Какие принципы быстрой разработки приложений
Модель RAD (Rapid Application Development) основана на прототипировании и итеративной разработке без особого планирования. Сам процесс написания программного обеспечения включает планирование, необходимое для разработки продукта.
Быстрая разработка приложений фокусируется на сборе требований клиентов с помощью семинаров или фокус-групп, раннего тестирования прототипов заказчиком с использованием итеративной концепции, повторного использования существующих прототипов (компонентов), непрерывной интеграции и быстрой доставки.
Что такое RAD?
В модели RAD функциональные модули разрабатываются параллельно как прототипы и объединяются, чтобы сделать полный продукт для более быстрой доставки продукта. Поскольку детального предварительного планирования нет, это облегчает включение изменений в процесс разработки.
Проекты RAD следуют итеративной и инкрементальной модели и имеют небольшие команды, состоящие из разработчиков, экспертов в области, представителей клиентов и других ИТ-ресурсов, которые постепенно работают над своим компонентом или прототипом.
Наиболее важным аспектом успеха этой модели является обеспечение возможности повторного использования разработанных прототипов.
RAD Модель Дизайн
Модель RAD распределяет фазы анализа, проектирования, сборки и тестирования на серию коротких итерационных циклов разработки.
Бизнес моделирование
Бизнес-модель для разрабатываемого продукта разработана с точки зрения потока информации и распределения информации между различными бизнес-каналами. Полный бизнес-анализ выполняется, чтобы найти жизненно важную информацию для бизнеса, как ее можно получить, как и когда обрабатывается информация, и каковы факторы, влияющие на успешный поток информации.
Моделирование данных
Информация, собранная на этапе бизнес-моделирования, анализируется и анализируется для формирования наборов объектов данных, важных для бизнеса. Атрибуты всех наборов данных идентифицированы и определены. Отношения между этими объектами данных устанавливаются и детально определяются в соответствии с бизнес-моделью.
Моделирование процессов
Наборы объектов данных, определенные на этапе моделирования данных, преобразуются для установления потока деловой информации, необходимого для достижения конкретных бизнес-целей в соответствии с бизнес-моделью. Модель процесса для любых изменений или улучшений в наборах объектов данных определяется на этом этапе. Даны описания процессов для добавления, удаления, извлечения или изменения объекта данных.
Генерация приложений
Фактическая система построена, и кодирование выполняется с использованием инструментов автоматизации для преобразования моделей процессов и данных в реальные прототипы.
Тестирование и Оборот
Общее время тестирования в модели RAD сокращается, поскольку прототипы тестируются независимо на каждой итерации. Однако поток данных и интерфейсы между всеми компонентами должны быть тщательно протестированы с полным охватом тестирования. Поскольку большинство компонентов программирования уже были протестированы, это снижает риск возникновения серьезных проблем.
На следующем рисунке подробно описывается модель RAD.
Модель RAD против традиционного SDLC
Традиционный SDLC следует жестким моделям процессов с большим упором на анализ требований и сбор данных до начала кодирования. Это заставляет клиента подписывать требования до начала проекта, и клиент не ощущает продукта, так как в течение долгого времени нет работающей сборки.
Клиенту могут потребоваться некоторые изменения после того, как он увидит программное обеспечение. Тем не менее, процесс изменений довольно жесткий, и может быть нецелесообразно включать основные изменения в продукт в традиционном SDLC.
Модель RAD ориентирована на итеративную и поэтапную доставку рабочих моделей заказчику. Это приводит к быстрой доставке заказчику и участию клиента в течение всего цикла разработки продукта, снижая риск несоответствия фактическим требованиям пользователя.
Модель RAD может быть успешно применена к проектам, в которых возможна четкая модульность. Если проект не может быть разбит на модули, RAD может потерпеть неудачу.
