Пока в книге мы рассматривали прагматические методики, которые помогают отдельной личности стать лучшим программистом. Могут ли эти методы работать в приложении к командам?

Отвечаем на это громким «да!» В личностном прагматизме есть свои преимущества, но эти преимущества преумножаются, если личность работает в команде прагматиков,

В этом разделе мы кратко рассмотрим, как прагматические методики могут применяться к целым командам. Эти замечания – лишь начало. Как только собирается команда разработчиков-прагматиков, работающих в среде, предоставляющей определенные возможности, они быстро развивают и совершенствуют свою собственную командную динамику, которая работает на них.

Рассмотрим некоторые из предыдущих разделов с точки зрения команд.

Никаких разбитых окон

Качество является прерогативой команды. Для самого прилежного разработчика, попавшего в команду, которая безразлична к работе, окажется сложным сохранять энтузиазм, необходимый для устранения проблем, требующих кропотливости. Проблемы будут только усугубляться, если команда активно уговаривает разработчика не тратить время на устранение этих проблем.

Команда в целом не должна допускать наличия разбитых окон – этих маленьких недостатков, которые никем не устраняются. Команда обязана взять на себя ответственность за качество продукта, поддерживая разработчиков, исповедующих философию «не живите с разбитыми окнами», описанную в разделе «Энтропия в программах», и поощряя ее изучение теми, кто пока не открыл ее для себя.

В некоторых методологиях коллективной работы предусмотрен менеджер по качеству – сотрудник, которому команда делегирует ответственность за качество продукта, отправляемого заказчику. Это просто смешно: качества можно достигнуть только в результате индивидуальной лепты, вносимой каждым членом команды.

Сварившиеся лягушки

Помните несчастную лягушку, сидевшую в кастрюле с водой, из разделе «Суп из камней и сварившиеся лягушки»? Она не заметила постепенного изменения в окружающей среде и в конце концов сварилась. То же самое может произойти с отдельными личностями, которые теряют бдительность. Трудно уследить за общим состоянием среды в разгаре работы над проектом.

Команда может свариться значительно быстрее, чем отдельная личность. Люди предполагают, что кто-то другой занимается неким вопросом или что руководитель команды наверняка одобрил изменение, которое просил внести пользователь. Даже самые целеустремленные группы могут не обратить внимания на существенные изменения, происходящие с их проектами.

Боритесь с этим. Убедитесь, что каждый активно отслеживает изменения в состоянии среды. Может быть, стоит нанять «ответственного за состояние воды». Этот сотрудник должен постоянно следить за увеличением сферы покрытия, уменьшением масштабов времени, дополнительными средствами, новыми средами – всем тем, чего не было в первоначальном соглашении. Сохраняйте метрики по новым требованиям (см. раздел «Еще одна мелочь…»). Команде не нужно наотрез отказываться от изменений – просто надо знать, что они происходят. В противном случае лягушкой в горячей воде окажетесь именно вы.

Общайтесь

Очевидно, что разработчики в группе должны разговаривать друг с другом. В разделе «Общайтесь!» даны некоторые советы для облегчения подобного общения. Однако не забывайте, что сама по себе команда находится в рамках определенной организации. Команде как субъекту приходится четко взаимодействовать с остальным миром.

Для посторонних худшими проектными командами являются те, которые кажутся угрюмыми и чересчур сдержанными. Они проводят бессистемные встречи, на которых никто не хочет выступать. Их документы – сплошная путаница, среди них нет хотя бы двух похожих, и каждый разработчик пользуется своей терминологией.

Лучшие проектные команды обладают ярко выраженной индивидуальностью. Люди ожидают встреч с ними, поскольку знают, что увидят хорошо подготовленную презентацию, от которой всем станет лучше. Производимая ими документация отличается четкостью, точностью и последовательностью. В такой команде нет разноголосицы [44]. У нее даже может быть чувство юмора.

В маркетинге существует простой трюк, помогающий командам взаимодействовать как одно целое: создание брэнда. Когда вы начинаете некий проект, придумайте имя для проектной команды, в идеале – нечто из ряда вон выходящее. (В прошлом мы называли проекты в честь попугаев-киллеров, охотящихся на овец, оптических обманов и мифических городов.) Потратьте полчаса на придумывание самого идиотского логотипа и используйте его в ваших служебных записках и отчетах. В разговорах с людьми свободно упоминайте название вашей команды. Это звучит глупо, но все это придаст вашей команде некую самобытность, а миру – что-то запоминающееся, с чем можно ассоциировать вашу работу.

Не повторяйте самого себя

В разделе «Пороки дублирования» говорилось о трудностях, связанных с устранением дублирования работы, выполняемой разными членами команды. Это дублирование ведет к тому, что усилия тратятся впустую и все выливается в кошмарные ситуации при сопровождении. Ясно, что здесь нужно четкое взаимодействие, но в ряде случаев необходимо приложить и дополнительные усилия.

Некоторые команды включают в свой состав библиотекаря проекта, который несет ответственность за координацию документации и хранение текстов исходных программ. Другие члены команды могут использовать этого сотрудника в качестве «истины в последней инстанции», когда они занимаются поиском чего-либо. Хороший библиотекарь также способен предсказать возникновение дублирования, прочитав материал, с которым они работают.

Если проект слишком велик для одного-единственного библиотекаря (или если никто не хочет брать на себя его функции), назначьте нескольких человек «фокусными точками» различных функциональных аспектов работы. Если кто-то хочет обговорить тему обработки даты, он знает, что по этому вопросу нужно обращаться к Мэри. Если же речь идет о базе данных, то следует обращаться к Фреду.

И не забудьте о значении программного обеспечения для коллективной работы и локальных телеконференциях в сети Usenet для обмена информацией и создания архивов вопросов и ответов.

Ортогональность

Традиционная организация команды основана на устаревшем методе создания программного обеспечения, известного под названием «метода водопада». Отдельным членам команды назначаются роли, основанные на их должностных обязанностях. В команде имеются бизнес-аналитики, проектировщики, программисты, тестировщики, технические писатели и т. п. [45] В этом случае существует явная иерархия – чем ближе вы допущены к конечному пользователю, тем выше ваше положение.

