新思維金融軟件研發(fā)中心 軟件構架師 胡協(xié)剛 軟件開發(fā)沒有銀彈 統(tǒng)一通道平臺 開發(fā)項目簡介 項目的開發(fā)目錄結構與 貫穿全局的統(tǒng)一 用前景文檔定義目標系統(tǒng) 軟件構架文檔與 4+1視圖 契約式開發(fā)與單元測試 自動化構建與持續(xù)集成 迭代開發(fā)模式 確定和高風險 軟件因其固有的復雜、不確定和高風險等屬性，使得其開發(fā)活動非常難以控制 軟件產品用于解決一個或多個領域的現(xiàn)實問題，不僅與其開發(fā)者本身直接相關，還牽涉到客戶、最終用戶、第三方伙伴等眾多涉眾，所謂眾口難調，但一個成功的軟件必須能滿足多方面的需求 軟件所依賴的核心技術、項目的開發(fā)方法、軟件過程、項目管理和團隊協(xié)作等，都是事關項目成敗的關鍵因素 根據(jù) 件過程要達到第三成熟度等級，需要實施十八個關鍵過程域；普通團隊雖然不一定向此標準看齊，但實際上仍然涉及到這十八個關鍵過程域所涵蓋的近百項活動，只不過可能實施的力度較小、質量不高、或者忽略了活動本身的含義而已 義了九個核心準則（ 和幾百項 活動 這還僅僅只是軟件過程的范疇，項目中人的管理、溝通以及具體的關鍵技術等等，其牽涉面將更廣 諸多因素分屬不同的范疇，針對不同的問題，需要應用不同的技術、技能和方法，要求項目成員擁有不同的知識、素質與背景 沒有一種方法或途徑能夠解決軟件項目中所有的問題，即所謂 “ 沒有銀彈 ” ，所以不要迷信存在所謂的一勞永逸的終極解決方案 軟件項目適用于 “ 木桶原理 ” ，要獲得成功，必須由所有成員在多個方面都付出艱苦的努力，包括完成一些繁瑣與枯燥的工作，并保證任何一個環(huán)節(jié)都不出重大問題 在下面介紹的一個實際項目中，將會看到我們是如何通過裁減 用統(tǒng)一的 用共享的產品目錄結構來協(xié)同開發(fā)，并通過加強團隊建設，揚長避短，發(fā)揮各成員的長處等 總之從多個方面來努力，方才最終達成項目成功的過程 目 項目的目標系統(tǒng) （ 統(tǒng)一通道平臺 ） 是在證券公司總部和所有營業(yè)部網點統(tǒng)一部署的 、 適應不同 網絡拓撲結構的 、 支持內外網段物理安全隔離的 、 基于消息的通訊中間件平臺系統(tǒng) ， 用以支持熱自助 、電話委托等各類外圍客戶端系統(tǒng) ， 集中經紀業(yè)務系統(tǒng) 、 傳統(tǒng)營業(yè)部柜臺系統(tǒng)等核心服務系統(tǒng) ， 以及銀行端銀證業(yè)務系統(tǒng)等第三方系統(tǒng)的透明接入 n i f i e dC h a n n e lS e r v i c e g e n t# 1網 點 通 道 服 務A g e n t# 2中 心 通 道服 務網 點 通 道 服 務A g e n t# 3U C S 輻 射 型 拓 撲部 署 結 構 圖面 向 廣 域 網 的 通道 連 接面 向 局 域 網 的 通道 連 接電 話 委 托系 統(tǒng)自 助 交 易網 關證 券 集 中交 易 系 統(tǒng)服 務 調 度統(tǒng) 一 經 紀 業(yè) 務 服 務 協(xié)議 A P I 樁通 道 訪 問 入 口 插 件統(tǒng) 一 經 紀 業(yè) 務 服 務 協(xié)議 A P I 基 干A g e n t# 1銀 證 交 易請 求 網 關A g e n t# 1銀 證 交 易服 務 網 關A g e n t# 2證 券 集 中交 易 系 統(tǒng)統(tǒng) 一 銀 證 服 務 協(xié) 議 協(xié)議 A P I 基 干統(tǒng) 一 經 紀 業(yè) 務 服 務 協(xié)議 A P I 樁統(tǒng) 一 銀 證 服 務 協(xié) 議 協(xié)議 A P I 