Разработка программного продукта знает много достойных методологий — иначе говоря, устоявшихся best practices. Выбор зависит от специфики проекта, системы бюджетирования, субъективных предпочтений и даже темперамента руководителя. В статье описаны методологии, с которыми мы регулярно сталкиваемся в Эдисоне.
1. «Waterfall Model» (каскадная модель или «водопад»)
Одна из самых старых, подразумевает последовательное прохождение стадий, каждая из которых должна завершиться полностью до начала следующей. В модели Waterfall легко управлять проектом. Благодаря её жесткости, разработка проходит быстро, стоимость и срок заранее определены. Но это палка о двух концах. Каскадная модель будет давать отличный результат только в проектах с четко и заранее определенными требованиями и способами их реализации. Нет возможности сделать шаг назад, тестирование начинается только после того, как разработка завершена или почти завершена. Продукты, разработанные по данной модели без обоснованного ее выбора, могут иметь недочеты (список требований нельзя скорректировать в любой момент), о которых становится известно лишь в конце из-за строгой последовательности действий. Стоимость внесения изменений высока, так как для ее инициализации приходится ждать завершения всего проекта. Тем не менее, фиксированная стоимость часто перевешивает минусы подхода. Исправление осознанных в процессе создания недостатков возможно, и, по нашему опыту, требует от одного до трех дополнительных соглашений к контракту с небольшим ТЗ.
С помощью каскадной модели мы создали множество проектов «с нуля», включая разработку только ТЗ. Проекты, о которых написано на Хабре: средний — рентгеновский микротомограф, мелкий — автообновление службы Windows на AWS.
Когда использовать каскадную методологию?
- Только тогда, когда требования известны, понятны и зафиксированы. Противоречивых требований не имеется.
- Нет проблем с доступностью программистов нужной квалификации.
- В относительно небольших проектах.
2. «V-Model»
Унаследовала структуру «шаг за шагом» от каскадной модели. V-образная модель применима к системам, которым особенно важно бесперебойное функционирование. Например, прикладные программы в клиниках для наблюдения за пациентами, интегрированное ПО для механизмов управления аварийными подушками безопасности в транспортных средствах и так далее. Особенностью модели можно считать то, что она направлена на тщательную проверку и тестирование продукта, находящегося уже на первоначальных стадиях проектирования. Стадия тестирования проводится одновременно с соответствующей стадией разработки, например, во время кодирования пишутся модульные тесты.
Пример нашей работы на основе V-методологии — мобильное приложение для европейского сотового оператора, который экономит расходы на роуминг во время путешествий. Проект выполняется по четкому ТЗ, но в него включен значительный этап тестирования: удобства интерфейса, функционального, нагрузочного и в том числе интеграционного, которое должно подтверждать, что несколько компонентов от различных производителей вместе работают стабильно, невозможна кража денег и кредитов.
Когда использовать V-модель?
- Если требуется тщательное тестирование продукта, то V-модель оправдает заложенную в себя идею: validation and verification.
- Для малых и средних проектов, где требования четко определены и фиксированы.
- В условиях доступности инженеров необходимой квалификации, особенно тестировщиков.
3. «Incremental Model» (инкрементная модель)
В инкрементной модели полные требования к системе делятся на различные сборки. Терминология часто используется для описания поэтапной сборки ПО. Имеют место несколько циклов разработки, и вместе они составляют жизненный цикл «мульти-водопад». Цикл разделен на более мелкие легко создаваемые модули. Каждый модуль проходит через фазы определения требований, проектирования, кодирования, внедрения и тестирования. Процедура разработки по инкрементной модели предполагает выпуск на первом большом этапе продукта в базовой функциональности, а затем уже последовательное добавление новых функций, так называемых «инкрементов». Процесс продолжается до тех пор, пока не будет создана полная система.
Инкрементные модели используются там, где отдельные запросы на изменение ясны, могут быть легко формализованы и реализованы. В наших проектах мы применяли ее для создания читалки DefView, а следом и сети электронных библиотек Vivaldi.