В стремлении довести все до крайности, некоторые объединения разработчиков диктуют строгое разграничение ответственности: тем, кто составляет программы, не разрешено общаться с теми, кто их тестирует, а им, в свою очередь, не разрешено общаться с главным архитектором и т. д. Некоторые организации еще более усложняют задачу, заставляя различные подгруппы отчитываться через отдельные цепочки управления.

Ошибочным является мнение о том, что различные действия при работе над неким проектом – анализ, проектирование, написание программы и тестирование – могут происходить изолированно друг от друга. Такого не бывает. Это различные точки зрения на одну и ту же проблему, и их искусственное разделение может вызвать целый ворох проблем. Программисты, отделенные двумя или тремя уровнями от реальных пользователей написанной ими программы, скорее всего не знают о контексте, в котором используется результат их труда. Они будут не в состоянии принять обоснованные решения.

Мы одобряем разбиение команды исходя из функциональных возможностей. Разделите ваших сотрудников на небольшие группы, каждая из которых будет нести ответственность за конкретный функциональный аспект конечной версии системы. Каждая группа обладает обязательствами перед другими группами, участвующими в проекте, что определено их согласованными обязательствами. Строгий набор обязательств изменяется с каждым новым проектом, как и распределение людей по группам.

В данном случае функциональная возможность необязательно означает сценарий использования конечным потребителем программного продукта. Сюда относится и уровень доступа к базе данных, и справочная подсистема. Мы ищем сплоченные, в большой степени самостоятельные коллективы людей по тем же критериям, которые мы обязаны использовать при декомпозиции программы. Существуют признаки, предупреждающие о том, что организация команды неверна; классическим примером этого являются две подгруппы, работающие над одним и тем же программным модулем или классом.

В чем же состоит польза от подобного функционального стиля организации? Организуя ресурсы, применяя те же методики, что и при организации программы, используя контракты (см. «Проектирование по контракту», несвязанность (см. «Несвязанность и закон Деметера») и ортогональность (раздел «Ортогональность»), мы способствуем изоляции команды в целом от влияния изменений. Если пользователь внезапно решится на замену поставщиков баз данных, то это скажется только на команде, занимающейся базами данных. Если отдел маркетинга внезапно примет решение об использовании готового средства календарного планирования, то это будет ударом только для группы разработчиков этого средства. При надлежащем исполнении подобный подход к группам может существенно снизить число пересечений в работе отдельных личностей, снизить затраты времени, повысить качество и уменьшить число дефектов. Этот подход помогает сделать команду разработчиков более сплоченной. Каждая группа знает, что только они несут ответственность за конкретную функцию.

Однако этот подход работает только при наличии ответственных разработчиков и сильного руководства. Создать пул автономных групп и позволить им разбалтываться в отсутствие руководства – это кратчайший путь к катастрофе. Проекту необходимы как минимум два руководителя – один технический, другой административный. Технический руководитель определяет философию и стиль разработки, распределяет обязанности между группами и является арбитром в неизбежных «дискуссиях» между членами команды. Он также осуществляет контроль за ситуацией в целом, стараясь найти ненужную общность задач между группами, которая снижает ортогональность общих прилагаемых усилий. Административный руководитель, или руководитель проекта, намечает ресурсы, необходимые группам, контролирует ход выполнения работ, отчитывается о проделанной работе и помогает в определении приоритетов с точки зрения потребностей бизнеса. Административный руководитель может действовать и в роли полномочного представителя команды при общении с внешним миром.

Команды, выполняющие большие проекты, нуждаются в дополнительных ресурсах: библиотекаре, который упорядочивает и хранит тексты программ и документацию, компоновщике инструментальных средств, обеспечивающем работоспособность обычных инструментальных средств и операционных сред, оперативную поддержку и т. д.

Подобная организация команды напоминает старую концепцию «бригады главного программиста», впервые описанную в 1972 г. [Ваk72].

Автоматизация

Автоматизация является отличным способом обеспечить полноту и точность всего, что делает команда. Зачем компоновать текст программы вручную, если ваш редактор может делать это автоматически, пока вы набираете текст? Зачем заполнять формуляры тестирования, если процедура сборки может осуществлять тестирование автоматически?

Автоматизация является существенным компонентом любой проектной команды – настолько важным для нас, что мы посвятили ей следующий раздел, целиком. Чтобы убедиться в том, что процессы автоматизированы, назначьте одного или несколько членов группы компоновщиками инструментальных средств для конструирования и развертывания средств, автоматизирующих всю тяжелую работу. Они будут создавать файлы сборки, сценарии оболочек, шаблоны редактирования, вспомогательные программы и т. п.

Чувствуйте момент, когда нужно остановиться

Помните, что коллективы состоят из отдельных личностей. Дайте возможность каждому сотруднику проявить себя во всем блеске. Создайте структуру, достаточную для их поддержки и выполнения проекта в соответствии с требованиями. Но затем, подобно живописцу из раздела «Приемлемые программы», не поддавайтесь искушению добавить больше краски на холст.

• Энтропия в программах

• Суп из камней и сварившиеся лягушки

• Приемлемые программы

• Общайтесь!

• Пороки дублирования

• Ортогональность

• Проектирование по контракту

• Несвязанность и закон Деметера

• Вездесущая автоматизация

• Оглянитесь вокруг в поисках успешных команд, работающих вне сферы разработки программного обеспечения. Каков фактор их успеха? Применяют ли они какой-либо из процессов, описанных в данном разделе?

• В следующий раз, когда вы начнете работать над проектом, постарайтесь убедить коллег в том, что проекту необходим брэнд. Дайте вашей организации время, чтобы привыкнуть к этой мысли, и затем проведите быстрый аудит, чтобы увидеть, изменило ли наличие брэнда что-нибудь как внутри команды, так и в общении с внешним миром.

