Глава 5

Стоимость внесения изменений

При определенных условиях экспоненциально растущую относительно времени стоимость внесения изменений в систему можно сгладить. Если кривая роста стоимости внесения изменений в систему сглаживается, старые правила, определяющие наилучшие методики разработки программного обеспечения, перестают быть верными.

Одно из общепринятых фундаментальных правил, определяющих традиционную стратегию разработки программного обеспечения, утверждает, что по мере работы над проектом стоимость внесения изменений в разрабатываемый программный продукт увеличивается экспоненциально. Я помню, как, будучи студентом колледжа, сидел в огромной аудитории, пол которой был покрыт блестящим линолеумом, и смотрел, как профессор рисует на доске кривую, изображенную на рис. 1.

Рис. 1. С течением времени стоимость внесения изменений в программный продукт возрастает экспоненциально

Затраты, связанные с исправлением проблемы, обнаруженной внутри программного продукта, растут экспоненциально с течением времени, – говорил профессор. – Проблема, для решения которой в процессе анализа требований потребовался бы доллар, может стоить вам нескольких тысяч долларов, если вы обнаружите ее в момент, когда система уже будет в производстве.

Тогда, в той аудитории я раз и навсегда решил для себя, что я никогда не позволю проблемам оставаться в разрабатываемых мною программах до самого производства. Ни за что! Я обязательно буду устранять проблемы так быстро, как только это возможно. Я буду бороться с проблемами, которые даже еще не возникли, а только могут возникнуть. Я буду постоянно и беспрерывно пересматривать и проверять мой код. Ни под каким видом я не позволю себе допустить ошибку, которая в будущем будет стоить моему нанимателю сотни тысяч долларов.

Однако проблема состоит в том, что на самом деле кривая, изображенная на рис. 1, больше не соответствует действительности. Говоря точнее, благодаря использованию новых технологий и специальных методик программирования можно добиться того, что кривая стоимости внесения изменений в программный продукт будет выглядеть прямо противоположно. Теперь становятся возможными истории, подобные следующей, которая случилась со мной относительно недавно, во время работы над системой управления контрактами страхования жизни:

17.00 – я обнаруживаю, что некоторая встроенная в нашу систему возможность – способность в рамках одной трансакции хранить несколько дебетов с нескольких учетных записей и несколько кредитов для нескольких учетных записей – в процессе функционирования системы, по сути дела, не используется. Каждая трансакция извлекает средства только с одной учетной записи и переносит их только на одну учетную запись. У меня в голове возникает вопрос: можно ли упростить систему, как показано на рис. 2?

Рис. 2. Можем ли мы использовать только один компонент для каждой пары дебет/кредит?

17.02 – я обращаюсь к Массимо и прошу его, чтобы он подошел ко мне и сел рядом для того, чтобы помочь мне разобраться в ситуации. Мы пишем запрос. Выясняется, что из всех 300 000 трансакций в системе ни одна не использует более одной учетной записи для снятия денег и более одной учетной записи для переноса денег. Каждой из трансакций соответствует только одна дебетная учетная запись и только одна кредитная учетная запись.

17.05 – если мы хотим исправить систему, как мы можем этого достичь? Мы можем изменить интерфейс компонента Transaction, а также изменить реализацию. Мы переписываем четыре требуемых метода и приступаем к тестированию.

17.15 – все тесты (более чем 1000 модульных и функциональных тестов) по-прежнему выполняются на 100% отлично. Мы не можем придумать ситуацию, в которой внесенные нами изменения могут стать причиной неработоспособности системы. Мы приступаем к работе над кодом миграции базы данных.

17.20 – мы завершаем программирование процедур миграции, которая должна быть выполнена в течение ночи. Также мы выполняем резервное копирование базы данных. После этого мы устанавливаем новую версию кода и инициируем процесс миграции.

17.30 – мы запускам несколько проверочных тестов. Все, что мы могли предусмотреть, работает великолепно. Не в состоянии придумать чтолибо важное, о чем мы могли позабыть, мы уходим домой.