Как пример опишем cуть одного инкремента. Сеть электронных библиотек Vivaldi пришла на смену DefView. DefView подключалась к одному серверу документов, а теперь может подключаться ко многим. На площадку учреждения, желающего транслировать свой контент определенной аудитории, устанавливается сервер хранения, который напрямую обращается к документам и преобразует их в нужный формат. Появился корневой элемент архитектуры — центральный сервер Vivaldi, выступающий в роли единой поисковой системы по всем серверам хранения, установленным в различных учреждениях.
Когда использовать инкрементную модель?
- Когда основные требования к системе четко определены и понятны. В то же время некоторые детали могут дорабатываться с течением времени.
- Требуется ранний вывод продукта на рынок.
- Есть несколько рисковых фич или целей.
4. «RAD Model» (rapid application development model или быстрая разработка приложений)
RAD-модель — разновидность инкрементной модели. В RAD-модели компоненты или функции разрабатываются несколькими высококвалифицированными командами параллельно, будто несколько мини-проектов. Временные рамки одного цикла жестко ограничены. Созданные модули затем интегрируются в один рабочий прототип. Синергия позволяет очень быстро предоставить клиенту для обозрения что-то рабочее с целью получения обратной связи и внесения изменений.
Модель быстрой разработки приложений включает следующие фазы:
- Бизнес-моделирование: определение списка информационных потоков между различными подразделениями.
- Моделирование данных: информация, собранная на предыдущем этапе, используется для определения объектов и иных сущностей, необходимых для циркуляции информации.
- Моделирование процесса: информационные потоки связывают объекты для достижения целей разработки.
- Сборка приложения: используются средства автоматической сборки для преобразования моделей системы автоматического проектирования в код.
- Тестирование: тестируются новые компоненты и интерфейсы.
Может использоваться только при наличии высококвалифицированных и узкоспециализированных архитекторов. Бюджет проекта большой, чтобы оплатить этих специалистов вместе со стоимостью готовых инструментов автоматизированной сборки. RAD-модель может быть выбрана при уверенном знании целевого бизнеса и необходимости срочного производства системы в течение 2-3 месяцев.
5. «Agile Model» (гибкая методология разработки)
В «гибкой» методологии разработки после каждой итерации заказчик может наблюдать результат и понимать, удовлетворяет он его или нет. Это одно из преимуществ гибкой модели. К ее недостаткам относят то, что из-за отсутствия конкретных формулировок результатов сложно оценить трудозатраты и стоимость, требуемые на разработку. Экстремальное программирование (XP) является одним из наиболее известных применений гибкой модели на практике.
В основе такого типа — непродолжительные ежедневные встречи — «Scrum» и регулярно повторяющиеся собрания (раз в неделю, раз в две недели или раз в месяц), которые называются «Sprint». На ежедневных совещаниях участники команды обсуждают:
- отчёт о проделанной работе с момента последнего Scrum’a;
- список задач, которые сотрудник должен выполнить до следующего собрания;
- затруднения, возникшие в ходе работы.
Когда использовать Agile?
- Когда потребности пользователей постоянно меняются в динамическом бизнесе.
- Изменения на Agile реализуются за меньшую цену из-за частых инкрементов.
- В отличие от модели водопада, в гибкой модели для старта проекта достаточно лишь небольшого планирования.
6. «Iterative Model» (итеративная или итерационная модель)
Итерационная модель жизненного цикла не требует для начала полной спецификации требований. Вместо этого, создание начинается с реализации части функционала, становящейся базой для определения дальнейших требований. Этот процесс повторяется. Версия может быть неидеальна, главное, чтобы она работала. Понимая конечную цель, мы стремимся к ней так, чтобы каждый шаг был результативен, а каждая версия — работоспособна.