• Командная алгебра: В школе мы решали задачи, наподобие этой: «Если четырем рабочим требуется 6 ч на то, чтобы выкопать канаву, то сколько времени потребуется на это восьми рабочим?» Какие факторы из реальной жизни повлияют на ответ задачи: «Если четырем программистам требуется 6 месяцев на разработку приложения, то сколько времени потребуется на это восьми программистам?» Назовите число сценариев, в которых время на разработку действительно сокращается.

На заре автомобильной эры инструкция по запуску автомобиля «Форд-Т» составляла две с лишним страницы. В современных автомобилях достаточно лишь повернуть ключ – процедура запуска является автоматической и надежной. Водитель, действующий по инструкции, может «залить» свечи зажигания, а автоматический стартер подобного не допустит.

Хотя информатика все еще напоминает автопромышленность времен выпуска модели «Форд-Т», мы не можем позволить себе в обычной работе раз за разом выполнять набор инструкций, расположенный на двух страницах. Неважно, что это – процедура сборки и выпуска готовой версии, рассмотрение текста программы или же любая повторяющаяся задача, возникающая в ходе проекта, – все это должно выполняться автоматически. Возможно, нам придется изготовить стартер и топливный инжектор «с нуля», но как только это будет сделано, с этого момента будет достаточно лишь повернуть ключ зажигания.

Мы хотим также гарантировать полноту и повторяемость при работе над проектом. Выполняемые вручную процедуры не гарантируют полноту; повторяемость также не гарантируется, особенно если аспекты конкретной процедуры открыты для интерпретации другими людьми.

Все в автоматическом режиме

Однажды мы посетили фирму-заказчик, где все разработчики использовали одну и ту же интегрированную среду разработки. Их системный администратор снабжал каждого разработчика набором инструкций по установке добавочных средств для этой среды. Эти инструкции занимали много страниц – 'щелкни мышью здесь, прокрути туда, отбуксируй это, щелкни здесь мышью два раза, повтори».

Не удивительно, что компьютер у каждого разработчика загружался по-своему. Когда разные разработчики прогоняли одну и ту же программу, в поведении приложения проявлялись малозаметные отличия. Дефекты возникали на одной машине, а на других все было нормально. При прослеживании разницы в версиях любого из компонентов обычно выявлялись неожиданные вещи.

В отличие от компьютеров, люди не обладают повторяемостью в своих действиях. Мы этого от них и не ждем. Сценарий оболочки или пакетный файл выполнят те же самые инструкции, в том же порядке, раз за разом. Он может отслеживаться системой управления исходным текстом, так что возможно изучать изменения в процедуре и по прошествии времени («но ведь она всегда работала…»).

Другим излюбленным средством автоматизации является cron (или «at» в системе Windows NT). Он позволяет планировать периодический прогон задач без участия пользователя – обычно этот прогон делается ночью. Например, представленный ниже файл crontab указывает, что команда nightly, используемая в проекте, должна запускаться каждый день в 00:05, что процедура резервного копирования backup должна запускаться в 03:15 по будням и что команда expense_eports должна выполняться в полночь первого числа каждого месяца.

С помощью cron можно планировать процедуры резервного копирования, сопровождение web-сайтов и любых других операций, которые нужно проводить без участия пользователя, т. е. автоматически.

Компилирование проекта

Компилирование проекта – это работа, которая должна быть надежной и повторяемой. Обычно проекты компилируются с помощью файлов сборки даже в интегрированной среде разработчика. В использовании файлов сборки есть ряд преимуществ. Это подготовленная по сценарию автоматическая процедура. Можно добавлять специальные программные процедуры для генерации текста программы и запускать регрессионные тесты в автоматическом режиме. Интегрированные среды имеют свои преимущества, но, пользуясь только ими, бывает трудно добиться нужного уровня автоматизации. Мы хотим осуществлять проверку, сборку, тестирование и передачу программы заказчику с помощью одной-единственной команды.

В разделе «Пороки дублирования» мы призываем к генерированию текстов программ для получения знания из обычных источников. Для облегчения этого процесса мы можем задействовать механизм анализа зависимости в программе make. Добавление правил в файл сборки для автоматической генерации файла из некоего другого источника не представляет особой сложности. Предположим, что есть некий файл XML, из которого необходимо сгенерировать файл Java, а результат скомпилировать.

.SUFFIXES: .Java .class .xml

.xml.java:

perl convert.pl $<>$@

.java.class:

$(JAVAC) $(JAVAC_FLAGS) $<

Наберем make test.class, и программа make автоматически найдет файл с именем test.XML, сформирует файл. Java, выполнив сценарий Perl, а затем скомпилирует этот файл, создав test.class.

Можно использовать подобные правила также для автоматической генерации исходного текста, файлов заголовка или документации из иной формы (см. «Генераторы исходных текстов»).

Можно воспользоваться файлом сборки для прогона либо регрессионных тестов, либо отдельного модуля, либо подсистемы в целом. Вы легко можете протестировать весь проект целиком при помощи одной-единственной команды на вершине исходного дерева или же протестировать отдельный модуль, воспользовавшись той же командой в единственном каталоге. Более подробно регрессионное тестирование рассматривается в разделе «Безжалостное тестирование».

Многие проекты устанавливают специальные рекурсивные иерархические файлы для сборки проектов и тестирования. Но не забывайте о некоторых потенциальных проблемах.

Программа make вычисляет зависимости между различными объектами, которые она должна собрать. Но она может проанализировать только зависимости, существующие в пределах одного-единственного обращения к программе make. В частности, рекурсивная программа make не обладает информацией о зависимостях, которые имеются у других обращений к программе make. Если вы будете осторожны и точны в своих действиях, то вы получите надлежащие результаты, но при этом можно проделать много лишней работы или проглядеть зависимость и не перекомпилировать ее, когда это необходимо.

Кроме того, зависимости сборки могут отличаться от зависимостей тестирования и вам могут понадобиться дополнительные иерархии.

Автоматизация процесса сборки

Сборка представляет собой процедуру, которая использует пустой каталог (и известную среду компиляции) и формирует проект с нуля, создавая то, что вы хотели бы видеть в качестве конечного результата, отправляемого заказчику, например, эталонный лазерный диск или самораспаковывающийся архив. Обычно сборка проекта включает следующие этапы:

1. Исходный текст программы извлекается из архива.