Следующий день – журнал ошибок пуст. Никаких жалоб от пользователей не поступает. По всей видимости, внесенные нами изменения отлично работают.

В течение нескольких следующих недель мы обнаружили, что в связи с использованием новой структуры разрабатываемую нами систему можно упростить еще больше. При этом мы получаем возможность внести в бухгалтерский раздел нашей программы совершенно новую удобную функциональность. Таким образом мы делаем систему проще, чище и менее избыточной.

В течение последних нескольких десятилетий сообщество людей, работающих в области разработки программного обеспечения, приложило огромные усилия для того, чтобы снизить стоимость внесения изменений. Для этой цели были разработаны более совершенные языки программирования, более совершенные технологии баз данных, более эффективные методики кодирования, улучшенные среды и инструменты разработки, новые правила.

Что, если все эти инвестиции не пропали даром? Что, если вся эта суета с новыми языками программирования и новыми базами данных не была напрасной? Что, если теперь стоимость внесения изменений не растет экспоненциально, как раньше, а увеличивается более медленно, со временем приближаясь к асимптоте? Что, если завтра профессор, преподающий студентам основы разработки программного обеспечения, нарисует на доске линию, изображенную на рис. 3?

Рис. 3. Стоимость изменений со временем может увеличиваться существенно медленнее, чем экспонента

Именно это является одним из основных предположений ХР. Это техническое предположение ХР. Если стоимость внесения в систему изменений со временем растет достаточно медленно, стратегия разработки программы должна быть совершенно другой, отличной от той, которая используется в случае, если стоимость внесения в систему изменений современем растет экспоненциально. В подобной ситуации вы можете откладывать решение важных задач на более поздние сроки. Вы получаете возможность принимать важные решения настолько поздно, насколько это возможно. Это делается для того, чтобы осуществлять связанные с этим затраты как можно позже. Кроме того, если вы откладываете решение важных вопросов на более поздний срок, тем самым вы повышаете вероятность того, что выбранное вами решение окажется правильным. Другими словами, сегодня вы должны реализовать только то, без чего сегодня не обойтись, при этом вы можете рассчитывать на то, что проблемы, решение которых вы отложили до завтра, развеются сами собой, то есть перестанут быть актуальными. Вы можете добавлять в дизайн новые элементы только в случае, если эти новые элементы упрощают код или делают написание следующего фрагмента кода более простым.

Если пологая кривая роста затрат делает ХР возможным, то экспоненциальная кривая роста затрат делает ХР невозможным. Если изменение обойдется вам в кругленькую сумму, вы сойдете с ума, пытаясь предугадать, каким образом это изменение повлияет на работу системы. Если же изменение обходится вам дешево, вы всегда можете рискнуть и проверить, что будет, если вы тем или иным образом измените код, – позже вы всегда можете изменить систему так, как это будет лучше. В подобной ситуации, внеся изменения в систему, вы через короткое время получаете ответную информацию о том, насколько полезны данные изменения для системы.

Но как поддерживать невысокую стоимость изменений на протяжении всего времени работы над проектом? Сохранение низкой стоимости изменений – это не какой-то магический трюк, оно достигается не просто так, а в результате применения технологий и методик, которые позволяют сделать программный продукт податливым и легко модернизируемым.

С технологической точки зрения ключевой технологией, позволяющей добиться этого, являются объекты. Обмен сообщениями между объектами позволяет существенно расширить спектр возможностей по изменению разрабатываемой системы. Каждое сообщение становится потенциальной точкой для внесения в систему грядущих модификаций, модификаций, которые могут вносится в систему, не затрагивая при этом существующий код.

Объектные базы данных переносят эту гибкость в пространство постоянной памяти. Благодаря использованию объектной базы данных вы получаете возможность с легкостью переносить информацию об объектах из одного формата в другой, так как в объектных базах данных код соединен с данными, а не отделен от них, как это было в более ранних базах данных. Даже если вы не можете найти способ выполнить миграцию объектов, вы можете обеспечить в рамках одной системы сосуществование двух разных реализаций.