На диаграмме показана итерационная «разработка» Мона Лизы. Как видно, в первой итерации есть лишь набросок Джоконды, во второй — появляются цвета, а третья итерация добавляет деталей, насыщенности и завершает процесс. В инкрементной же модели функционал продукта наращивается по кусочкам, продукт составляется из частей. В отличие от итерационной модели, каждый кусочек представляет собой целостный элемент.
Примером итерационной разработки может служить распознавание голоса. Первые исследования и подготовка научного аппарата начались давно, в начале — в мыслях, затем — на бумаге. С каждой новой итерацией качество распознавания улучшалось. Тем не менее, идеальное распознавание еще не достигнуто, следовательно, задача еще не решена полностью.
Когда оптимально использовать итеративную модель?
- Требования к конечной системе заранее четко определены и понятны.
- Проект большой или очень большой.
- Основная задача должна быть определена, но детали реализации могут эволюционировать с течением времени.
7. «Spiral Model» (спиральная модель)
«Спиральная модель» похожа на инкрементную, но с акцентом на анализ рисков. Она хорошо работает для решения критически важных бизнес-задач, когда неудача несовместима с деятельностью компании, в условиях выпуска новых продуктовых линеек, при необходимости научных исследований и практической апробации.
Спиральная модель предполагает 4 этапа для каждого витка:
- планирование;
- анализ рисков;
- конструирование;
- оценка результата и при удовлетворительном качестве переход к новому витку.
Подытожим
На слайде продемонстрированы различия двух наиболее распространенных методологий.
В современной практике модели разработки программного обеспечения многовариантны. Нет единственно верной для всех проектов, стартовых условий и моделей оплаты. Даже столь любимая всеми нами Agile не может применяться повсеместно из-за неготовности некоторых заказчиков или невозможности гибкого финансирования. Методологии частично пересекаются в средствах и отчасти похожи друг на друга. Некоторые другие концепции использовались лишь для пропаганды собственных компиляторов и не привносили в практику ничего нового.
Сегодня расскажем о RAD — Rapid Application Development, или быстрой разработке приложений.
Меньше слов, больше дела!
Идея RAD зародилась в 1980-х годах как альтернатива устаревающей методологии Waterfall, о которой мы уже писали. Каскадная модель программирования уже тогда воспринималась как перегруженная формальностями и недостаточно гибкая. Заказчик выдавал разработчику техническое задание и не видел результата до тех пор, пока программа не «сходила с конвейера» уже готовой, — и ожидания пользователя зачастую не оправдывались. Продукт мог оказаться слишком сложным, неудобным, а мог и устареть за время разработки.
В каскадной модели на ранних этапах работы проводится тщательное планирование, но это не помогает предусмотреть все риски и сложности. Поэтому проект дорожает, а время — уходит впустую.
В 1988 году американский инженер-программист Барри Боэм (Barry Boehm) опубликовал статью «Спиральная модель разработки и совершенствование программного обеспечения», в которой предложил создавать не цельную программу, а выпускать ряд прототипов, каждый из которых содержит дополнительную или расширенную функциональность по сравнению с предыдущим. Пользователь может изучить и попробовать в деле каждый прототип. Получая обратную связь, разработчик дорабатывает приложение, пока заказчик не получит готовый продукт, который полностью его устраивает.
Идея оказалась перспективной. Ее проработал специалист IBM Джеймс Мартин — в 1991 году вышла его книга «Быстрая разработка приложений» с изложением оригинальной методики применения RAD или Rapid Application Development. Спустя два года Джеймс Керр и Ричард Хантер написали книгу «Внутри RAD: как построить полностью функциональную систему за 90 дней или меньше», где проанализировали подводные камни и возможности, которые они выявили при планировании и реализации успешного проекта RAD.
Эти книги заложили фундамент для практического применения RAD, и с тех пор эта методология остается в арсенале IT-разработчиков.