2. Проект формируется с нуля, обычно из файла сборки верхнего уровня. Каждая сборка помечается определенным номером выпуска/версии или отметкой даты.

3. Создается копия для распространения. Эта процедура может повлечь за собой фиксирование права собственности на файл и разрешения на его использование, создание всех примеров, документации, файлов README и всего того, что будет отправлено вместе с готовым продуктом именно в том формате, который требуется при передаче заказчику [46].

4. Проведите указанные тесты (процедура make test).

Для большинства проектов этот этап сборки осуществляется автоматически каждую ночь. «Ночная» сборка обычно выполняет больше полных тестов, чем отдельный сотрудник при сборке определенной части проекта. Важным моментом является то, что при полной сборке должны запускаться все тесты, имеющиеся в наличии. Вы хотите убедиться в том, что программа не прошла регрессионный тест вследствие изменений, которые были сделаны в программе сегодня. Идентифицируя проблему ближе к источнику, вы с большей вероятностью сможете отыскать и устранить существующую проблему.

Если вы не проводите регулярное тестирование, то можете обнаружить, что приложение не работает вследствие изменения, внесенного три месяца назад. Удачи вам – в поиске этого изменения.

Окончательные сборки, которые вы намереваетесь отправить заказчику в виде готовых продуктов, могут предъявлять требования, отличающиеся от регулярной «ночной» сборки. Окончательная сборка может требовать, чтобы библиотека исходных файлов была заблокирована или снабжена номером выпуска, чтобы флаги оптимизации и отладки были установлены по-другому и т. д. Мы предпочитаем использовать отдельный рабочий файл make (типа make final), который устанавливает все эти параметры сразу.

Помните, что если компиляция продукта отличается от компиляции предыдущей версии, то вы обязаны провести тестирование согласно этой версии заново.

Автоматические административные процедуры

Наверное, было бы недурно, если бы программисты могли реально посвящать все свое время программированию. К сожалению, это бывает очень редко. Нужно отвечать на сообщения электронной почты, выполнять бумажную работу, помещать документы в Интернет и т. д. Вы можете решиться на создание сценария оболочки, который будет делать всю грязную работу, но не забывайте запускать этот сценарий, когда необходимо.

Поскольку память – это вторая по счету вещь, которую мы теряем с возрастом [47], мы не хотим полагаться на нее слишком сильно. Мы можем запускать сценарии, которые будут выполнять для нас процедуры в автоматическом режиме, основываясь на содержимом исходного текста программы и документов. Наша цель состоит в том, чтобы поддерживать автоматическую, не требующую вмешательства пользователя последовательность операций содержательного характера.

Многие команды разработчиков используют внутренний web-сайт для обмена информацией в ходе выполнения проекта, и мы полагаем, что это прекрасная идея. Но мы не хотим тратить много времени на поддержку web-сайта и не желаем, чтобы информация, содержащаяся на нем, устаревала. Информация, вводящая в заблуждение, хуже, чем отсутствие какой бы то ни было информации вообще.

Документация, извлекаемая из программы, анализа требований, проектных документов и любых чертежей, графиков или диаграмм, должна регулярно публиковаться на web-сайте. Мы предпочитаем публиковать эти документы автоматически – это является частью ночной процедуры сборки или добавочным блоком в процедуре возвращения исходного текста программы в библиотеку.

Однако если это сделано, содержание web-сайта должно генерироваться автоматически из информации, хранящейся в централизованной библиотеке, и публиковаться без вмешательства человека. На самом деле это еще одно применение принципа DRY: информация существует в одной форме – в виде исходного текста и документов в библиотеке. При просмотре с помощью web-браузера они так и выглядят – просто визуальное представление. Вам не придется поддерживать это представление вручную.

Любая информация, сгенерированная в процессе ночной сборки, должна быть доступна на web-сайте разработчиков: результаты самой сборки (они могут быть представлены в виде краткого отчета на одной странице, содержащего предупреждения компилятора, ошибки и текущее состояние), регрессионные тесты, рабочая статистика, программные метрики, а также любые другие результаты статического анализа и т. д.

Некоторые проекты участвуют в административном документообороте, требования которого необходимо соблюдать. Например, рассмотрение проекта или текста программы должно быть спланировано и доведено до конца, документы необходимо утверждать и т. д. Можно использовать автоматизацию и – особенно это касается web-сайта – облегчить бремя, налагаемое бумажной работой.

Предположим, что вы хотели автоматизировать планирование рассмотрения и процедуру утверждения текста программы. В каждый файл с исходным текстом вы могли бы поместить специальный маркер:

/* Status: needs_review */

Простой сценарий должен пройти весь исходный текст до конца и провести поиск всех файлов, находившихся в состоянии needs_review, которое указывало на их готовность к рассмотрению. Затем вы могли бы поместить список этих файлов в виде web-страницы, автоматически послать электронную почту соответствующим адресатам или даже назначить встречу, используя программу календарного планирования.

Вы можете организовать некую форму на web-странице, чтобы рецензенты регистрировали свое утверждение или несогласие. После рассмотрения состояние может быть автоматически изменено на reviewed. Использовать или не использовать сквозной контроль текста программы всеми участниками – это зависит от вас; всю бумажную работу вы можете проделывать автоматически независимо от этого. (В своей статье в журнале САСМ (апрель 1999 г.) Роберт Гласе обобщает результаты исследования, которое, похоже, указывает на то, что критическое рассмотрение текста программы отличается эффективностью, в отличие от рассмотрения в ходе собраний [Gla99a].)

Дети сапожника

Дети сапожника всегда без сапог. Зачастую те, кто занимается разработкой программ, используют наихудшие инструментальные средства для выполнения своей работы.

Но у нас имеются все исходные материалы для того, чтобы создать лучшие инструменты. У нас есть программа cron. У нас есть программа make для платформ Windows и Unix. У нас есть и Perl, а также другие языки сценариев высокого уровня для быстрой разработки заказных инструментальных средств, генераторов web-страниц, исходных тестов программ, тестовых стендов и т. д.

