Модели разработки ПО

1. Code and fix - Модель кодирования и устранения ошибок

Совершенно простая модель, характерная для студентов ВУЗов. Именно по этой модели большинство студентов разрабатывают, например лабораторные работы.

Это одна из самых старых моделей разработки: она очень проста и подойдет стартапам, где команда невелика, нет особых конфликтов, вы знаете, что хотите сделать и имеете представление, как это сделать.

Как работает Code-and-Fix: у нас есть понимание, что мы хотим сделать. Начинаем программировать, затем смотрим, что получилось. Выявляем баги, правим их и снова смотрим — и так, пока наш продукт не начнет работать.

Данная модель имеет следующий алгоритм:

1. Постановка задачи
2. Выполнение
3. Проверка результата
4. При необходимости переход к первому пункту

Преимущества

• не нужно тратить время на планы, документацию, митинги.

Недостатки

• иногда исправление одной ошибки приводит к тому, что у вас ломается вся система. В итоге приходится переделывать — снова и снова. Поэтому когда-то давно программисты, которые мучились с этой моделью разработки, решили уйти от ее мнимой простоты и изобрести другую.

Модель ужасно устаревшая. Характерна для 1960-1970 гг., поэтому преимуществ перед следующими моделями практически не имеет, а недостатки на лицо.

2. Waterfall Model - Каскадная или поэтапная разработка ("Водопад")

Процесс создания программного обеспечения представляет собой поток, последовательно проходящий фазы анализа, проектирования, реализации, тестирования, интеграции и поддержки.

Каждая следующая стадия начинается только после того, как заканчивается предыдущая. Так обычно строится работа над крупными проектами с длительным сроком внедрения.

Имеет ряд преимуществ перед алгоритмом предыдущей модели, но также имеет и ряд весомых недостатков.

Преимущества

• Последовательное выполнение этапов проекта в строгом фиксированном порядке;
• высокий уровень формализации процессов => высокая прозрачность разработки и фаз проекта;
• большое количество документации;
• Разработку просто контролировать. Заказчик всегда знает, чем сейчас заняты программисты, может управлять сроками и стоимостью;
• Стоимость проекта определяется на начальном этапе. Все шаги запланированы уже на этапе согласования договора, ПО пишется непрерывно «от и до»;
• Позволяет оценивать качество продукта на каждом этапе;
• Не нужно нанимать тестировщиков с серьёзной технической подготовкой. Тестировщики смогут опираться на подробную техническую документацию;

Недостатки

• Жесткая последовательность этапов жизненного цикла без возможности возврата на предыдущий этап;
• Заказчик видит готовый продукт в конце разработки и только тогда может дать обратную связь. Велика вероятность, что результат его не устроит.
• Все требования должны быть известны в начале жизненного цикла проекта;
• Разработчики пишут много технической документации, что задерживает работы. Чем обширнее документация у проекта, тем больше изменений нужно вносить и дольше их согласовывать.
• Тестирование начинается на последних этапах разработки. Если в требованиях к продукту была допущена ошибка, то исправить её будет стоить дорого. Тестировщики обнаружат её, когда разработчик уже написал код, а технические писатели — документацию.
• Возникает необходимость в жёстком управлении и регулярном контроле, иначе проект быстро выйдет из графиков
• Отсутствует возможность учесть переделку, весь проект делается за один раз
• Не соответствует реальным условиям разработки программного продукта

«Водопад» подходит для разработки проектов в медицинской и космической отрасли, где уже сформирована обширная база документов (СНиПов и спецификаций), на основе которых можно написать требования к новому ПО.

При работе с каскадной моделью основная задача — написать подробные требования к разработке. На этапе тестирования не должно выясниться, что в них есть ошибка, которая влияет на весь продукт.

«Водоворот» или каскадная модель с промежуточным контролем

В этой модели предусмотрен промежуточный контроль за счет обратных связей. Но это достоинство порождает и недостатки. Затраты на реализацию проекта при таком подходе возрастают практически в 10 раз. Эта модель, как вы уже поняли, является незначительной модификацией предыдущей.

