软件质量工程 09

敏捷环境中的软件质量工程(SQE in Agile Environments)

敏捷如何重新定义质量保证(Quality Assurance)

• 质量是内在的，而不是最后检查出来的(Quality is built-in, not inspected at the end)：质量贯穿整个开发过程，而非仅在最后阶段进行检查。
• 早期且持续测试(Early and continuous testing)：通过尽早测试和持续验证确保质量。
• 实践：
  • 测试驱动开发(Test-Driven Development, TDD)：先编写测试用例再开发代码，确保功能正确性。
  • 持续集成(Continuous Integration, CI)：频繁集成代码，快速发现问题。
• 质量是团队共同责任(Quality is a shared responsibility)：所有成员共同关注质量，而非仅由测试人员负责。
• 持续反馈与迭代(Continuous feedback and iteration)：通过快速反馈循环不断改进。
• 注重可工作的软件而非全面文档：优先交付功能性软件，减少对繁琐文档的依赖。

敏捷环境中的质量特性(Quality Characteristics in Agile Context)

根据 ISO/IEC 25010:2023 标准，敏捷环境关注以下质量特性：

• 功能适合性(Functional Suitability)：软件满足指定功能需求的能力。
• 可维护性(Maintainability)：软件易于修改和维护的程度。
• 可靠性(Reliability)：软件在规定条件下稳定运行的能力。
• 交互能力(Interaction Capability, Usability)：用户界面友好，易于操作。
• 安全性(Security)：保护数据和系统免受未经授权访问的能力。

敏捷支持的质量实践

• 持续对话：在“可能”和“理想”之间保持沟通，平衡 SQE 目标。
• 小型发布与简单设计：通过小规模、迭代式发布和持续重构(Refactoring)确保代码质量。
• 关键实践：
  • 结对编程(Pair Programming)：两人协作编程，提高代码质量和可读性，减少错误。
  • 内容所有权(Content Ownership)：团队成员对特定内容负责，确保任务完成。
  • 持续集成(Continuous Integration)：频繁集成新代码，快速发现和修复问题。
• 注意事项：
  • 以协作方式应用 SQE，最大化敏捷优势。
  • 熟悉 SQE 和敏捷环境的术语。
  • 根据具体场景优化敏捷方法。

敏捷原则(Agility Principles)

• 客户满意度优先：通过早期和持续交付有价值的软件满足客户需求。
• 拥抱变化：即使在开发后期也能适应需求变化，为客户提供竞争优势。
• 时间管理：优先选择较短的交付周期，频繁交付可工作的软件(preference to shorter timescale for frequent delivery of working software)。
• 协作：业务人员与开发人员每天协作，贯穿整个项目。
• 信任与激励：围绕有动力的个人构建项目，提供支持和信任。
• 高效信息传递：采用面对面沟通等有效方式传递信息。
• 以工作软件衡量进度：软件的功能性是衡量进度的主要标准。
• 可持续开发：保持稳定的开发节奏，确保长期可持续性。
• 技术卓越与简洁设计：持续关注技术卓越和简洁设计以提升敏捷性。
• 自组织团队：最佳架构、需求和设计来自自组织团队。
• 持续改进：通过定期反思优化团队效率，调整行为。

支持敏捷原则的开发方法

• Scrum：迭代式项目管理框架。
• 敏捷建模(Agile Modeling)：注重轻量级建模技术。
• 快速应用开发(Rapid Application Development, RAD)：快速原型开发。
• 极限编程(Extreme Programming, XP)：强调工程实践如 TDD 和结对编程。
• Crystal：灵活的敏捷方法，适应不同项目规模。
• 特性驱动开发(Feature-Driven Development, FDD)：以特性为核心的开发。
• 动态系统开发方法(Dynamic System Development Method, DSDM)：结构化的敏捷框架。
• 看板(Kanban)：可视化工作流管理。
• 精益软件开发(Lean Software Development)：消除浪费，优化价值交付。

支持质量的敏捷实践

案例分析：Spotify 和 Atlassian 的质量嵌入

• 敏捷团队中的质量保证(QA)角色：
  • 从“看门人”转变为质量推动者(Quality Enabler)。
  • 职责包括：
    • 与开发人员一起编写测试用例。
    • 自动化回归测试(Regression Testing)和集成测试(Integration Testing)。
    • 推动探索性测试(Exploratory Testing)和用户体验反馈。
    • 参与产品待办事项梳理(Backlog Grooming)和冲刺计划(Sprint Planning)。