Пусть компьютер делает скучную земную работу – он сделает это лучше, чем мы. У нас есть задачи поважнее и потруднее.

• Мой исходный текст съел кот Мурзик

• Пороки дублирования

• Сила простого текста

• Игры с оболочками

• Отладка

• Генераторы исходных текстов

• Команды прагматиков

• Безжалостное тестирование

• Все эти сочинения

• Посмотрите на свои ежедневные действия. Есть ли у вас повторяющиеся задачи? Набираете ли вы одну и туже последовательность команд раз за разом? Попробуйте написать несколько сценариев оболочки для автоматизации процесса. Всегда ли вы щелкаете мышью по определенной последовательности пиктограмм, повторяя эту операцию снова и снова? Можете ли вы создать макрокоманду, которая будет это делать за вас?

• Какая часть вашей бумажной работы, связанной с проектом, может быть автоматизирована? Учитывая большие расходы на содержание штата программистов [48], определите, какая часть проектного бюджета тратится впустую на административные процедуры. Можете ли вы обосновать временные затраты на создание автоматизированного решения, основываясь на общей экономии затрат, которая достигается при его внедрении?

Большинство разработчиков ненавидят тестирование. Они стремятся тестировать осторожно, подсознательно ощущая, в каком месте программа может сбоить, и избегая слабых мест. Но прагматики ведут себя по-другому. Мы обладаем мотивацией к отысканию дефектов именно сейчас, чтобы нам не пришлось испытывать позор, когда кто-то другой найдет наши ошибки позже.

Поиск дефектов можно уподобить ловле рыбы с помощью сети. Мы используем мелкие, небольшие сети (модульные тесты) для ловли пескарей и большие, крупные сети (комплексные тесты) для ловли акул-убийц. Иногда рыбе удается выскользнуть, поэтому мы заделываем все найденные дыры в надежде поймать как можно больше скользких дефектов, плавающих в бассейне нашего проекта.

Как только у нас появляется текст программы, мы сразу хотим начать его тестирование. Крошечные пескарики имеют отвратительную привычку быстро становиться огромными акулами-людоедами, а поймать акулу намного сложнее. Но мы не хотим осуществлять все это тестирование вручную.

Многие команды разрабатывают сложные планы тестирования своих проектов. Иногда они даже их используют. Но мы обнаружили, что команды, использующие автоматизированные процедуры тестирования, имеют больше шансов на успех. Тесты, запускающиеся в ходе каждого процесса сборки, являются более эффективными по сравнению с планами тестирования, которые лежат на полке.

Чем раньше обнаружен дефект, тем дешевле обходится его устранение. «Чуть-чуть напишешь, чуть-чуть проверишь» – популярное изречение в мире Smalltalk [49], и мы можем принять эту мантру как нашу личную, создавая одновременно (или даже раньше) с написанием рабочей программы программу ее тестирования.

На самом деле удачный проект содержит больше программ тестирования, чем рабочих программ. Временные затраты на написание тестовой программы себя оправдывают. В конечном счете это оказывается намного дешевле, и вы действительно имеете возможность создания практически бездефектного продукта.

Кроме того, осознание, что вы прошли тест, дает вам большую степень уверенности в том, что этот фрагмент программы «готов».

Тот факт, что вы закончили работу с фрагментом программы, вовсе не означает, что можно идти к шефу или заказчику, чтобы сообщить ему о «готовности». Фрагмент не готов. Прежде всего, программа в реальности никогда не бывает готовой. И, что более важно, пока она не пройдет все имеющиеся тесты, вы не можете утверждать, что она может использоваться кем бы то ни было.

Необходимо рассмотреть три основных аспекта тестирования в масштабе всего проекта: что тестировать, как тестировать и когда тестировать.

Что тестировать

Существует несколько видов процедур тестирования программного обеспечения, которые вам приходится выполнять:

• Модульное тестирование

• Комплексное тестирование

• Подтверждение правильности и верификация

• Тестирование в условиях нехватки ресурсов, ошибки и их исправление

• Тестирование производительности

• Тестирование удобства использования

Этот перечень ни в коей мере не является полным, и в некоторых специализированных проектах потребуются другие виды процедур тестирования. Но это дает нам хорошую отправную точку.

Модульный тест представляет собой программу, занимающуюся тестированием некоего модуля. Эта тема освещена в разделе «Программа, которую легко тестировать». Модульное тестирование является основой для всех других видов тестирования, которые обсуждаются в данном разделе. Если части не работают по отдельности, то скорее всего они не будут хорошо работать и вместе. Все используемые модули обязаны пройти собственное модульное тестирование перед тем как продолжать работу.

Как только все соответствующие модули прошли индивидуальное тестирование, вы готовы к новому этапу. Вам придется проверить, как модули используют друг друга и взаимодействуют между собой по всей системе.

Комплексное тестирование показывает, что основные подсистемы, из которых состоит проект, работают и нормально взаимодействуют друг с другом. При наличии удачных и хорошо проверенных контрактов обнаружить любые проблемы интеграции не составляет особого труда. В противном случае интеграция становится благодатной почвой для размножения дефектов. Фактически в многих случаях она является единственным и самым крупным источником дефектов в системе.

В реальности комплексное тестирование является продолжением модульного тестирования, описанного выше, с той лишь разницей, что теперь вы проверяете, как целые подсистемы соблюдают свои контракты.

Как только в вашем распоряжении появляется рабочий пользовательский интерфейс или прототип, вам приходится отвечать на существенный вопрос: пользователи сказали вам, что они хотели бы увидеть, но то ли это на самом деле?