При реальной работе в соответствии с моделью, допускающей движение только в одну сторону, обычно возникают проблемы при обнаружении недоработок и ошибок, сделанных на ранних этапах. Но еще более тяжело иметь дело с изменениями окружения, в котором разрабатывается ПО (это могут быть изменения требований, смена подрядчиков, изменения политик разрабатывающей или эксплуатирующей организации, изменения отраслевых стандартов, появление конкурирующих продуктов и пр.).

3. V-model (V-образная модель, разработка через тестирование)

Это усовершенствованная каскадная модель, в которой заказчик с командой программистов одновременно составляют требования к системе и описывают, как будут тестировать её на каждом этапе.

История этой модели начинается в 1980-х. Имеет обратные связи с каждым этапом жизненного цикла, при этом порождает очень весомый недостаток: 10-ти кратное увеличение затрат на разработку.

Является одной из основных практик экстремального программирования и предполагает регулярное тестирование продукта во время разработки.

Преимущества

• Минимизация рисков:
  V-образная модель делает проект более прозрачным и повышает качество контроля проекта путём стандартизации промежуточных целей и описания соответствующих им результатов и ответственных лиц. Это позволяет выявлять отклонения в проекте и риски на ранних стадиях и улучшает качество управления проектов, уменьшая риски.
• Повышение и гарантии качества:
  V-Model — стандартизованная модель разработки, что позволяет добиться от проекта результатов желаемого качества. Промежуточные результаты могут быть проверены на ранних стадиях. Универсальное документирование облегчает читаемость, понятность и проверяемость.
• Уменьшение общей стоимости проекта:
  Ресурсы на разработку, производство, управление и поддержку могут быть заранее просчитаны и проконтролированы. Получаемые результаты также универсальны и легко прогнозируются. Это уменьшает затраты на последующие стадии и проекты.
• Повышение качества коммуникации между участниками проекта:
  Универсальное описание всех элементов и условий облегчает взаимопонимание всех участников проекта. Таким образом, уменьшаются неточности в понимании между пользователем, покупателем, поставщиком и разработчиком.

Недостатки

• Если при разработке архитектуры была допущена ошибка, то вернуться и исправить её будет стоить дорого, как и в «водопаде».

V-модель подходит для проектов, в которых важна надёжность и цена ошибки очень высока. Например, при разработке подушек безопасности для автомобилей или систем наблюдения за пациентами в клиниках.

4. Incremental Model - Инкрементная модель

Модель приращения продукта позволяет параллельно выполнять ряд задач с непрерывным анализом результатов и корректировкой предыдущих этапов работы. Это более «скоростная» разработка для большого штата квалифицированных программистов.

Это модель разработки по частям (increment в переводе с англ. — приращение) уходит корнями в 1930-е. Рассмотрим её на примере создания социальной сети.

Заказчик решил, что хочет запустить соцсеть, и написал подробное техническое задание. Программисты предложили реализовать основные функции — страницу с личной информацией и чат. А затем протестировать на пользователях, «взлетит или нет».

Команда разработки показывает продукт заказчику и выпускает его на рынок. Если и заказчику, и пользователям социальная сеть нравится, работа над ней продолжается, но уже по частям.

Программисты параллельно создают функциональность для загрузки фотографий, обмена документами, прослушивания музыки и других действий, согласованных с заказчиком. Инкремент за инкрементом они совершенствуют продукт, приближаясь к описанному в техническом задании.

Преимущества

• Не нужно вкладывать много денег на начальном этапе. Заказчик оплачивает создание основных функций, получает продукт, «выкатывает» его на рынок — и по итогам обратной связи решает, продолжать ли разработку.
• Можно быстро получить фидбэк от пользователей и оперативно обновить техническое задание. Так снижается риск создать продукт, который никому не нужен.
• Ошибка обходится дешевле. Если при разработке архитектуры была допущена ошибка, то исправить её будет стоить не так дорого, как в «водопаде» или V-образной модели.

Недостатки

• Каждая команда программистов разрабатывает свою функциональность и может реализовать интерфейс продукта по-своему. Чтобы этого не произошло, важно на этапе обсуждения техзадания объяснить, каким он будет, чтобы у всех участников проекта сложилось единое понимание.
• Разработчики будут оттягивать доработку основной функциональности и «пилить мелочёвку». Чтобы этого не случилось, менеджер проекта должен контролировать, чем занимается каждая команда.

Инкрементная модель подходит для проектов, в которых точное техзадание прописано уже на старте, а продукт должен быстро выйти на рынок.