Я вовсе не хочу сказать, что вы обязаны использовать объекты для того, чтобы получить гибкость. Лично я познакомился с основами ХР, когда наблюдал, как мой отец пишет на ассемблере управляющий код процесса реального времени. Он разработал стиль, который позволил ему постоянно обновлять дизайн его программ. Все же мой опыт подсказывает мне, что стоимость изменений увеличивается в большей степени в случае, если вы не используете объекты, чем в случае, если вы основываете свой проект на объектно-ориентированном подходе.

Я также не хочу сказать, что объекты – это все, что вам потребуется для снижения стоимости затрат. Я видел (и даже, по правде сказать, сам написал) немало кодов, заниматься изменением которых я не пожелал бы и врагу.

Чтобы упростить модификацию вашего кода даже спустя несколько лет после начала работы над проектом, вы должны учитывать следующие факторы:

• простой дизайн, в котором отсутствуют лишние элементы, – никаких идей, которые на текущий момент не используются, однако предположительно могут использоваться в будущем;

• автоматические тесты – благодаря им всегда с легкостью можно узнать о том, что в результате внесения в систему изменений ее поведение изменилось;

• постоянная практика в деле модификации дизайна системы – когда приходит время менять систему, вы не почувствуете страха перед этим.

Если мы заложим в основу нашей работы три перечисленных элемента – простой дизайн, автоматические тесты и опыт постоянного видоизменения системы, мы увидим, что кривая расходов, связанных с внесением в систему изменений, станет пологой, как на рис. 3. Изменение, для осуществления которого до начала кодирования потребовалось бы несколько минут, через два года работы над системой потребует от вас не более 30 минут. Однако я сталкивался с проектами, в которых на принятие и предварительное обдумывание подобных решений тратятся дни и даже недели, хотя вместо этого проблему можно решить уже сейчас, а завтра, если это потребуется, можно будет с легкостью все переделать на новый лад.

Теперь, когда мы кардинально пересмотрели наши изначальные предположения относительно стоимости внесения в систему изменений, у нас появляется возможность применить совершенно иной подход к разработке программного обеспечения. Как и любые другие подходы, разрабатываемый нами подход строг, он не терпит нарушения определяемых в его рамках правил, однако его строгость лежит в несколько иных измерениях. Вместо того чтобы заботиться о принятии важных решений как можно раньше и менее значительных решений – позже, мы с вами планируем разработать подход, в рамках которого каждое решение принимается быстро, при этом оно надежно защищается с использованием автоматических тестов. Помимо этого, в рамках нового подхода вы должны быть готовыми к изменению дизайна системы в случае, если вы понимаете, что существует более удачный дизайн, чем тот, который реализован вами на текущий момент.

Создание такого подхода – далеко не простая задача. Мы должны будем заново проанализировать и пересмотреть принятые нами ранее предположения о том, какая методика разработки программного обеспечения является хорошей, а какая – нет. Мы будем двигаться в сторону цели поэтапно. А начнем мы с рассказа, который будет притягивать к себе все остальное, чем мы будем заниматься.

Глава 6.

Обучение управлению автомобилем

Управляя разработкой программного продукта, мы должны совершать множество незначительных преобразований и воздействий. Мы должны избегать применения нескольких существенных модернизаций. Другими словами, управление разработкой программной системы в некотором смысле должно напоминать управление едущим автомобилем. Это означает, что у нас должна быть обратная связь для того, чтобы вовремя узнать о том, что мы несколько отклонились от желаемого направления движения. Мы должны обладать самыми широкими возможностями по внесению в проект изменений, кроме того, мы должны обладать возможностью вносить эти изменения ценой приемлемых для нас затрат.

Теперь у нас есть общая формулировка проблемы – угрожающе огромная цена риска и возможность управлять этим риском при помощи вариантов, кроме того, мы обладаем ресурсом, который потребуется нам для формирования решения: свобода вносить изменения позже, не увеличивая при этом связанные с этим затраты. Теперь мы должны сконцентрировать усилия на поиске решения. Самая первая вещь, которая нам для этого потребуется, – это метафора – образно оформленный рассказ, к которому мы могли бы обращаться время от времени в случае стресса или для поддержки.

Я отлично помню тот день, когда впервые начал учиться водить машину. Я и моя мать сели в машину и выехали на автостраду Interstate 5 вблизи Чико (Chico) в штате Калифорния. Это прямой как стрела пустынный участок шоссе, выходящий из-под колес машины и, подобно натянутой струне, устремляющийся вдаль – к линии горизонта. Моя мать позволила мне пересесть в водительское кресло, а сама села на место переднего пассажира. И мы поехали. В начале я с осторожностью изучил, как именно движение рулевого колеса влияет на направление движения автомобиля, затем, освоившись, я позволил себе несколько расслабиться. Управлять машиной надо так, – учила меня моя мама, – направь машину строго по середине дороги и езжай по этой дороге прямо в направлении горизонта.

Мы ехали достаточно долго, и где-то посередине нашего путешествия что-то отвлекло мое внимание. Машина стала смещаться в сторону края дороги. Моя мать несколько обеспокоилась...

Когда колеса зашуршали по гравию на обочине, я немедленно опомнился. Моя мама (сейчас ее тогдашнее хладнокровие кажется мне ошеломляющим) плавно поправила руль так, чтобы машина вернулась на центр дороги. После этого она дала мне наиболее важное наставление относительно того, как следует управлять автомобилем:

Чтобы управлять автомобилем, вовсе не обязательно добиваться от него, чтобы он постоянно ехал в жестко заданном направлении. Достаточно внимательно следить за тем, куда едет машина, и поправлять направление ее движения – чуть-чуть влево, затем чуть-чуть вправо.

Это наставление является парадигмой для ХР. В рамках ХР не существует такой вещи, как прямое направление движения. Даже если вам кажется, что дела идут замечательно, вы не должны отрывать ваших глаз от дороги. Неизменными остаются только сами изменения. Всегда будьте готовы к тому, чтобы изменить направление чуть-чуть в одну сторону, затем чуть-чуть в другую сторону. В некоторых ситуациях вам придется менять направление так, что вы начнете движение в совершенно другую сторону. Такова жизнь программиста.

Абсолютно все в мире программного обеспечения меняется. Требования заказчиков меняются. Дизайн меняется. Бизнес видоизменяется. Технологии меняются. Команда разработчиков меняется. Члены команды разработчиков меняются. Сама по себе проблема остается неизменной, так как изменение рано или поздно должно произойти. На самом деле проблема состоит в том, что когда происходит изменение, люди не в состоянии с ним справиться.

Шофером программного проекта является заказчик. Если программа не делает того, чего заказчик от нее хочет, – это ваша неудача. Конечно же, заказчик не может сказать точно, чего именно он хочет от программы. Именно поэтому разработка программного продукта должна напоминать управление автомобилем. Редко когда кто-либо едет на машине, стараясь, чтобы автомобиль ни на миллиметр не отклонился от желаемой жестко заданной прямой. Обычно люди стараются обеспечить движение в заданном направлении, слегка подправляя направление движения при помощи рулевого колеса. Как программисты мы должны предоставить заказчику рулевое колесо, а также обеспечить обратную связь, как можно чаще сообщая ему, в каком именно месте дороги находится наш автомобиль.

Рассказ об управлении автомобилем также определяет мораль процесса ХР. Описанные в следующей главе четыре ценности – коммуникация, простота, обратная связь и храбрость – дают представление о том, как должен выглядеть процесс разработки программного обеспечения. Однако методики, благодаря которым это достигается, будут отличаться для разных мест, разного времени и разных людей. Управляя процессом разработки, вы используете простой набор методик и стараетесь сформировать этот процесс так, как это описывается далее. По мере того как разработка продолжается, вы постоянно следите за тем, какие из методик требуют улучшения, а какие методики плохо соответствуют поставленной цели. Каждая методика – это эксперимент, который необходимо проводить до тех пор, пока не станет ясно, что он неадекватен.