敏捷测试策略

• 敏捷测试象限(Agile Testing Quadrants, Lisa Crispin & Janet Gregory 模型)：
  • 包括单元测试(Unit Testing)、集成测试(Integration Testing)、系统测试(System Testing)和验收测试(Acceptance Testing)。
  • 分类：自动化 vs 手动，面向业务 vs 面向技术。
  • 
• 尽早测试，频繁测试(Shift Left)：将测试前移至开发早期。
• 探索性测试：作为自动化测试的补充，注重发现隐藏问题。

敏捷中的度量与质量

• 需要测量的指标：
  • 代码覆盖率(Code Coverage)：测试覆盖的代码比例。
  • 缺陷泄漏率(Defect Leakage Rate)：生产环境中发现的缺陷比例。
  • 前置时间与周期时间(Lead Time & Cycle Time)：从需求提出到完成的时间。
  • 团队速度(Team Velocity)：衡量团队完成工作的速度(但不作为质量指标)。
  • 完成定义依从性(Definition of Done Adherence)：是否满足预定义的质量标准。
• 常见挑战：平衡速度与质量，确保指标反映真实质量而非仅进度。

Oracle 敏捷产品生命周期管理(Oracle Agile PLM)

• 简介：帮助企业管理产品价值链的解决方案。
• 功能：
  • 支持跨职能团队协作，提供集成框架和产品数据洞察。
  • 定制化支持各行业需求。
  • 包括敏捷产品治理(Agile Product Governance)、协作(Collaboration)、成本管理(Cost Management)、生命周期分析(Product Lifecycle Analytics)。
• 主要特性：
  • 质量与成本管理。
  • 消毒管理(Sterilization Management)。
  • 客户需求管理(Customer Needs Management)。
  • 企业可视化(Enterprise Visualization)。
  • 法规合规性(Regulatory Compliance)。

敏捷开发(Agile Development)

敏捷开发（Agile Development）是一种以迭代和增量为核心的软件开发方法，强调快速交付、灵活响应变化以及团队协作。
Agile Development is an iterative and incremental approach to software development that emphasizes rapid delivery, flexible response to change, and teamwork.

敏捷开发核心价值

• 个体与交互优于流程与工具(Individuals and Interactions over Processes and Tools)。
• 可工作的软件优于全面文档(Working Software over Comprehensive Documentation)。
• 客户协作优于合同谈判(Customer Collaboration over Contract Negotiation)。
• 响应变化优于遵循计划(Responding to Change over Following a Plan)。

Scrum 模型

• 团队组成：
  • 产品负责人(Product Owner)：定义产品愿景，管理产品待办事项。
  • Scrum Master：促进 Scrum 实践，移除障碍。
  • 开发人员(Developers/Programmers)：实现功能。
• 事件/活动：
  • 冲刺计划(Sprint Planning)：确定冲刺目标和待办事项。
  • 每日 Scrum(Daily Scrum)：每日短会，同步进度。
  • 冲刺评审(Sprint Review)：展示冲刺成果，收集反馈。
  • 冲刺回顾(Sprint Retrospective)：反思改进。
  • 冲刺(Sprint)：固定时间(通常 2-4 周)的开发周期。
• 制品(Artifacts)：
  • 产品待办事项(Product Backlog)：所有待开发功能的列表。
  • 冲刺待办事项(Sprint Backlog)：当前冲刺的任务列表。
  • 燃尽图(Burndown)：可视化冲刺进度。
• 步骤：
  1. 组建团队。
  2. 进行冲刺计划。
  3. 创建产品待办事项。
  4. 开始冲刺。
  5. 跟踪进度。
  6. 完成冲刺。
  7. 重复以上步骤。

graph TD
    A[组建团队] --> B[冲刺计划]
    B --> C[创建产品待办事项]
    C --> D[开始冲刺]
    D --> E[跟踪进度]
    E --> F[完成冲刺]
    F -->|重复| B