Нарисуйте мне программу
Плохие программы, не отвечающие потребностям пользователей, появляются потому, что заказчик и разработчик по-разному понимают задачу. Даже если будущий пользователь заранее составит подробное техническое задание и напишет спецификации, все равно остается шанс, что программист поймет их не так, как предполагалось. Пользователь и разработчик смотрят на программу с разных сторон: снаружи и изнутри. Заказчик зачастую хорошо понимает, что именно он хочет получить, но не очень ясно представляет, как этого достичь. Программист, напротив, отлично разбирается в устройстве программы, но не имеет четкого представления, что нужно пользователю.
RAD предлагает вести разработку так, чтобы заказчик мог увидеть практические результаты на самых ранних этапах — и скорректировать техническое задание, если это будет необходимо. Очередной цикл разработки начинается не раньше, чем пользователь оценил результаты предыдущего.
Изначально программист создает приложение в черновом варианте. Это могут быть наброски интерфейса и несколько пунктов меню. Если заказчика устраивает первый прототип, программа дорабатывается: добавляются новые элементы интерфейса, функциональность. С каждой итерацией приложение обрастает возможностями, и пользователь постоянно уточняет требования и задает вектор развития.
Методологию быстрой разработки RAD можно сравнить с работой художника. Сначала живописец делает эскиз. Потом создает черновой вариант картины. Затем он начинает прорабатывать элементы, добавляет детали, исправляет недочеты. Разумеется, не каждый заказчик способен по первому наброску представить себе, как будет выглядеть готовая картина, — возможно, он вообще не имеет понятия о перспективе или композиции. Но по крайней мере художнику не придется переписывать весь холст — ведь к завершению работы уже не окажется, что клиент перепутал натюрморт с пейзажем: «Нет-нет, я имел в виду сельский вид, а не корзину с фруктами!» Куда проще внести исправления в эскиз, чем в завершенное полотно.
RAD гарантирует, что в результате заказчик получит именно то, что ему нужно, — если в ходе разработки он последовательно одобрял каждый шаг, добавленные в проект детали и функциональные модули.
Быстро, качественно, дешево — выберите три из трех
Три кита, на которых покоится RAD, — это скорость разработки, качество программного кода и дешевизна. Да, это та самая методология, которая предлагает не выбрать два пункта из трех, а получить все сразу.
Почему быстро?
Методология RAD требует, чтобы работающие прототипы создавались максимально часто. Продолжительность одного производственного цикла — от выработки требований до демонстрации пользователю (то есть одной итерации) — от одного дня до трех недель.
Во многих случаях разумным вариантом будет разделить приложение на функциональные модули, каждый из которых можно создавать и тестировать отдельно. Модули разрабатываются параллельно разными командами, но по общей схеме: от простых прототипов к более сложным, с регулярным контролем со стороны заказчика. В конце работы или каждой итерации модули соединяют в цельное программное решение.
Полезны инструменты автоматизации разработки — они помогают переводить пожелания пользователя в формализованные требования и спецификации, на основании которых формируется модель программы.
Почему качественно?
Пользователь может определять, какую функциональность он хочет видеть реализованной в следующей итерации. Постоянное взаимодействие заказчика и разработчика гарантирует, что приложение будет развиваться в нужном направлении, интерфейс будет удобным, а функциональность востребованной. Такая схема избавляет программиста от лишней работы и исключает ситуации, когда часть программы приходится переделывать с нуля из-за неверно понятых вводных.
Почему дешево?
Деньги — странный предмет: вот они есть, а вот их нет. Бывает, что их не хватает, и приходится прерывать разработку, когда написана еще далеко не вся запланированная функциональность. Что получит заказчик в этом случае?
Если разработчик использует методологию Waterfall, то техническое задание и спецификации на программу он получает в самом начале работы. Какую из задач решать в первую очередь, а что оставить «на десерт», решает сам разработчик — при этом не всегда четко понимая, что для пользователя важно, а что не очень. В итоге заказчик, у которого внезапно закончились средства на проект, может получить программу, в которой реализованы второстепенные задачи, но отсутствует ключевая функциональность.