Отвечает ли продукт функциональным требованиям системы? Это также нуждается в тестировании. Бездефектная система, которая отвечает на неправильные вопросы, не приносит пользы. Необходимо осознавать схемы доступа конечного пользователя и их отличие от тестовых данных разработчика (в качестве примера обратите внимание на историю о рисовании кистью из раздела «Отладка»)

Теперь вы понимаете, что система будет вести себя корректно в идеальных условиях, вам придется испытать, как она ведет себя в реальных условиях. В реальном мире ресурсы ваших программ не безграничны – они исчерпываются. Ваша программа может столкнуться со следующими ограничениями:

• Объем памяти

• Объем дискового пространства

• Мощность процессора

• Тактовая частота

• Скорость дискового обмена

• Пропускная способность сети

• Цветовая палитра

• Разрешающая способность экрана

Вы можете реально проверить нехватку дискового пространства или объема памяти, но как часто вы проверяете другие ограничения? Будет ли ваше приложение работать на экране с разрешением 640*480 и 256 цветами? Может ли оно выполняться на экране с разрешением 1600*1280 с 24-битным цветом и при этом не быть размером с почтовую марку? Завершится ли пакетное задание до момента запуска программы архивации?

Вы можете обнаружить наличие ограничений в операционной среде, таких как спецификация видеоподсистемы, и приспособиться к ним соответствующим образом. Однако не все сбои можно восстановить. Если программа обнаруживает нехватку памяти, то вы ограничены в своих действиях: вам не хватит ресурсов, чтобы завершить программу способом, отличным от аварийного завершения.

Когда система выходит из строя [50], будет ли это делаться изящно? Постарается ли она сделать лучшее, на что она способна в данной ситуации, – сохранить свое состояние и предотвратить потерю данных? Или она выдаст пользователю сообщения типа «Общая ошибка защиты» или «core dump» (отключение ядра системы)?

Тестирование производительности, нагрузочное тестирование или тестирование в реальных условиях эксплуатации может также оказаться важным аспектом проекта.

Задайте себе вопрос, отвечает ли программа требованиям производительности в условиях реального мира – с ожидаемым числом пользователей, подключений или транзакций в единицу времени. Является ли она масштабируемой?

При работе с некоторыми приложениями вам могут понадобиться специализированные тестовая аппаратура или программное обеспечение для реалистичной имитации нагрузок.

Тестирование удобства использования отличается от процедур тестирования, обсужденных выше. Оно осуществляется с реальными пользователями в реальных условиях окружающей среды.

Рассмотрим удобство использования с точки зрения человеческого фактора. Имелись ли какие-либо недоразумения в ходе анализа требований, на которые необходимо обратить внимание? Подходит ли программное обеспечение пользователю, становясь продолжением его рук? (Мы хотим, чтобы не только наши собственные инструменты были изготовлены по руке, но чтобы и те, которые мы создаем для пользователей, подходили им.)

Как и при подтверждении правильности и верификации, вам приходится осуществлять тестирование удобства использования как можно раньше, пока есть время на внесение изменений. Для крупномасштабных проектов вы можете привлечь специалистов в области человеческого фактора.

Несоответствие критериям удобства использования является дефектом такого же порядка, как деление на ноль.

Как проводить тестирование

Мы рассмотрели то, что подлежит тестированию. Теперь мы обратим внимание на то, как это делается, включая следующее:

• Регрессионное тестирование

• Тестовые данные

• Тестирование систем с графическим интерфейсом

• Тестирование самих тестов

• Исчерпывающее тестирование

Можете ли вы провести тестирование проектных решений в самой программе и методологии, которую вы использовали при сборке программного обеспечения? Некоторым образом можете. Вы делаете это, анализируя метрики – измерения различных аспектов программы. Самой простой метрикой (и чаще всего, наименее интересной) является число строк кода – насколько велика сама программа?

Существует большое количество других метрик, которые вы можете использовать для исследования программы:

• Показатель цикломатической сложности Маккейба (измеряет сложность структуры решений)

• Коэффициент разветвления по входу при наследовании (количество базовых классов) и по выходу (количество производных модулей; используется в качестве родителя)

• Набор откликов (см. раздел «Несвязанность и закон Деметера»)

• Отношения связывания класса (см. [URL 48])

Некоторые метрики предназначены для того, чтобы дать вам «проходной балл», тогда как другие полезны только в сравнении. Это означает, что вы вычисляете метрики для каждого модуля в системе и смотрите, как конкретный модуль относится к своим братьям. Здесь обычно используются стандартные статистические методики.

Если вы обнаруживаете модуль, чья метрика значительно отличается от всех остальных, вам необходимо задать вопрос, приемлемо ли это. Для некоторых модулей «нарушение хода кривой» может быть вполне нормально. Но для тех, у которых нет хорошего оправдания, это может свидетельствовать о потенциальных проблемах.

Регрессионное тестирование сравнивает выходные данные текущего теста с результатами (или известными значениями) предыдущих. Мы можем гарантировать, что дефекты, устраненные сегодня, не нарушат ничего из того, над чем мы работали вчера. Это важное средство страховки, и оно сокращает число неприятных сюрпризов.

Все тесты, о которых мы говорили до настоящего момента, могут запускаться как регрессионные тесты с гарантией, что мы не откатываемся назад, когда разрабатываем новую программу. Мы можем запускать регрессии для тестирования производительности, контрактов, достоверности и т. д.

Где мы достаем данные для запуска всех этих тестов? Существует только два типа данных: реальные и синтезированные данные. В действительности нам необходимо использовать оба типа, поскольку их различная природа будет способствовать выявлению разных дефектов в программном обеспечении.

Реальные данные исходят из некоего реального источника. Возможно, они были получены из существующей системы, конкурирующей системы или некоего прототипа. Они представляют типичные пользовательские данные. Большие сюрпризы возникают, как только вы открываете значение термина «типичный». При этом скорее всего являются дефекты и недоразумения в анализе требований.

Синтезированные данные генерируются искусственно, возможно, с определенными статистическими ограничениями. Вам могут понадобиться синтезированные данные по одной из следующих причин:

• Вам необходимо много данных, возможно, больше, чем содержится в любом из имеющихся образцов. Вы сможете использовать реальные данные в качестве «саженца» душ генерации большего набора данных и добиться уникальности определенных полей.

• Вам необходимы данные для того, чтобы выделить определенные граничные условия. Эти данные могут быть полностью синтезированными: поля, содержащие дату 29 февраля 1999 г., огромные размеры записей или адреса с иностранными почтовыми индексами.