5. Iterative Model - Итеративная (или итерационная) модель

Это модель, при которой заказчик не обязан понимать, какой продукт хочет получить в итоге, и может не прописывать сразу подробное техзадание.

Рассмотрим на примере создания мессенджера, как эта модель работает.

Заказчик решил, что хочет создать мессенджер. Разработчики сделали приложение, в котором можно добавить друга и запустить чат на двоих. Мессенджер «выкатили» в магазин приложений, пользователи начали его скачивать и активно использовать. Заказчик понял, что продукт пользуется популярностью, и решил его доработать.

Программисты добавили в мессенджер возможность просмотра видео, загрузки фотографий, записи аудиосообщений. Они постепенно улучшают функциональность приложения, адаптируют его к требованиям рынка.

Преимущества

• Быстрый выпуск минимального продукта даёт возможность оперативно получать обратную связь от заказчика и пользователей. А значит, фокусироваться на наиболее важных функциях ПО и улучшать их в соответствии с требованиями рынка и пожеланиями клиента.
• Постоянное тестирование пользователями позволяет быстро обнаруживать и устранять ошибки.

Недостатки

• Использование на начальном этапе баз данных или серверов — первые сложно масштабировать, а вторые не выдерживают нагрузку. Возможно, придётся переписывать большую часть приложения.
• Отсутствие фиксированного бюджета и сроков. Заказчик не знает, как выглядит конечная цель и когда закончится разработка.
• Становится сложнее адекватно оценить текущее состояние проекта и спланировать долгосрочное развитие событий, а также предсказать сроки и ресурсы, необходимые для обеспечения определенного качества результата.

Итеративная модель подходит для работы над большими проектами с неопределёнными требованиями, либо для задач с инновационным подходом, когда заказчик не уверен в результате.

На основе итеративной модели была создана Agile — не модель и не методология, а скорее подход к разработке.

6. Spiral Model — спиральная модель

Спиральная модель представляет собой процесс разработки программного обеспечения, сочетающий в себе как проектирование, так и постадийное прототипирование с целью сочетания преимуществ восходящей и нисходящей концепции.

Рассмотрим, как функционирует эта модель, на примере разработки системы «Умный дом».

Заказчик решил, что хочет сделать такую систему, и заказал программистам реализовать управление чайником с телефона. Они начали действовать по модели «водопад»: выслушали идею, провели анализ предложений на рынке, обсудили с заказчиком архитектуру системы, решили, как будут её реализовывать, разработали, протестировали и «выкатили» конечный продукт.

Заказчик оценил результат и риски: насколько нужна пользователям следующая версия продукта — уже с управлением телевизором. Рассчитал сроки, бюджет и заказал разработку.

Программисты действовали по каскадной модели и представили заказчику более сложный продукт, разработанный на базе первого.

Заказчик подумал, что пора создать функциональность для управления холодильником с телефона. Но, анализируя риски, понял, что в холодильник сложно встроить Wi-Fi-модуль, да и производители не заинтересованы в сотрудничестве по этому вопросу. Следовательно, риски превышают потенциальную выгоду.

На основе полученных данных заказчик решил прекратить разработку и совершенствовать имеющуюся функциональность, чтобы со временем понять, как развивать систему «Умный дом».

Спиральная модель похожа на инкрементную, но здесь гораздо больше времени уделяется оценке рисков. С каждым новым витком спирали процесс усложняется. Эта модель часто используется в исследовательских проектах и там, где высоки риски.

Преимущества

• Быстрое получение результата
• Повышение конкурентоспособности
• При изменении требований, не придется начинать все с «нуля».
• Большое внимание уделяется проработке рисков

Недостатки

• Отсутствие регламентации стадий
• Есть риск застрять на начальном этапе — бесконечно совершенствовать первую версию продукта и не продвинуться к следующим.
• Разработка длится долго и стоит дорого.

Используя эту модель, заказчик и команда разработчиков серьёзно анализируют риски проекта и выполняют его итерациями. Последующая стадия основывается на предыдущей, а в конце каждого витка — цикла итераций — принимается решение, продолжать ли проект. Эту модель начали использовать в 1988 году.

7. Chaos model — модель хаоса

Вкратце Стратегия хаоса — это стратегия разработки программного обеспечения основанная на модели хаоса. Главное правило — это,всегда решать наиболее важную задачу первой.

