谈谈编程(2) 软件开发中的方法论

1 项目管理的方法论

1.1 方法论

方法论的英文为Methodology，编程的方法论应该是指软件开发的一整套方法、过程、规则、实践、技术。不过我们一般提到的方法论都偏重于项目、过程和人员的管理。

《Agile Software Development》的作者Alistair Cockburn提出方法论具有以下要素：角色、个性、技能、团队、技术、活动、过程、产品、里程碑、标准、质量、工具、团队价值，它们的关系可以用一幅图来表示：

虽然将这幅图贴在这里，事实上我不了解这些要素及其关系的确切定义，对于这些不能精确描述的东西，我接受起来比较困难。

其实，项目管理的核心是沟通和反馈。只要能够保证良好的沟通和即时的反馈，开发团队即使并没有采用先进的方法论，一样可以成功。从另一个角度说，过程和工件能辅助，但不能保证开发人员、项目经理和客户的良好交流。

1.2 重型方法

有的方法论规定了大量的中间文档和复杂的过程管理。那些中间文档被称为artifact，或工件。需要大量artifact和软件开发方法被称作重型（Heavy Weight）方法。

这些复杂的方法来源于恐惧。

在中大型的项目中，项目经理往往远离代码，他们无法有效的了解目前的工程的进度、质量、成本等因素。为了克服未知的恐惧感，项目经理制定了大量的中间管理方法，希望能够控制整个项目，最典型的莫过于要求开发人员频繁地递交各种报告。重型方法中的基本假设是过程（及各种artifact）比个人可靠。

虽然很多轻型方法都将重型方法作为反面例子，但对于大多数大型项目，重型方法是管理所必需的。

1.3 轻型方法

为了解决重型方法存在的问题，业界出现了很多轻型（Light Weight）方法论。提出这些方法论的部分作者结成了一个联盟：敏捷软件开发。他们还有一个宣言：

• Individuals and interactions over processes and tools.
  
• Working software over comprehensive documentation.
  
• Customer collaboration over contract negotiation.
  
• Responding to change over following a plan.

在这些宣言后面还有很多原则。概括起来主要是：尊重个人，强调沟通和反馈，与客户紧密合作，保持设计的简单性等等。敏捷方法在重型方法论和无管理状态之间寻求一个平衡点，希望用低成本的管理活动带来最大的产出。

2 编程的方法论

作为程序员，我更感兴趣的是可以指导编程的方法论。

2.1 测试驱动开发

2.1.1 未谋进，先谋退

在开始一件事情之前，必须先明确什么时候可以停止。什么“止于至善”，在编程工作中可以一脚踢开。我们必须明确要做什么，做到什么样子就算完成了。

怎样才算明确呢？最理想的方法是先写一个测试程序，然后再编写代码，让测试通过。测试程序规定了停止的必要条件。

测试程序是针对接口编写的。要写出测试程序，必须先定义好接口，然后针对接口编程。测试程序同时示范了接口的使用。

如果有一个运行很方便的测试程序，我们在维护代码时，就放心得多。可以经常跑一跑，测试一下，以保证测试要求的功能还没有被破坏。相反，如果没有测试程序，我在修改代码的bug时，心里就很不踏实，因为我不清楚我的修改是否会引入新的bug。

2.1.2 保持可运行，可调试的状态

“先写测试程序”适合没有UI，功能相对简单的模块。对于功能复杂的软件系统，需要测试的方面很多，测试时间很长，在开发前就建立一个比较全面的测试，并且随时使用，有时是不可能的。

但我们至少应该保证：写任何程序，都要尽量保持在可运行、可调试的状态。即使要为此写一些额外的程序，都是值得的。在不能运行的情况下，编写大量代码是不可思议的事情。

2.1.3 可测试性

IC设计上有一个“Design For Test”的说法，即IC的设计中必须要考虑到如何测试，留好测试的接口。软件开发也是一样的，我们写每段代码，都要考虑一下这段代码是否可以测试，为了保证可测试性，必要的时候可以修改设计。

2.2 重构

《重构》这本书内容朴实、但对我个人影响很大。在了解“两顶帽子”和“小步前进”的方法后，我敢于修改任何代码，甚至是我不熟悉底层逻辑的代码。

2.2.1 两顶帽子

我们有两顶帽子：一顶是不改变功能的前提下，改善现有现有程序的设计；另一顶是增加新的功能，以适应需求变化。我们在任意阶段，应该只戴一顶帽子，绝对不能同时戴两顶帽子。

在增加新功能的时候，往往需要先改进现有的代码结构，使之能更好地适应变化。如果功能有较大变动，我们应该将这变动分解成尽可能小的步骤，并让改进代码和新增功能的小步骤交替进行。将原有代码平滑地演变到新代码，既增加了功能，又改善原有代码的设计。

重构的正式定义应该是“在代码写好之后改进它的设计”。但对我而言，重构的思想已经融入了我的开发过程。在开发中，我同样按照“两顶帽子”和“小步前进”的方针平滑地演变代码，从无到有，逐步完善。

2.2.2 代码的坏味道

重构的对象是消除“代码的坏味道”，保持新鲜、健康的代码。《重构》中列举了一些典型的坏味道，例如重复代码、太长的函数、太长的参数列等等。

2.2.3 设计和重构

存在这么一种说法：“设计不再是一切动作的前提，而是在整个开发过程中逐渐浮现出来”的。

事实上，在没有任何软件工程理论的时代，编程基本上是写到哪儿算哪儿。历史是螺旋上升的，在投影上很接近的两个点在铅垂线方向上是处于不同高度的。

重构是要纠正过度设计的倾向，告诉程序员：即使开始的设计有缺陷，也没关系，更不要僵化地保持，我们可以重构代码，平滑地修改原有设计。这并不是说前期设计不重要。

“设计是在整个开发过程中逐渐浮现出来”，这是在说随着开发的深入，我们会对很多问题考虑地更加清楚。在必要的时候，我们应该用重构的方法灵活地改变设计，适应变化。