需求規格說明書和產品需求矩陣。產品需求矩陣一般按照子系統、功能集、執行單元的結構列出所有的功能需求,每列則對應每項功能的工作步驟以及每個步驟的工作量。


產品需求寫完后,需要進行評審。在需求評審會上,產品、技術詳細評審需求是否完整,產品功能的正常場景是什么?是否形成閉環?異常場景是什么?是否考慮周全?


需求評審后,開發和測試負責人,分別編寫技術方案和測試用例。技術方案評審,開發負責人拉上涉及到其他系統的負責人一起討論,技術方案中必須要有業務流程圖和時序圖,業務流程圖是為了梳理開發對業務的理解,是否和需求一致。時序圖是了梳理本次需求涉及的系統交互。技術方案評審通過后,確認工作量和交付時間,反饋給產品。


總體設計

設計階段的目標主要是對待開發系統的構架進行分析和設計,并建立系統構架的基線,以便為之后的實施工作提供一個穩定的基礎。


設計階段包括了系統架構的輸出,一個好的系統架構設計可以幫助人類梳理業務邏輯且抓住核心需求,設計穩定可擴展的業務系統,評估業務開發周期和開發成本,有效的規避風險。例如蓋房子的時候得有建筑圖紙,有了圖紙,才能核算施工周期。


總體設計是整個系統的框架型設計,意義及其重大,一般情況下不能省略(只有維護項目可以省略總體設計,因為基準項目已經設計完畢),所有的產品開發項目均需要首先進行總體設計,它是設計首要步驟,決不允許本末倒置,不能出現先編碼后設計的情況,這是軟件開發的第二大痛點(第一大是需求不明確、任意變更需求)。


總體設計分為三個階段:


第一階段:初始設計。在對給定的數據流圖進行復審和精化的基礎上,將其轉化為初始的模塊結構圖。


第二階段:精化設計。依據模塊“高內聚低耦合”的原則,精化初始的模塊結構圖,并設計其中的全局數據結構和每一模塊的接口。


第三階段:設計復審階段,對前兩個階段得到的高層軟件結構進行復審,必要時還可能需要對軟件結構做一些精化工作。


概要設計

概要設計的目的是描述系統的每個模塊的內部設計,對總體設計和詳細設計承擔承上啟下的作用。


概要設計按照結構化設計方法進行設計。結構化設計方法的基本思路是:按照問題域,將軟件逐級細化,分解為不必再分解的的模塊,每個模塊完成一定的功能,為一個或多個父模塊服務(即接受調用),也接受一個或多個子模塊的服務(即調用子模塊)。模塊的概念,和編程語言中的子程序或函數是對應的。


概要設計階段把軟件按照一定的原則分解為模塊層次,賦予每個模塊一定的任務,并確定模塊間調用關系和接口。


在這個階段,設計者會大致考慮并照顧模塊的內部實現,但不過多糾纏于此。主要集中于劃分模塊、分配任務、定義調用關系。模塊間的接口與傳參在這個階段要制定得十分細致明確,需要編寫嚴謹的數據字典,避免后續設計產生不解或誤解。概要設計一般不是一次就能做到位,而是反復地進行結構調整。典型的調整是合并功能重復的模塊,或者進一步分解出可以復用的模塊。在概要設計階段,應最大限度地提取可以重用的模塊,建立合理的結構體系,節省后續環節的工作量。


概要設計文檔最重要的部分是分層數據流圖、結構圖、數據字典以及相應的文字說明等。以概要設計文檔為依據,各個模塊的詳細設計就可以并行展開了。


詳細設計

詳細設計階段就是依據概要設計階段的分解,設計每個模塊內的算法、流程,為每個模塊完成的功能進行具體的描述,要把功能描述轉變為精確的、結構化的過程描述。


詳細設計這個階段,各個模塊可以分給不同的人去并行設計。設計者的工作對象是一個模塊,根據概要設計賦予的局部任務和對外接口,設計并表達出模塊的算法、流程、狀態轉換等內容。這里要注意,如果發現有結構調整(如分解出子模塊等)的必要,必須返回到概要設計階段,將調整反應到概要設計文檔中,而不 能就地解決,不打招呼。詳細設計文檔最重要的部分是模塊的流程圖、狀態圖、局部變量及相應的文字說明等。一個模塊對應一篇詳細設計文檔。