При Rapid Application Development пользователь сам решает, что ему требуется в первую очередь, и постоянно получает все более функциональные прототипы — то есть, фактически, работающие версии программы. Если финансирование внезапно иссякнет — пользователь не останется у разбитого корыта.
Разработка идет быстро, и заказчик получает программу существенно раньше — а это и экономия финансов.
Инструментарий RAD
Методология RAD еще с конца 1980-х была нацелена на использование новейших технологий ускорения разработки — и этот фокус на инструментах автоматизации по-прежнему актуален.
Средства автоматизации разработки программ (Computer-Aided Software Engineering), или CASE-инструменты — это программные продукты для проектирования приложений. Такая система позволяет быстро создать модель программы, а затем автоматически сгенерировать программный код. Получается прототип — запускаемый модуль, который можно продемонстрировать заказчику.
От одноклеточного к развитому: эволюция программы
Разработка приложения по методологии RAD проходит в несколько этапов.
Первый — анализ и планирование. Здесь определяются цели и задачи проекта — что и для чего будет делать приложение. Совместными усилиями заказчик и разработчик выявляют риски, устанавливают сроки и бюджет, определяют ключевые моменты разработки.
Затем начинается пользовательское проектирование. На этом этапе создается серия работающих прототипов программы. Каждый очередной прототип отличается от предыдущего дополненной функциональностью, изменениями дизайна и производительности. Процесс создания одного прототипа называется итерацией. RAD не накладывает жестких временных рамок на продолжительность одной итерации, но рекомендует, чтобы она была максимально быстрой.
В начале очередного цикла разработки заказчик и программист вместе формулируют требования, которым должна соответствовать очередная версия. Преимущество RAD в том, что не надо заранее продумывать каждую мелочь: сначала разрабатывается самая общая концепция, которая на следующих итерациях будет дополняться и уточняться.
Затем в дело вступают программисты. С помощью инструментов CASE они воплощают требования в виде модели, создавая очередной прототип. Его показывают пользователю и получают обратную связь. Уточняя пожелания и требования к программе, заказчик фактически руководит разработкой.
Прототип зачастую создается на скорую руку, только для проверки концепций. Это нормально: если пользователя устраивает новая функциональность и все работает как следует, в следующей итерации разработчик «отполирует» интерфейс и код. Перфекционизм может даже вредить — на очередном этапе любую доработку пользователь может посчитать неудачной. Если программист стремится сразу сделать все идеально, его усилия окажутся напрасными.
Как только заказчик дал обратную связь, цикл начинается заново. Вырабатывается план на следующую итерацию. Если пользователя что-то не устроило в прототипе, на новом витке цикла изменения откатывают назад и реализуют альтернативный вариант.
Если заказчик принял прототип — уточняем требования к функциональности, прорабатываем ее более детально, планируем новую. Обговариваем визуальные элементы и интерфейсы.
От прототипа к прототипу программный продукт приобретает вид завершенного приложения. Итерации выполняются, пока не будут реализованы последние требования.
Когда моделирование завершено, начинается конструирование: автоматически сгенерированный код дорабатывается и совершенствуется.
Финальный этап разработки — переключение. Готовый программный продукт тестируют, развертывают на пользовательских машинах, конвертируют информацию в новый формат или «заливают» в новые базы данных, подготавливают документацию и обучают операторов работе в системе.
Когда мы рады RAD’у, а когда не рады
У методологии RAD есть и преимущества, и недостатки, а также области применения, в которых она показывает себя лучше или хуже.
Эффективные варианты применения RAD
- Если проект легко делится на независимые или слабосвязанные модули. Разработку в таком случае можно вести параллельно, несколькими командами, каждая из которых будет собирать прототип только одного модуля. В конце итерации или всей работы над программой модули объединяют в цельное приложение.
- Если требования к программному обеспечению быстро меняются. RAD — отличный выбор, когда заказчик понимает, что программа нужна как можно скорее, но к концу работы над ней часть спецификаций наверняка изменится.