樁射型拓撲部署結構 項目采用 總計經歷了六次迭代 ， 持續(xù)約八個月 ， 項目組成員 36人 ， 耗費共計 685個 工作人日 ， 最終有效代碼 30,471 行 ， 千行代碼集成缺陷率低于 1 使用 并基于此組織項目的產品目錄結構 ， 囊括了 使用 從上下文分析 、 功能用例模型 、 到設計模型 、 進程模型 、 部署模型等 ，涵蓋了項目大部分分析 、 設計成果 ， 利用了 目標系統(tǒng)的分析 、 設計 、 編碼完全實現(xiàn)面向對象 項目以軟件構架文檔為中心 ， 配合 詳細設計文檔 ， 使得產品的設計比較到位 項目引入了契約式編程方法 ， 編碼語言為標準 c+， 使用 對產品的質量改進幫助很大 使用 項目本身系公司的過程改進試點項目 ， 集中了部門最優(yōu)秀的人員 ， 大家都表現(xiàn)了良好的團隊協(xié)作精神 ， 建立了密切的私人關系 作為 試點項目 ， 其成果 ， 已經作為模板工程在公司大力推廣 品）目錄結構 開發(fā)（產品）目錄結構的規(guī)劃原則： 滿足不同角色，在不同的項目階段，對不同類型工件進行訪問的多種場景需求 ）的劃分： - 個項目所有工件的最終整合場所，用于項目級基線構建、進行集成和確認集成測試 求、設計、管理、過程等工作場所 目所有構件的開發(fā)場所 試組的測試場所 布演示場所 項目目錄參照 部開發(fā)的相對獨立、復用度強的基礎應用包，針對第三方產品進行封裝的調用接口等 組織外部獲取的源碼庫、開發(fā)組件等，主要來自于開放源碼； 目組針對目標系統(tǒng)開發(fā)的構建于底層開發(fā)包、基礎設施之上的所有構件 建于底層開發(fā)包、基礎設施與所有構件之上的可執(zhí)行子系統(tǒng)（或系統(tǒng)），通常是目標系統(tǒng)的最終交付實體 目目標系統(tǒng)主體工件目錄，包含需求、設計、集成、測試等 目的管理工件目錄 目的過程、環(huán)境、標準等支持工件目錄 證券統(tǒng)一通道平臺前景文檔 證券統(tǒng)一通道平臺補充規(guī)約 證券統(tǒng)一通道平臺軟件構架文檔 軟件開發(fā)計劃 測試計劃 系統(tǒng)性能測試報告 系統(tǒng)安裝與配置手冊 外圍服務協(xié)議 在成為下一代軟件開發(fā)的主流模式 基本的模型轉換關系： 使用一個統(tǒng)一的可視化模型來表達項目的分析、設計思想，進而通過標準的語言（ 進行成員間的溝通，以減低傳遞過程中信息丟失和錯誤理解的風險 利用建模工具（ 雙向工程（ 支持，初步實現(xiàn) s Se s Pa rs Se s Pr on n m通過口間接使用U mp 話通道平臺實現(xiàn)層，是對話機制接口層的具體實現(xiàn)nf son 常作為一個整體提供相關領域的某類服務與支持，包括：平臺、系統(tǒng)與子系統(tǒng)產品，應用框架等被直接用來構建目標系統(tǒng)的通用底層開發(fā)包，提供各種應用軟件較為共性的功能，將被緊密地嵌入目標應用，而且通常沒有必須作為一個整體來使用的限制目標系統(tǒng)私有的公用構件，提供目標系統(tǒng)范圍內具有共性的功能，當前不能被其它系統(tǒng)復用，但有進化成為通用底層開發(fā)包的潛力業(yè)務服務協(xié)議參與者層，包括：依照協(xié)議定義調用協(xié)議務請求者，和遵循協(xié)議定義支持協(xié)議實現(xiàn) 的服務提供者通道平臺應用上下文外部構件，包括：外部的協(xié)議接口、系統(tǒng)與子系統(tǒng)se l f- tr ad e fr on te : P er ip he ra l ie r re c on te : pe ri ph er s tu b_ f ac to : sy s_ ad mi n: op e ra ti on a pp