概要設計階段通常得到軟件結構圖,詳細設計階段常用的描述方式有:流程圖、N-S 圖、PAD 圖、偽代碼等。而詳細設計的目的是描述某一個模塊內部的處理流程、開發方法和編碼技巧。一般來說,詳細設計由項目簡介、模塊說明(具體說明每一個模塊內部的流程、功能、邏輯、消耗以及未解決問題)、接口設計(包括內部接口和外部接口)、數據結構設計(包括物理結構和邏輯結構)、特殊處理等幾個部分構成。軟件的詳細設計,最終是將軟件系統的各個部分的具體設計方法、邏輯、功能采用文字方式進行表述。這樣在實現過程中,編碼人員原則上嚴格按此進行代碼實現即可。


編寫代碼

編寫代碼可以遵循以下幾點原則:


先做核心模塊的壓測:很多程序員,習慣把東西做完,然后等著快上線的時候才做性能測試,那么如果前面設計出了問題,這個就很頭大了。當然,后期快上線的時候也要做性能測試,但前期的我認為還是很重要的。當然,做好這一點,需要懂一些業務,你要知道業務壓力在哪里,業務請求的重心在哪里,很多時候,產品經理不講,你也要問清楚。


確保過程可控:代碼執行時一定要保持中間的輸出,比如說,每處理 10 萬條日志,寫一條狀態日志,記錄處理的日志條目數和當前的執行時間。


多打日志:很多時候,代碼寫的自己也不是很滿意,比如某個處理效率不夠優化,某個處理的方法不夠簡潔,或者擴展性比較差,代碼寫的很弱智,但可能短時間沒有辦法想清楚最合理的解決方案,考慮到上線初期這里并不是重心所在,所以也不會特意去優化它,但這種情況下我往往會留下注釋,并說明下一步優化的可能思路是什么,或者想到的可行方案是什么。


簡單易懂的邏輯:千萬不要把自己繞進去了,時間一長,誰都看不明白你的邏輯。如果邏輯真的很難在一個函數內完成,嘗試切分。


不要沉迷于框架:框架最大的問題是什么?是過于繁冗的嵌套。為什么我一直很煩框架?因為經常遇到需要一秒鐘幾千次請求的處理場景,那么調優的時候,要從數不清的框架中尋找數據處理的邏輯,尋找性能卡點,可能改動代碼只有兩行,但是找問題需要兩天。程序員記住,你的技術能力絕對不能被框架約束住。


使用熟悉、成熟的技術:很多人根本沒搞明白自己的障礙和問題在哪里,根本不知道相關技術產品的優勢和劣勢在哪里,看一堆第三方的數據測評,腦子一熱,去學新技術,然后,掉進坑里出不來,如果是創業公司,可能項目就死在里面了。使用新技術前,建議全面了解該技術的特征,適用范圍,以及不適用的范圍。


代碼審核

眾所周知,在團隊中進行代碼審查(Code Review)可以提升代碼質量,分享項目知識、明確責任,最終達到構建更好的軟件、更好的團隊。


代碼審核及其重要,一般來說每周都要做一次代碼審核。首先,代碼審核有利于你跟蹤項目進展情況,我們能真實地看到手下的人進展如何,并且更早發現他們是否誤入歧途。有時候,手下人會說“完成得差不多了!”,你去看代碼時發現什么都沒有或者只是一堆垃圾,諸如此類,總之離完成還很遙遠。在管理中,這種情況是最讓人討厭的,所以我認為代碼審查是避免這種麻煩的最佳途徑。


單元測試

要認識單元測試,首先要明白什么是“單元(Unit)”。所謂“單元”指的是代碼調用的最小單位,實際上指的是一個功能塊(Function)或者方法(Method)。所以單元測試指的就是對這些代碼調用單元的測試。


單元測試是一種白盒測試,就是必須要對單元的代碼細節很清楚才能做的測試。所以,單元測試的編寫和執行都是由軟件工程師來做的。相對于單元測試,還有集成測試。集成測試基本都是黑盒測試,主要是由測試人員根據軟件的功能手冊來進行測試,需要有專門的測試環境配合。集成測試又分功能測試、回歸測試等。


需要單元測試的代碼實際上是開發人員自己寫的邏輯,測試邏輯所依賴的環境是否正常不是單元測試的目的。在環境訪問代碼中引入邏輯,只會讓邏輯更難測試,導致邏輯代碼無法進行單元測試。因此,可單元測試的代碼,才能夠采用單元測試。判斷可測試的代碼還有一個方法,就是看這個方法能否用一個 main 函數直接運行,如果可以的話就是可單元測試的代碼。可測試的代碼還有另一個特征,就是該方法單元的參數,開發人員可以自由模擬,不需要依賴外部環境。


集成測試

集成測試,也叫組裝測試或聯合測試。在單元測試的基礎上,將所有模塊按照設計要求組裝成為子系統或系統,進行集成測試。實踐表明,一些模塊雖然能夠單獨地工作,但并不能保證連接起來也能正常的工作。一些局部反映不出來的問題,在全局上很可能暴露出來。