• Вам необходимы данные, которые демонстрируют определенные статистические свойства. Вы хотите увидеть, что случается, если сбой происходит с каждой третьей транзакцией? Вспомните алгоритм сортировки, который замедляется и ползет, когда обрабатывает предварительно отсортированные данные. Чтобы продемонстрировать эту слабость, вы можете представить данные в случайном или упорядоченном виде.

Тестирование систем, насыщенных графическими интерфейсами, часто требует наличия специализированных инструментальных средств. Эти средства могут основываться на простой модели захвата/воспроизведения данных или могут потребовать специально для этой цели написанных сценариев для управления графическим интерфейсом. Некоторые системы объединяют элементы обеих моделей.

Менее сложные инструментальные средства предписывают высокую степень связывания тестируемой версии программы и самого тестового сценария: если вы перемещаете диалоговое окно или уменьшаете размер экранной кнопки, процедура тестирования может не найти всего этого и оказаться неудачной. Большинство современных инструментальных средств тестирования графических интерфейсов используют ряд методик, чтобы обойти эту проблему и попытаться приспособиться к незначительным различиям в компоновке.

Однако вы не можете автоматизировать все. Энди работал над графической системой, которая позволяла пользователю создавать и отображать недетерминированные визуальные эффекты, моделирующие различные природные явления. К сожалению, в ходе тестирования нельзя просто захватить растровое изображение и сравнить с предыдущим прогоном, потому что приложение было спроектировано так, что каждый раз оно выполнялось по-разному. В подобных ситуациях у вас может не быть выбора, кроме как положиться на ручную интерпретацию результатов теста.

Одним из преимуществ, возникающих при написании несвязанной программы (см. «Несвязанность и закон Деметера») является большая доля модульного тестирования. Например, для приложений, занимающихся обработкой данных, которые имеют внешний графический интерфейс, конструкция должна быть несвязанной в достаточной степени, чтобы можно было тестировать логику приложения в отсутствии графического интерфейса. Эта идея аналогична необходимости тестировать компоненты в числе первых. Как только достоверность логики приложения подтверждается, задача по поиску дефектов, которые выявляются при наличии пользовательского интерфейса, не представляет труда (скорее всего, эти дефекты были созданы программой интерфейса пользователя).

Поскольку мы не можем писать совершенные программы, то из этого следует, что мы не можем написать и совершенные программы для тестирования. Нам необходимо тестировать сами тесты.

Рассматривайте набор тестовых пакетов как сложную систему безопасности, предназначенную для подачи звукового сигнала тревоги при выявлении дефекта. Ведь нет лучшего способа проверки безопасности системы, как попытаться вломиться в нее?

После того как вы написали тест для обнаружения конкретного дефекта, вызовите этот дефект преднамеренно и удостоверьтесь, что тест его обнаружил. Это гарантия того, что тест обязательно выловит этот дефект в реальных условиях.

Если вы серьезно относитесь к тестированию, то вы должны нанять диверсанта проекта, чья роль состоит в том, чтобы воспользоваться отдельной копией исходного дерева, преднамеренно внести дефекты и проверить, что при тестировании они будут выловлены.

При написании тестов убедитесь, что сигналы тревоги раздаются тогда, когда они обязаны раздаваться.

Вы уверены в том, что ваши тесты являются корректными и обнаруживают созданные вами дефекты. Но как вы узнаете о том, насколько исчерпывающе вы провели тестирование ядра программы?

Ответ здесь краток: «никак», вы никогда это не узнаете. Но на программном рынке есть продукты, которые могут вам помочь. Эти средства анализа степени покрытия отслеживают программу при тестировании и регистрируют, какие строки были выполнены, а какие нет. Эти средства дают общее представление о том, насколько исчерпывающей является процедура тестирования, но не стоит ожидать, что степень покрытия составит 100 %.

Даже если выполненными окажутся все строки программы, это еще не все. Важно то число состояний, в которых может находиться программа. Состояния не являются эквивалентом строк программы. Предположим, что есть функция, обрабатывающая два целых числа, каждое из которых может принимать значения от 0 до 999.

int test(int a, int b) {

return a / (a + b)

}

Теоретически эта функция, состоящая из трех строк, имеет 1000000 логических состояний, 999999 из которых будут работать правильно, а одно – неправильно (когда а + b равно нулю). Если вам известно лишь то, что данная строка программы выполнена, то вам придется идентифицировать все возможные состояния программы. К сожалению, это очень сложная проблема. Настолько сложная, что «пока вы ее решите, солнце превратится в холодную глыбу».

Даже при высокой степени покрытия программы данные, используемые вами в процедуре тестирования, все еще оказывают огромное влияние, и, что более важно, порядок, в котором вы выполняете программу, может оказать самое сильное воздействие.

Когда тестировать

Многие проекты стремятся отложить процедуру тестирование на последний момент – тот, где оно будет срезано в преддверии контрольного срока [51]. Нужно начать тестирование намного раньше наступления этого срока. Как только появится какая-либо рабочая программа, ее необходимо протестировать.

Большинство процедур тестирования должно выполняться автоматически. Важно заметить, что под термином «автоматически» мы имеем в виду и автоматическую интерпретацию результатов теста. Более подробно этот аспект рассматривается в разделе «Вездесущая автоматизация».

Мы предпочитаем проводить тестирование как можно чаще и всегда делаем это перед возвращением исходного текста в библиотеку. Некоторые системы управления исходным текстом, наподобие Aegis, могут осуществлять это автоматически. В других случаях мы просто набираем

% make test

Обычно не представляет труда запускать регрессии на всех отдельных модульных и комплексных тестах и проделывать это так часто, как это необходимо.

Но для ряда тестов частый прогон может представлять сложность. Для проведения нагрузочного тестирования могут потребоваться специальные настройки или оборудование и некоторая часть ручной работы. Эти тесты могут проводиться с меньшей частотой – возможно, еженедельно или ежемесячно. Но важно то, что они прогоняются на регулярной, запланированной основе. Если это нельзя сделать автоматически, то удостоверьтесь, что тесты включены в план вместе со всеми ресурсами, назначенными для данной задачи.

