Модель водопада
Модель водопада (waterfall model или последовательная разработка) – наверное, самый известный, исторически появившийся одним из первых процесс разработки. Он был описан в статье Ройса (W.W.Royce) в 1970 году (на самом деле, Ройс критиковал этот процесс, предлагая в качестве альтернативы итеративную разработку). Основная идея заключается в том, что процесс разработки делится на четко определенные фазы, выполняемые строго последовательно. Название «водопад» появилось из-за внешнего вида диаграммы, изображающей процесс:
Рисунок 1.
Отдельные задачи, из которых состоит любой проект (не обязательно выполняемый по модели водопада), можно разделить между несколькими процессными областями. Классическая водопадная модель включает следующие области:
- Разработка требований (requirements): сбор бизнес-требований заказчика и их преобразование в функциональные требования к программному продукту.
- Анализ и дизайн (analysis and design): разработка модели предметной области (domain model), проектирование схемы базы данных, объектной модели, пользовательского интерфейса и т.п.
- Реализация (implementation): создание продукта по спецификациям, разработанным на предыдущем этапе.
- Тестирование (testing): включает проверку соответствия функциональности программного продукта потребностям пользователей (validation), а также поиск дефектов в реализации.
- Развертывание (deployment): обучение пользователей, инсталляция системы, перевод в промышленную эксплуатацию.
В модели водопада каждая из процессных областей представляет собой отдельную фазу проекта. Фазы выполняются строго последовательно, т.е. анализ и дизайн начинаются после завершения разработки требований, началу реализации предшествует завершение дизайна и т.д.
Основные соображения для использования такой модели разработки вполне очевидны. Как известно, стоимость исправления ошибок, сделанных в ходе выполнения проекта зависит от того, насколько быстро эти ошибки обнаруживаются и исправляются. Ошибку в требованиях достаточно просто исправить на этапе разработки требований, но если о ней становится известно после завершения развертывания, последствия могут быть катастрофическими. Модель водопада стремится уменьшить, насколько это возможно, число таких долгоживущих ошибок. Для этого разработка дизайна не должна начинаться, пока требования не будут определены с достаточным качеством, кодирование не начинается до появления полного дизайна системы и т.д.
Насколько эффективным оказался такой подход? Он хорошо работает в проектах, где требования могут быть четко определены и зафиксированы. В таких проектах модель водопада позволяет обеспечить заданный уровень качества (который может быть весьма высоким) и соблюдать бюджетные и временные ограничения. Благодаря этому она часто используется в больших организациях (таких как Министерство обороны США и NASA) при строгих требованиях к надежности создаваемого ПО.
Однако практика показала следующие недостатки этого процесса:
- Процесс плохо работает в проектах с нечеткими требованиями. Даже если проектная команда считает, что полностью проработала и документировала функциональный дизайн системы, он может значительно отличаться от ожиданий пользователей. С большой вероятностью это расхождение будет обнаружено не на этапе рецензирования функциональной спецификации (редкий заказчик способен представить поведение реальной системы, читая документ с описанием ее функциональности), а во время внедрения продукта.
- Процесс крайне неэффективен при постоянных изменениях требований (что как правило случается в проектах, длящихся больше одного-двух месяцев). Каждое изменение заставляет возвращаться к фазе определения требований и повторять весь процесс с начала.
- Сложно управлять рисками некоторых типов (таких, как риски, связанные с использованием новых технологий или риски некорректного определения требований). Подобные риски могут проявить себя только на этапе реализации (если не тестирования), когда число возможных путей исправления ситуации намного меньше, чем в начале проекта.
- Весьма ограничены возможности оценки и корректировки важных атрибутов проекта – скорости разработки, качества продукта, обоснованности принятых архитектурных решений. Адекватно оценить эти атрибуты становится возможным только на поздних этапах проекта.
Модель водопада является разумным выбором для типовых, стандартных проектов или при наличии жестких требований к качеству (например, при создании mission critical-систем). Тем не менее, ее недостатки весьма существенны, и для разработки коммерческого ПО, как правило, существуют значительно более эффективные альтернативы.
Эволюционная модель подразумевает не только сборку работающей (с точки зрения результатов тестирования) версии системы, но и её развертывание в реальных операционных условиях с анализом откликов пользователей для определения содержания и планирования следующей итерации. “Чистая” инкрементальная модель не предполагает развертывания промежуточных сборок (релизов) системы и все итерации проводятся по заранее определенному плану Введение в программную инженерию и управление жизненным циклом ПО
Модели жизненного цикла программного обеспечения наращивания функциональности, а пользователи (заказчик) получает только результат финальной итерации как полную версию системы. С другой стороны, Скотт Амблер [Ambler, 2004], например, определяет эволюционную модель как сочетание итеративного и инкрементального подходов. В свою очередь, Мартин Фаулер [Фаулер, 2004, с.47] пишет: “Итеративную разработку называют по-разному: инкрементальной, спиральной, эволюционной и постепенной. Разные люди вкладывают в эти термины разный смысл, но эти различия не имеют широкого признания и не так важны, как противостояние итеративного метода и метода водопада.” Брукс пишет [Брукс, 1995, с.246-247], что, в идеале, поскольку на каждом шаге мы имеем работающую систему:
• можно очень рано начать тестирование пользователями;
• можно принять стратегию разработки в соответствии с бюджетом, полностью защищающую от перерасхода времени или средств (в частности, за счет сокращения второстепенной функциональности).
Таким образом, Значимость эволюционного подхода на основе организации итераций особо проявляется в снижении неопределенности с завершением каждой итерации. В свою очередь, снижение неопределенности позволяет уменьшить риски. Рисунок 3 иллюстрирует некоторые идеи эволюционного подхода, предполагая, что итеративному разбиению может быть подвержен не только жизненный цикл в целом, включающий перекрывающиеся фазы – формирование требований, проектирование, конструирование и т.п., но и каждая фаза может, в свою очередь, разбиваться на уточняющие итерации, связанные, например, с детализацией структуры декомпозиции проекта – например, архитектуры модулей системы.