集成測試是在軟件系統集成過程中所進行的測試,其主要目的是檢查軟件單位之間的借口是否正確。它根據集成測試計劃 ,一邊將模塊或其他模塊組合成越來越大的系統,一邊運行該系統,以分析所組成的系統是否正確,各個組成部分是否合拍。集成測試的策略主要有自頂向下和自底向上兩種。也可以理解為在軟件設計單元、功能模塊組裝、集成為系統時,對應用系統的各個部件(軟件單元、功能模塊接口、鏈接等)進行的聯合測試,以決定他們能否在一起共同工作,部件可以是代碼塊、獨立的應用、網絡上的客戶端或服務器端程序。


系統測試

系統測試階段包括系統測試方案及用例編寫、功能性測試、性能測試、穩定性測試。


為了驗證需求分析確定的功能是否齊全并被正確實現,同時還要對安裝、部署、適應性、安全性、界面等非功能性需求進行測試。系統測試也有測試人員負責,應該在需求分析完成后進行設計,在集成測試完成后進行實施。


功能性測試一般由獨立測試小組采用黑盒方式來測試,主要測試系統是否符合“需求規格說明書”。在經過以上各階段測試確認之后,把系統完整地模擬客戶環境來進行的測試。系統測試是將已經確認的軟件、計算機硬件、外設、網絡等其他元素結合在一起,進行信息系統的各種組裝測試和確認測試,其目的是通過與系統的需求相比較,發現所開發的系統與用戶需求不符或矛盾的地方,從而提出更加完善的方案。


性能測試驗證系統的穩定性和效率,檢查系統是否滿足規定的性能要求。性能測試通常選擇一些典型的功能,檢驗這些功能在大量用戶同時使用系統時系統是否穩定。性能測試由測試人員負責,可以在系統測試完成后進行,也可以對重要模塊先進行性能測試,可以貫穿整個測試周期,目的是盡早發現系統的性能瓶頸并提早解決。


穩定性測試和性能測試都必須等到系統基本沒問題、趨于穩定時再進行才有效果,否則很難順利測下去,出現異常也不能定位究竟是系統架構的問題,還是功能上的缺陷。


穩定性測試(亦可稱可靠性測試)通過給系統加載一定的業務壓力,讓系統持續運行一段時間(一般為 7x24 小時),檢測系統是否能夠穩定運行。


產品發布

產品發布是系統測試結束后的最后一步,通常在軟件產品開發過程中不需要產品試制環節,可以直接上線,只需要系統測試員輸出系統測試報告并批準產品發布(上線)就可以了。


產品發布前需要通過產品發布說明會形式,對整個產品開發過程從立項開始回溯過程,指出整個過程中的不足點,總結經驗,為下一個項目提供經驗案例。這一會議可以通過正式會議形式召開,需要召集產品經理、主要開發人員、測試人員、上級領導等參與,準備充分,盡最大可能說清楚這個產品發布之后的效果、效益,為上線后的價值評估做準備。這一環節不可缺少,即便在互聯網公司,迭代速度很快的情況下,這一環節也需要滿足。


開發過程復盤

其實開發過程體系里并沒有這一過程,但是我個人認為它非常重要。


所有的總結,只有帶著問題去思考才會有收獲,這就是復盤。不論我說多少,如果沒有過類似的經驗,就很難有很強的共鳴。我覺得看清一個問題最好的方式,就是你曾經處在一個問題的兩個不同的角色中。


總結項目經驗教訓的目的,在于總結問題、分析原因,避免以后犯同樣的錯誤,而不是追究誰的責任。


假設一個需求理解的缺陷,如果在需求階段發現,修改一下可能只要一個小時,但是如果到了設計完成時發現這個缺陷,因為涉及的人員、文檔增多,估計要一天時間,而如果等到代碼都編寫完成時才發現這個缺陷,可能需要十天八天了。如果缺陷沒被發現,而是直接到了生產系統中呢?這就不是工作量的問題了,估計損失就難以估計了。在質量管理的理論中,缺陷每延遲一個階段被發現,修復的代價就要乘上十倍。


寫在最后

敏捷開發、極限開發等等模型是為了解決需求不明確、時間緊迫情況下的快速迭代,而不是為了從根本上否定研發流程,該設計還是要設計,只是將生命周期進行切分,將過程橫向切分為若干個周期。軟件開發是一門工程性要求很嚴謹的學科,讓我們堅持嚴謹的態度、高效的工作方式,打造高可用、高質量的軟件產品。


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