Кольцо сжимается

И наконец, мы хотели бы раскрыть единственный и самый важный принцип тестирования. Он очевиден, и практически в каждом учебнике говорится о том, что это нужно делать именно так. Но в силу некоторых причин в большинстве проектов этого все еще не делается.

Если дефект проскальзывает через сеть существующих тестов, вам необходимо добавить новый тест, чтобы поймать его в следующий раз.

Если тестировщик обнаруживает дефект, это должно быть в первый и последний раз – обнаружение дефекта человеком. Автоматизированные тесты должны быть модифицированы для проверки наличия этого дефекта, начиная с момента его первоначального обнаружения, всякий раз, без каких-либо исключений, не обращая внимания на степень тривиальности, жалобы разработчика и его фразу «Этого больше не случится».

Потому что это снова случится. А у нас просто нет времени гоняться за дефектами, которые автоматизированные тесты не могли обнаружить. И нам придется тратить время на написание новой программы – с новыми дефектами.

• Мой исходный текст съел кот Мурзик

• Отладка

• Несвязанность и закон Деметера

• Реорганизация

• Программа, которую легко тестировать

• Вездесущая автоматизация

• Можете ли вы осуществить автоматическое тестирование вашего проекта? Многие команды вынуждены дать отрицательный ответ. Почему? Слишком сложно определить приемлемые результаты? Не приведет ли к затруднениям попытка доказать спонсорам, что проект «сделан»?

Сложно ли проверить логику приложения независимо от графического интерфейса? Что можно сказать о графическом интерфейсе? О связывании?

Как правило, разработчики не размышляют над документацией слишком долго. В лучшем случае она является для них досадной необходимостью; в худшем случае она считается задачей с низким приоритетом в надежде на то, что руководство забудет о ней в конце работы над проектом.

Прагматики воспринимают документацию как неотъемлемую часть общего процесса разработки. Написание документации может быть облегчено, если вы не дублируете усилия, не теряете времени попусту и держите документацию под рукой, а если это возможно, – то в самой программе.

Эти мысли не отличаются оригинальностью и новизной; идея о брачном союзе программы и документации к ней появляется уже в работе Доналда Кнута о грамотном программировании и в утилите JavaDoc фирмы Sun. Мы хотим уменьшить противоречие между программой и документацией и вместо этого считать их двумя визуальными представлениями одной и той же модели (см. «Всего лишь визуальное представление»). На самом деле мы хотим пойти немножко дальше и применить все наши прагматические принципы к документации так, как мы применяем их к программам.

Существует два основных вида документации, которая готовится для проекта: внутренняя и внешняя. Внутренняя документация включает комментарии исходных текстов, документы, касающиеся проектирования и тестирования, и т. д. Внешняя документация – это то, что отправляется заказчику или публикуется для внешнего мира, например, руководство пользователя. Но вне зависимости от целевой аудитории или роли автора (разработчик он или технический писатель), вся документация является отражением программы. При наличии несоответствий программа – это то, что имеет значение.

Начнем с внутренней документации.

Комментарии в программе

Создать форматированные документы из комментариев и объявлений в исходном тексте довольно просто, но вначале нужно убедиться, в тексте программы действительно есть комментарии. Программа должна иметь комментарии, но слишком большое их количество может быть так же плохо, как и малое.

В общем, комментарии должны обсуждать, почему выполняется та или иная операция, ее задачу и ее цель. Программа всегда демонстрирует, как это делается, поэтому комментирование – избыточная информация и нарушение принципа DRY.

Создание комментариев в тексте исходной программы дает отличную возможность документировать неуловимые фрагменты проекта, которые не могут документироваться где-либо еще: технические компромиссы, почему было принято то или иное решение, какие альтернативные варианты были отвергнуты и т. д.

Мы предпочитаем увидеть простой комментарий в заголовке (на уровне модуля), комментарии к существенным данным и объявлениям типов и краткие заголовки для каждого из классов и методов, описывающие, как используется именно эта функция и все ее неочевидные действия.

Имена переменных должны выбираться четко и со смыслом. Например, имя foo, не имеет смысла, так же как doit или manager, или stuff. «Венгерский» стиль именования (в котором вы кодируете информацию о типе переменной в самом ее имени) крайне нежелателен в объектно-ориентированных системах. Не забывайте, что вы (и те, кто идет за вами) будут читать текст программы много сотен раз, но писать ее будут лишь несколько раз. Не торопитесь, и напишите connectionPool вместо ср.

Имена, вводящие в заблуждение, еще хуже, чем бессмысленные. Приходилось ли вам слышать, как кто-нибудь объясняет несоответствия в унаследованном тексте программы типа: «Подпрограмма с именем getData на самом деле записывает данные на диск»? Человеческий мозг будет периодически все путать – это называется эффектом Струпа [Str35]. Вы можете поставить на себе следующий эксперимент, чтобы увидеть эффект подобных помех. Возьмите несколько цветных ручек и напишите ими названия цветов спектра. Но при этом название цвета должно быть написано только ручкой другого цвета. Вы может написать слово «синий» зеленым цветом, слово «коричневый» – красным и т. д. (В качестве альтернативы имеется набор цветов спектра, уже помещенный на наш web-сайт www.pragmaticprogrammer.com.) Как только вы написали названия цветов, постарайтесь как можно быстрее произнести вслух название цвета, которым написано каждое слово. В определенный момент вы собьетесь и станете читать названия цветов, а не сами цвета. Имена очень важны для восприятия, а имена, вводящие в заблуждение, вносят беспорядок в программу.

Вы можете документировать параметры, но задайте себе вопрос, а нужно ли это делать во всех случаях. Уровень комментариев, предлагаемый средством JavaDoc, кажется весьма приемлемым:

/**

* Найти пиковое (наивысшее) значение в указанном интервале дат

* @param aRange Range of dates to search for data.

* @param aThreshold Minimum value to consider.

* @return the value, or null if no value found