ro ac h: cu st om t ok lo gi n_ re q: lo gi n_ re ge t_ st f ac to ge t_ sy s_ ad mi n( )3: op er at io na l_ ap pr o ac h( so ur si co me th 4: cu st om t ok i d _t yp e, i d, p 5: lo gi n( cu st om t o ke n, o pe ra ti on ap pr oa 6: lo gi n_ re q( cu st om e r_ to ke n, o pe ra ti o na l_ ap pr oa 7: cr ea a c al le r c on ve rs at io ex ec ut e ca ll c o nv er sa ti 10 : d is as se mb l og i n_ re t o ou t pa r am et er r et ur r es ul t= lo gi n_ su c ce )rp an _Si 件）模型示例 證券集中交易模擬系統(tǒng)B r o k a g e S e r v e r S i m u l a t o 心服務器W i n d o w s E n t e r p r i s e D o m a i n C o n t r o l e M Q E n t e r p r i s e S e r v e S _ L i n k _ S e r v e S _ M a n a g e m e n t _ S e r v e 點服務器2W i n d o w s S u b D o m a i n C o n t r o l e M Q S i t e S e r v e S _ L i n k _ S e r v e a n k S e r v a n t G a t e w a yB a n k R e q u e s t o r G a t e w a 點服務器1W i n d o w s S u b D o m a i n C o n t r o l e M Q S i t e S e r v e S _ L i n k _ S e r v e h o n e - T r a d e S y s t e 務器I I S W e b - S e r v e rW e b - T r a d e _ A p e l f - T r a d e F r o n t E n e l f - T r a d e G a t e w a a n a g e _ C o n s o l 服務器D B F _ f i l e e r i p h e r a l S e r v a n t S c h e d u l e e r i p h e r a l C l i e n t S i m u l a t o 01;: 0;:00;無線交易網關W i r e l e s s - G a t e w a yW i r e l e s s - T r a d e _ A p 2; 3; ; 5; ; 03; 2;中心路由器網點路由器1 網點路由器2線業(yè) 02;:線電話撥號備份線點點 根據(jù)軟件應用的上下文（或業(yè)務建模），將要解決的領域問題，涉眾（特別是最終用戶）對產品的要求，相關的限制條件等，確定目標系統(tǒng)的定義 確定系統(tǒng)的范圍，用特性來定義系統(tǒng)，并給出相關的優(yōu)先級順序 功能性特性將映射到系統(tǒng)用例 確定目標系統(tǒng)的市場背景 列明系統(tǒng)將要解決的重大問題 系統(tǒng)的概括定義 用戶及其需要 標識目標系統(tǒng)的最終用戶與其他涉眾，以確定需求收集的來源 分析用戶與涉眾的基本特點，以幫助獲取與辨別系統(tǒng)的需求 列明 用戶與涉眾針對目標系統(tǒng)的各類需要（ 它們決定了最終系統(tǒng)需求 明確地定義目標系統(tǒng) 勾畫目標系統(tǒng)的上下文環(huán)境與邊界 列明目標系統(tǒng)的主要（能力）特性及其提供給客戶的利益 明示目標系統(tǒng)當前所做的假定和其依賴的條件，它們將可能是未來引起需求變更的重要因素 以特性（ 方式定義目標系統(tǒng)的高層需求 特性表達了目標系統(tǒng)為了實現(xiàn)用戶利益而必須具備的能力（ 特性是一種對外的服務，通常要求用戶提供一系列輸入以得到響應的結果 設計約束限定了目標系統(tǒng)設計乃至實現(xiàn)方案的選擇范圍 接口需求 質量范圍概略描繪了目標系統(tǒng)的重要質量需求 適用標準、硬件需求及環(huán)境需求等 目標系統(tǒng)的產品特性優(yōu)先級大致可以分為：關鍵、重要和有用 特性優(yōu)先級為項目開發(fā)順序的選擇提供了原始依據(jù)（當然目標系統(tǒng)各構件間的依賴關系對開發(fā)順序的影響更大） 特性優(yōu)先級是用于實施需求管理的重要內容 用例詳述是對功能性特性的細化 系統(tǒng)用例的整體結構適于用 在 補充規(guī)約是對公共功能性需求和質量等非功能性需求的細化 視圖 架文檔）的用途 表達（軟件）系統(tǒng)及其演化 用于系統(tǒng)涉眾之間的交流 以一致的方式來評估與比較軟件構架 用來計劃、管理與執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)的各項活動 表達系統(tǒng)的固有特性與支撐原則，以引導可接受的變更 驗證系統(tǒng)的實現(xiàn)符合構架描述 充實軟件密集系統(tǒng)的構架知識庫（參考構架） 視圖 軟件系統(tǒng)本身包含的內容太豐富且復雜，就像建筑一樣，人們無法同時從一個角度看到其全貌，因此需要 使用多個視圖（ 表達系統(tǒng)的構架 視圖是 視點（ 實例，并擁有一個或多個模型（ 4+1視圖分別從外部功能，靜態(tài)結構，動態(tài)行為，運行時刻形態(tài)和物理部署拓撲等方面來描述目標軟件的構架 構架設計的目標首先要滿足目標系統(tǒng)的關鍵功能需求 目標系統(tǒng)的質量需求、接口要求等對構架往往產生決定性的影響 項目開發(fā)策略，例如第三方構件的選用等是展開構架設計的重要基礎 變更案例（ 求構架必須具備相應的可擴展性和適應性 設計約束等則限定了構架方案選擇的范圍 用例視圖從用戶使用的角度描述系統(tǒng)構架的基本外部行為特性，通常包含業(yè)務用例模型與系統(tǒng)用例模型。 通常應選取用例模型中對系統(tǒng)構架的內容產生重大影響的應用場景與用例集合，這些用例代表了系統(tǒng)主要的核心功能，往往決定了系統(tǒng)構架的基本組成元素。 描述目標系統(tǒng)的關鍵構架機制與概念，主要表達系統(tǒng)為了滿足主要軟件需求，而采用的相關構架模式、以及引用的重要概念 標準的 是為了方便涉眾理解構架，可以增設此節(jié) 邏輯視圖從系統(tǒng)內在邏輯結構的角度描述系統(tǒng)的基本結構與動態(tài)行為，通常包括分析模型（ 設計模型（ 及數(shù)據(jù)模型（ 。 設計模型說明了系統(tǒng)的組成元素、組織架構和關系，并描述了各組成元素的協(xié)作以及狀態(tài)轉換關系等（通過用例實現(xiàn) 進程視圖從系統(tǒng)運行時刻的角度，描述系統(tǒng)劃分為進程、線程的結構，及其動態(tài)關系。 模型主要說明進程、線程的分類，系統(tǒng)構架敏感的主要邊界類、控制類對象等在進程、線程中的分布，以及它們之間的創(chuàng)建、交互與消息通訊關系等 部署視圖從系統(tǒng)軟硬件物理配置的角度，描述系統(tǒng)的網絡邏輯拓撲結構。 模型包括各個物理節(jié)點的硬件與軟件配置，網絡的邏輯拓撲結構，節(jié)點間的交互與通訊關系等。同時還表達了進程視圖中的各個進程具體分配到物理節(jié)點的映射關系 實施視圖從軟件編譯與構建的角度，描述系統(tǒng)實施構件的組織結構與依賴關系（主要是編譯依賴）。 模型包括實施子系統(tǒng)和構件結構，及其依賴關系。同時還表達了邏輯視圖中各個包和類分配到實施視圖中的子系統(tǒng)和構件的映射關系 軟件系統(tǒng)的本質特征是由表及里、至頂而下的一種層次結構，其構成是所有相對獨立的構件或元素 而 將所有構件或元素組織成為一個有機整體的正是無所不在的契約 在最表層，即系統(tǒng)與外部環(huán)境之間，是最終用戶與系統(tǒng)整體進行交互的契約（通?？梢猿橄蟪上到y(tǒng)用例）；次之，各子系統(tǒng) /構件之間，是它們相互通訊協(xié)作的契約；最后，類與類、類操作、以及獨立函數(shù)之間，是它們相互調用的契約 最 終 用 戶 與 系 統(tǒng) 整 體 進行 交 互 的 契 約（ 通 常 可 以 抽 象 成 系 統(tǒng)用 例 ）系 統(tǒng)子 系 統(tǒng)子 系 統(tǒng)/ 構 件各 子 系 統(tǒng) / 構 件 之 間 相 互通 訊 協(xié) 作 的 契 約用 戶子 系 前置條件 ，指在執(zhí)行某種操作（例如啟動用例的一條執(zhí)行路徑、調用類的一個方法等）之前，目標和其上下文必須共同滿足的條件（例如系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)、用戶賬號存在并未凍結、對象從其上下文獲取的資源處于可用狀態(tài)等） 合法的輸入 （例如發(fā)送給子系統(tǒng)的請求消息格式正確、取值在規(guī)定范圍內等） 期望的輸出 （例如系統(tǒng)返回給用戶需要的查詢結果等） 后置條件 ，指無論某種操作的執(zhí)行過程怎樣，結束后，目標和其上下文必須達到的狀態(tài)或滿足的條件（例如類的不變式不被打破、上下文資源被釋放、系統(tǒng)不出現(xiàn)不能預料的邊際效應等） 如果以契約的觀點來觀察系統(tǒng)的外部行為，我們不妨在契約式設計之上再引入契約式需求分析的概念，這樣契約式開發(fā)顯得更為完整 用例本質上是表述目標系統(tǒng)與其最終用戶之間交互的契約，它使得需求規(guī)格的定義變得更加精確和全面，而傳統(tǒng)的功能及質量需求規(guī)格說明往往容易遺漏前置條件、輸入格式等重要細節(jié) 用例強調實現(xiàn)體現(xiàn)了用戶利益的目標，在較低層面定義契約時，同樣可以顯式地描述諸如一個類操作的目標 by 面向對象的分析、設計其首要問題就是類的劃分與職責分配 類的職責被確定后，通過定義類的不變式，限定對象的有效狀態(tài)空間；通過定義類操作的前置、后置條件和輸入輸出，精確地描述類的行為 契約同樣有助于精確地表達對象間的協(xié)作，因為這些協(xié)作步驟將遵從一系列的契約 契約式設計可以通過測試驅動開發(fā)等最佳實踐來驅使貫徹 契約式編程要求客戶（ 碼在調用服務（ 碼時也要遵守契約，意味著雙方共同承擔使運行獲得成功的責任，使得代碼間職責的分配更為均衡、合理，避免了服務代碼中防錯式設計的過度蔓延 在代碼中加入判別契約是否被遵守的語句（例如 使得編碼中的缺陷（ 及時地暴露出來 契約式編程結合測試先行、單元測試等最佳實踐，是實現(xiàn)高質量構造（ 捷徑 先編寫測試代碼，之后以通過所有測試為目標來驅動實現(xiàn)源碼的開發(fā)，這通常也稱作 測試驅動開發(fā) 先編寫測試代碼，使得實施員對目標源碼的外部行為能先建立明確無誤