敏捷开发的优缺点

• 任务：假设公司 PerfectSoftware 需选择软件开发方法(传统能力成熟度模型 CMM 或敏捷开发)，需撰写文档列出敏捷开发的优缺点，说服高层管理层。
• 优点：
  • 快速交付：频繁发布可工作的软件，快速响应客户需求。
  • 灵活性：适应需求变化，适合动态项目。
  • 协作性：增强团队和客户间的沟通。
  • 质量提升：通过 TDD、CI 等实践确保质量。
• 缺点：
  • 缺乏文档：可能导致知识传递不足。
  • 依赖团队自律：需要高度自组织和协作能力。
  • 不适合大型复杂项目：可能难以协调大规模团队。
  • 客户参与度要求高：需要客户持续投入时间。

Scrum 管理敏捷开发

• 任务：研究 Scrum 管理模型，列出采用 Scrum 的三大指导方针。
• 指导方针：
  1. 明确角色与职责(Clarify roles and responsibilities)：确保产品负责人、Scrum Master 和开发团队职责清晰。
  2. 迭代式开发与反馈(Iterative development and feedback)：通过短周期冲刺和定期评审快速迭代，收集反馈。
  3. 透明性与沟通(Transparency and communication)：利用每日 Scrum 和燃尽图保持进度透明。

敏捷开发笔记复习

• 重点：
  • CMM(能力成熟度模型)：强调流程标准化和可预测性，适合大型、复杂项目(Emphasis on process standardization and predictability for large, complex projects)。
  • 敏捷定义：以迭代、增量式开发为核心，注重灵活性和客户协作(Iterative, incremental development at its core, with a focus on flexibility and client collaboration)。
  • 敏捷与 CMM 差异：敏捷更灵活，文档较少；CMM 更结构化，流程严格。
  • Scrum 管理：通过角色、事件和制品实现敏捷管理。

敏捷开发采用的优缺点讨论

• 任务：团队分为两组，分别支持 CMM 和敏捷开发，提出论点并反驳对方。
• 敏捷支持论点：
  • 快速适应变化，提升客户满意度。
  • 通过持续测试和反馈提高质量。
• CMM 支持论点：
  • 适合需要高可预测性和合规性的项目。
  • 提供详细文档，便于维护和审计。
• 反驳阶段：敏捷团队反驳 CMM 过于僵化，CMM 团队反驳敏捷缺乏结构。

敏捷开发中的一周设计

• 任务：设计一周工作流程(周一至周五，每天上下午，共 8 个 3.5 小时时段)，管理 6 人团队，添加新功能。

• 角色分配：

  • 1 名产品负责人(Product Owner)
  • 1 名 Scrum Master
  • 4 名开发人员(Developers)

• 工作计划：

  时段	周一	周二	周三	周四	周五
  上午	冲刺计划(Sprint Planning)	结对编程(Pair Programming)	结对编程	测试(Testing)	演示(DEMO)
  下午	需求梳理(Backlog Grooming)	测试用例编写(Test Case Writing)	错误修复(Bug Triage)	冲刺评审准备(Sprint Review Prep)	冲刺回顾(Sprint Retrospective)

• 任务详情：

  • 冲刺计划：确定目标，分配任务。
  • 需求梳理：与产品负责人讨论新功能需求。
  • 结对编程：两人协作开发，提升代码质量。
  • 测试用例编写：为新功能编写单元和集成测试。
  • 错误修复：修复测试中发现的问题。
  • 冲刺评审准备：准备展示新功能。
  • 演示(DEMO)：向利益相关者展示成果。
  • 冲刺回顾：反思流程，提出改进建议。

CMM 和敏捷开发对比

中文

英文

知识点可能考法与示例考题

可能考法

1. 名词解释：解释敏捷开发、Scrum、TDD、CI 等术语。
2. 比较分析：比较敏捷开发与 CMM 的优缺点。
3. 实践应用：设计敏捷开发中的一周工作计划或 Scrum 管理流程。
4. 案例分析：分析某公司在敏捷环境中如何嵌入质量保证。
5. 质量特性：根据 ISO/IEC 25010:2023，讨论敏捷环境中的质量特性。