- В условиях ограниченного бюджета. RAD гарантирует, что заказчик получит продукт, выполняющий поставленные задачи, даже если внезапно закончатся деньги.
- Когда у пользователя нет ясного представления, как должен выглядеть и работать продукт. Поскольку программу создают небольшими итерациями, во время которых спецификации и требования постоянно уточняются, в итоге заказчик получает продукт, соответствующий его пожеланиям. Но лучше в общих чертах заранее сформулировать бизнес-цели и задачи для приложения.
- Когда у вас есть коллектив хороших разработчиков и дизайнеров. Задача RAD — быстро создать качественный продукт. А это могут только профессионалы.
- Если пользователь готов активно участвовать в проекте на протяжении всей работы — обсуждать нововведения и функциональность, тестировать прототип, давать обратную связь. Если у заказчика не хватает на это мотивации, стоит попробовать другие модели — например, Waterfall, где пользователь только формулирует ТЗ или спецификации.
Преимущества RAD — кратко
- Разработка выполняется быстро и дешево.
- RAD обеспечивает приемлемый для пользователя уровень качества.
- Пользователь получает в итоге именно ту функциональность, которую хочет.
- Пользователь может оперативно внести изменения в проект.
- Функциональность, которая нужна заказчику «еще вчера», можно разработать в первую очередь, и использовать, даже если остальные части программы еще не готовы.
Недостатки RAD
- RAD применима для больших команд.
- RAD зависит от вовлеченности заказчика в работу. Если он не может принять участие в очередном обсуждении проекта, работа может приостановиться.
RAD уже не молодая методология — ей слегка за 30, — но она по-прежнему используется в разработке программного обеспечения и сдавать свои позиции не собирается. Ведь для методологии главное — не возраст, а эффективность.
На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользователей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычислительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользователя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспечения — инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информационных систем.
Основные особенности методологии RAD
Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки приложений — RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.
RAD — это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.
Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:
небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);
тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);
итерационная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии с заказчиком — по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.
При использовании методологии RAD большое значение имеют опыт и профессионализм разработчиков. Группа разработчиков должна состоять из профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, программировании и тестировании программного обеспечения.
Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:
используется итерационная (спиральная) модель разработки;
полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;
в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;
необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;
необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;
необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;
тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;
разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;
необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.
Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений. Информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.
Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования, Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем — колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.
Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов — сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает своим собственным поведением и моделирует некоторый объект реального мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует определенное поведение.
В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.
Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние (инкапсуляция) данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции. В свою очередь, объектно-ориентированное программирование позволяет создавать более надежные коды, так как у объектов программ существует точно определенный и жестко контролируемый интерфейс.
При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обеспечивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и «с нуля».
Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.
Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.
Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволило создать принципиально новые средства проектирования приложений, называемые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблюдать то, что закладывается в основу принимаемых решений.
Визуальные средства разработки оперируют в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами — окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данными из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления — кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.
В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений. Но все они могут быть разделены на две группы — универсальные и специализированные.
Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие, как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными мы их называем потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных — с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разрабатываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как использованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализированных средств (компонентов).
Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определенным системам управления базами данных. В качестве примера таких систем можно привести Power Builder фирмы Sybase (естественно, предназначенный для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.
Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно участвовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число пользователей.
Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания информационных систем; анализ исходных условий, проектирование системы, разработка прототипов и окончательное формирование приложений становятся сходными, так как на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.
Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориентированной. Это означает следующее: каждый объект, входящий в состав приложения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые другими объектами. Примерами событий могут быть: открытие и закрытие окон, нажатие кнопки, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение данных в базе данных и т. п.
Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каждого события — процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответствующего события. Например, обработчик события «нажатие кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помощью событий.