Её создатель Л.Б.С.Ракун отмечает, что такие модели управления проектами, как спиральная модель и каскадная модель, хотя и хороши в управлении расписаниями и персоналом, не обеспечивают методами устранения ошибок и решениями других технических задач, не помогают ни в управлении конечными сроками, ни в реагировании на запросы клиентов. Модель хаоса — это инструмент пытающийся помочь понять эти ограничения и восполнить пробелы.

Преимущества

• учитывает взаимодействие между членами команды при внесении изменений в код;
• ограничивает риск чрезмерного проектирования решения
• прозрачность между желаниями руководства высокого уровня и пониманием командой разработчиков проблем и приоритетов.

Недостатки

• критическая необходимость включить единый дизайн на уровне кода, который необходимо выполнить для удовлетворения требований на уровне программы.

8. Prototype Model — прототипная модель

Данная модель основывается на разработке прототипов и прототипирования продукта.

Прототипирование используется на ранних стадиях жизненного цикла программного обеспечения:

• Прояснить не ясные требования (прототип UI)
• Выбрать одно из ряда концептуальных решений (реализация сцинариев)
• Проанализировать осуществимость проекта

Классификация протопипов

• Горизонтальные прототипы — моделирует исключительно UI не затрагивая логику обработки и базу данных.
• Вертикальные прототипы — проверка архитектурных решений.
• Одноразовые прототипы — для быстрой разработки.
• Эволюционные прототипы — первое приближение эволюционной системы.

9. RAD-Model, или Rapid Application Development Model - Модель быстрой разработки приложений

Разновидность инкрементной модели. Появилась в конце 80-х годов и стала одной из попыток создания гибкого процесса разработки.

RAD предусматривает небольшие команды разработки,сроки до 4 месяцев и активное привлечение заказчика с ранних этапов. Данная методология опирается на требования, но также существует возможность их изменений в период разработки системы. Обязательное требование этой модели — проект должен легко разбиваться на небольшие части, которые при необходимости могут создаваться параллельно друг другу несколькими командами. Такой подход позволяет сократить расходы и свести время разработки к минимуму.

Преимущества

• быстрое развитие продукта;
• разработка многоразовых мелких компонентов;
• повторный обзор в процессе разработки;
• интеграция повторно используемых компонентов на начальном уровне, следовательно, экономит усилия, несмотря на то, что не добавляются более крупные модули;
• конструктивная реакция.

Недостатки

• требуется много усилий для сбора всех требований на начальном этапе.
• навыки моделирования имеют много зависимостей.
• не подходит для малобюджетного проекта.

10. Модель Большого Взрыва (Big Bang Model)

Big Bang Model не имеет определенного процесса. Деньги и усилия объединяются, поскольку вход и выход представляют собой разработанный продукт, который может совпадать, а может и не совпадать с тем, что нужно заказчику. Модель Большого Взрыва не требует особого планирования и составления графиков. Разработчик выполняет анализ требований и кодирование, а также разрабатывает продукт в соответствии с его пониманием. Эта модель используется только для небольших проектов. Нет команды тестирования и формального тестирования не проводится, и это может быть причиной провала проекта.

Преимущества

• Это очень простая модель.
• Требуется меньше планирования и составления графиков.
• Разработчик может создавать собственное программное обеспечение.

Недостатки

• Модели Большого взрыва нельзя использовать для крупных, текущих и сложных проектов.
• Высокий риск и неопределенность.

11. Agile

Гибкая модель разработки, по которой сегодня работает большинство ИТ-проектов. Вы получаете определенный результат после каждой итерации, можете вносить изменения в первоначальное видение продукта практически в любой момент работы — исходя из того, какой функционал больше нравится пользователям вашего продукта.

Преимущества

• чтобы начать работать над продуктом не нужно иметь детальное представление о том, что вы хотите получить в конце. Не нужно иметь весь бюджет и просчитывать все риски

Недостатки

• готовый продукт может на рынок так никогда и не выйти, вы постоянно будете заниматься его усовершенствованиями, дополнениями, тем временем бюджет может закончиться

Agile имеет множество вариаций и фреймворков. Среди самых известных: Scrum, Kanban, экстремальное программирование (XP), Lean.