示例考题

1. 简答题：简述敏捷开发的核心价值及其对软件质量工程(SQE)的影响。

   • 参考答案(中文)： 敏捷开发核心价值包括：个体与交互优于流程与工具、可工作的软件优于全面文档、客户协作优于合同谈判、响应变化优于遵循计划。这些价值通过以下方式影响 SQE：
     • 强调早期和持续测试(如 TDD、CI)，确保质量内建。
     • 促进团队协作，质量成为共同责任。
     • 注重快速反馈和迭代，提升功能适合性和可靠性。
     • 简化文档，聚焦可工作的软件，提升开发效率。
   • Reference Answer (English): The core values of Agile Development include: Individuals and Interactions over Processes and Tools, Working Software over Comprehensive Documentation, Customer Collaboration over Contract Negotiation, and Responding to Change over Following a Plan. These values impact SQE by:
     • Emphasizing early and continuous testing (e.g., TDD, CI) to build quality in.
     • Promoting team collaboration, making quality a shared responsibility.
     • Focusing on rapid feedback and iteration to improve functional suitability and reliability.
     • Simplifying documentation to prioritize working software, enhancing development efficiency.

2. 论述题：描述 Scrum 模型的团队角色、事件和制品，并说明其如何支持敏捷开发。

   • 参考答案(中文)： Scrum 模型包含以下元素：
     • 团队角色：
       • 产品负责人(Product Owner)：定义产品愿景，管理产品待办事项。
       • Scrum Master：促进 Scrum 实践，移除障碍。
       • 开发人员(Developers)：实现功能。
     • 事件：
       • 冲刺计划(Sprint Planning)：确定冲刺目标。
       • 每日 Scrum(Daily Scrum)：同步进度。
       • 冲刺评审(Sprint Review)：展示成果，收集反馈。
       • 冲刺回顾(Sprint Retrospective)：反思改进。
       • 冲刺(Sprint)：固定时间开发周期。
     • 制品：
       • 产品待办事项(Product Backlog)：功能列表。
       • 冲刺待办事项(Sprint Backlog)：当前冲刺任务。
       • 燃尽图(Burndown)：可视化进度。 Scrum 通过迭代开发、持续反馈和透明沟通支持敏捷开发，确保快速交付和高质量软件。
   • Reference Answer (English): The Scrum model includes:
     • Team Roles:
       • Product Owner: Defines the product vision and manages the Product Backlog.
       • Scrum Master: Facilitates Scrum practices and removes impediments.
       • Developers: Implement features.
     • Events:
       • Sprint Planning: Sets sprint goals.
       • Daily Scrum: Synchronizes team progress.
       • Sprint Review: Demonstrates deliverables and gathers feedback.
       • Sprint Retrospective: Reflects on improvements.
       • Sprint: Fixed-time development cycle.
     • Artifacts:
       • Product Backlog: List of features.
       • Sprint Backlog: Tasks for the current sprint.
       • Burndown: Visualizes progress. Scrum supports Agile Development through iterative development, continuous feedback, and transparent communication, ensuring rapid delivery and high-quality software.

3. 实践题：设计一个敏捷开发团队的一周工作计划，包含角色分配和任务安排。

   • 参考答案(中文)：
     • 团队：6 人(1 产品负责人、1 Scrum Master、4 开发人员)。
     • 工作计划：

       时段	周一	周二	周三	周四	周五
       上午	冲刺计划	结对编程	结对编程	测试	演示
       下午	需求梳理	测试用例编写	错误修复	冲刺评审准备	冲刺回顾

     • 任务说明：
       • 冲刺计划：产品负责人和团队确定目标，分配任务。
       • 需求梳理：与客户讨论功能需求。
       • 结对编程：开发人员协作开发。
       • 测试用例编写：为功能编写测试。
       • 错误修复：修复测试中的问题。
       • 冲刺评审准备：准备演示内容。
       • 演示：向客户展示成果。
       • 冲刺回顾：反思流程，提出改进。
   • Reference Answer (English):
     • Team: 6 members (1 Product Owner, 1 Scrum Master, 4 Developers).
     • Work Plan:

       Time	Monday	Tuesday	Wednesday	Thursday	Friday
       AM	Sprint Planning	Pair Programming	Pair Programming	Testing	Demo
       PM	Backlog Grooming	Test Case Writing	Bug Triage	Sprint Review Prep	Sprint Retrospective

     • Task Details:
       • Sprint Planning: Product Owner and team set goals and assign tasks.
       • Backlog Grooming: Discuss feature requirements with the client.
       • Pair Programming: Developers collaborate on coding.
       • Test Case Writing: Write tests for the feature.
       • Bug Triage: Fix issues found in testing.
       • Sprint Review Prep: Prepare demo content.
       • Demo: Present results to the client.
       • Sprint Retrospective: Reflect on the process and suggest improvements.