Обработчики событий, связанных с управлением базой данных (DELETE, INSERT, UPDATE), могут реализовываться в виде триггеров на клиентском или серверном узле. Такие обработчики позволяют обеспечить ссылочную целостность базы данных при операциях удаления, вставки и обновления, а также автоматическую генерацию первичных ключей.
При использовании методологии быстрой разработки приложений жизненный цикл информационной системы состоит из четырех фаз:
фаза анализа и планирования требований;
фаза проектирования;
фаза построения;
фаза внедрения.
На фазе анализа и планирования требований выполняются следующие работы:
определяются функции, которые должна выполнять разрабатываемая информационная система;
определяются наиболее приоритетные функции, требующие разработки в первую очередь;
проводится описание информационных потребностей;
ограничивается масштаб проекта;
определяются временные рамки для каждой из последующих фаз;
в заключение, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на имеющихся аппаратных и программных средствах.
Если реализация проекта принципиально возможна, то результатом фазы анализа и планирования требований будет список функций разрабатываемой информационной системы с указанием их приоритетов и предварительные функциональные и информационные модели системы.
На фазе проектирования необходимым инструментом являются CASE-средства, используемые для быстрого получения работающих прототипов приложений.
Прототипы, созданные с помощью CASE-средств, анализируются пользователями, которые уточняют и дополняют те требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Таким образом, на данной фазе также необходимо участие будущих пользователей в техническом проектировании системы.
Далее на этой фазе проводится анализ и при необходимости корректировка функциональной модели системы. Детально рассматривается каждый процесс системы.
При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалог или отчет (это позволяет устранить неясности или неоднозначности). Затем определяются требования разграничения доступа к данным.
После детального рассмотрения процессов определяется количество функциональных элементов разрабатываемой системы. Это позволяет разделить информационную систему на ряд подсистем, каждая из которых реализуется одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время (порядка полутора месяцев). С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами — делится функциональная модель.
На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.
Результатами данной фазы являются:
общая информационная модель системы;
функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдельными командами разработчиков;
точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;
построенные прототипы экранов, диалогов и отчетов.
Одной из особенностей применения методологии RAD на данной фазе является то, что каждый созданный прототип развивается в часть будущей системы. Таким образом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация. При традиционном подходе использовались средства прототипирования, не предназначенные для построения реальных приложений, поэтому разработанные прототипы не могли быть использованы на последующих фазах и просто «выбрасывались» после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте.
На фазе построения выполняется собственно быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных ранее моделей, а также требований нефункционального характера. Разработка приложения ведется с использованием визуальных средств программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов кода, входящих в состав CASE-средств. Код генерируется на основе разработанных моделей.
На фазе построения также требуется участие пользователей системы, которые оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.
После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом.
Завершается физическое проектирование системы, а именно:
определяется необходимость распределения данных;
производится анализ использования данных;
производится физическое проектирование базы данных;
определяются требования к аппаратным ресурсам;
определяются способы увеличения производительности;
завершается разработка документации проекта.
Результатом данной фазы является готовая информационная система, удовлетворяющая всем требованиям пользователей.
Фаза внедрения в основном сводится к обучению пользователей разработанной информационной системы.
Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, еще на этапе проектирования системы.
Приведенная схема разработки информационной системы не является универсальной. Вполне возможны различные отклонения от нее. Это связано с зависимостью схемы выполнения проекта от начальных условий, при которых начинается разработка (например, разрабатывается совершенно новая система или на предприятии уже существует некоторая информационная система). Во втором случае существующая система может либо использоваться в качестве прототипа новой системы, либо интегрироваться в новую разработку в качестве одной из подсистем.
Несмотря на все свои достоинства, методология RAD тем не менее (как, впрочем, и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее применение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.
При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это связано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.
Методология RAD неприменима не только для создания типовых информационных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объектами — программ, требующих написания большого объема уникального кода.
Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует наглядное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.
Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, — например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являющийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.
Читайте также: