SysInf/materiały na wykład/06_prototypowanie i ciągła integracja.ipynb

Systemy informatyczne

6. Prototypowanie i ciągła integracja[wykład]

Krzysztof Jassem (2022)

Prototyp

Prototyp to wynik częściowej implementacji, posiadający wybrane cechy produktu końcowego.

Cele prototypowania

• Zademonstrowanie umiejętności wykonania produktu końcowego
• Określenie realistycznych wymagań końcowych
• Przekonanie się o wpływie innych systemów, środowisk na produkt.
• Sprawdzenie implementacji kluczowych funkcji

Potencjalne efekty prototypowania

• Wykrycie nieporozumień między klientem i wykonawcą
• Określenie brakujących funkcji
• Wykrycie błędów w specyfikacji
• Przewidywanie przyszłych trudności

Prototyp poziomy a pionowy

Prototyp poziomy (Horizontal Prototype)

Prototyp poziomy obrazuje całość systemu, podkreślając interakcję z użytkownikiem, a nie wnikając w funkcjonalności.

Przykłady prototypów poziomych w informatyce:

• Prototyp papierowy
• Makieta statyczna
• Makieta dynamiczna
• Graficzny interfejs użytkownika

Prototyp papierowy

Prototyp papierowy to sposób reprezentacji produktu cyfrowego za pomocą wycinanek z papieru. * Służy do zrozumienia koncepcji produktu cyfrowego przez użytkownika. * Dla autora koncepcji prototyp taki służy do prześledzenia reakcji użytkowników na przyszłe działanie systemu przed jego realizacją.

Prototypowanie papierowe - etapy :

• Naszkicowanie wstępnej koncepcji ekranów z wyróżnieniem głównych funkcjonalności.
• Symulowanie interakcji poprzez podmienianie papierowych ekranów i wyciętych elementów.

Makieta statyczna

Makieta statyczna to cyfrowy projekt aplikacji, który zawiera pewne elementy docelowej konstrukcji, ale nie jest funkcjonalny.

• Obrazuje wybrane widoki bez połączeń między nimi.

Makieta dynamiczna

Makieta dynamiczna to cyfrowy projekt aplikacji, który zawiera pewne elementy docelowej konstrukcji i wskazuje interakcje z użytkownikiem.

• Widoki są "klikalne" - po kliknięciu użytkowniki kierowany jest do nowego widoku.

Graficzny interfejs użytkownika (GUI)

Graficzny interfejs użytkownika to sposób komunikacji użytkownika z komputerem za pomocą elementów graficznych.

Prototypem poziomym nazwiemy GUI, który:

• Pokazuje menu.
• Pozwala na nawigację.
• Akceptuje input.
• Wyświetla losowy output.
• NIE wspiera logiki aplikacji.

Prototyp pionowy (Vertical Prototype)

Prototyp pionowy to pełna realizacja kluczowej (kluczowych) funkcji systemu.

Cele prototypowania pionowego:

• sprawdzenie wyboru technologii
• pomiary wydajności
• sprawdzenie poprawności algorytmów i struktur danych

Realizacja prototypów pionowych jest polecana w sytuacji, gdy wykonanie kluczowych funkcji systemu obarczone jest wysokim ryzykiem.

Prototypowanie z porzuceniem a prototypowanie ewolucyjne

Prototypowanie z porzuceniem (Thow-away Prototyping)

W prototypowaniu z porzuceniem budowane są kolejne wersje prototypów, a niektóre z nich są porzucane.

Cele prototypowania z porzuceniem:

• minimalizacja ryzyka,
• głębokie zrozumienie problemów technicznych

Koszty:

• Koszty prototypowania z porzuceniem są wysokie.

Prototypowanie ewolucyjne (Ewolutionary Prototyping)

Prototypowanie ewolucyjne polega na stopniowym rozszerzaniu prototypu, aż spełnia on wszystkie wymagania...

...Wtedy prototyp staje się produktem.

Prototyp ewolucyjny powinien być budowany:

• w środowisku zbliżonym do produkcyjnego,
• z dużą dbałością o jakość.

Prototypowanie - podsumowanie

• Prototypy tworzy się w celu zminimalizowania ryzyka niepowodzenia produktu.
• W prototypach poziomych chodzi o zobrazowanie wszystkich funkcji.
• W prototypach pionowych chodzi o szczegóły techniczne.
• Prototypowanie z porzuceniem oywa się z reguły wszerz (prototypy poziome);
  • jest bardziej kosztowne, ale minimalizuje ryzyko.
• Prototypowanie ewolucyjne odbywa się z reguły w głąb (prototypy pionowe);
  • jest mniej kosztowne, ale bardziej ryzykowne.

Ciągła integracja

Ciągła integracja (CI) to praktyka rozwoju oprogramowania, w której:

• zmiany w kodzie są regularnie przesyłane do centralnego repozytorium,
• po każdym dołączeniu nowego kodu wykonywane są (automatycznie): kompilacja kodu i testy.

Główne przesłanki CI

Ciągła integracja (CI) to praktyka rozwoju oprogramowania, w której:

• szybsze lokalizowanie błędów w kodzie,
• ciągły wzrost jakości oporgramowania,
• szybkie wydawanie nowych wersji.

Przebieg pracy w Ciągłej Integracji

1. Take Integrated Code

• Pobieram kod z repozytorium.
• Instaluję kopię na swojej stacji roboczej.

2. Do Your Part

• Opracowuję nowy kod.
• Opracowuję nowe testy jednostkowe.

3. Build on your machine

• Repeat
  • Kompiluję swój kod i buduję wersję wykonywalną,
  • Przeprowadzam testy jednostkowe,
• Until
  • Kod się skompilował poprawnie oraz
  • Testy zakończyły się powodzeniem.

4. Integrate with Repository

• Przesyłam kod do repozytorium centralnego, skąd przesyłany jest do kompilacji i testów.
  • Przypadek 1. W międzyczasie ktoś dodał swój kod do repozytorium. Kompilacja lub testy się nie powodzą.
    • Go back to: Take Integrated Code
  • Przypadek 2. Tetsy się powodzą
    • Continue

5. End Session

• Gdy powiodły się wszystkie testy, mogę zakończyć sesję.

Dobre praktyki Ciągłej Integracji

(wg https://www.martinfowler.com/articles/continuousIntegration.html)

Maintain a Single Source Repository

• Załóż mainline (linię główną):
  • Deweloperzy powinni większość pracy składać na mainline.
• Nie nadużywaj odgalęzień (branchów). Jeśli już, to tylko w celu:
  • naprawy błędów,
  • tymczasowych eksperymentów,
  • oznaczania wersji publikowalnych.

Automate the Build

• Wersja wykonywalna powinna być tworzona jednym poleceniem.
• Dotyczy to zarówno repozytorium centralnego, jak i maszyn lokalnych.

Test Yourself

• Pisz testy jednostkowe.
• Uruchamiaj testy po każdej kompilacji.

Everyone Commits Everyday

• Każdy powinien "codziennie" wypychać swój kod do linii głównej.
• Umożliwia to wczesne wykrywanie konfliktów, gdyż...
  • Im wcześniej wykryje się konflikt, tym łatwiej go naprawić.
• Postulat wymaga rozbicia projektu na małe kawałki.

Every Commit Should Build the Mainline

• Nie odchodzisz od pracy z repozytorium, aż Twój kod nie przeszedł pełnych testów.
• Korzystaj z systemów ciągłej integracji (Cruise Control, Jenkins).

Fix the Broken Builds Immediately

Co zrobić, jeśli jednak kod na "mainline" się nie buduje?
Znalezienie i poprawienie blędu jest priorytetem, ale:

• Nie debugguj kodu na centralnym repozytorium.
• Przywróć wersję wykonywalną na "mainline".
• Debugguj kod na maszynie lokalnej.

Make it Easy to Run the Latest Executable

• Każdy członek zespołu (nie tylko deweloper) powinien mieć możliwość łatwego uruchomienia ostatniej wersji stabilnej.
• Jest to niezbędne do:
  • testowania integracyjnego (tester),
  • rozmów z klientem (zarząd lub sprzedawca),
  • prowadzenia projektu (kierownik zespołu).
• W specjalnej lokalizacji przetrzymuj wersje stabilne - "do pokazania".

Keep the Build Fast

• Maximum 10 minut na build + testy.
• A jeśli testy trwają dłużej?
  • Testy dwuetapowe:
    • kompilacja + testy jednostkowe przy każdym commicie,
    • testy integracyjne co pewien czas (np. po commicie wszystkich deweloperów).

Clone the Environment

• Przygotuj klon środowiska produkcyjnego:
  • ta sama wersja systemu operacyjnego
  • ta sama baza danych
  • te same biblioteki (nawet jak ich nie potrzebujesz)
• Wszystkie testy przeprowadzaj na przygotowanym środowisku.

Everyone Can See What's Happening

System powinien informować użytkowników o swoim statusie.

Automate Deployment

• Zautomatyzowanie wdrożenia polega na napisaniu skryptów, które instalują system w docelowym środowisku.
• Pozwala to na szybką reakcję, gdy "coś się dzieje".

Narzędzia Ciągłej Integracji

https://www.katalon.com/resources-center/blog/ci-cd-tools/

1. Jenkins
2. Circle CI
3. Team City
4. Bamboo
5. GitLab

Korzyści z Ciągłej Integracji

• Minimalizacja ryzyka
• Łatwiejsze szacowanie terminu zakończenia prac
• Szybsza lokalizacja i naprawa błędów
• Świadomość stanu prac u całego zespołu
• Możliwość kontynuowania prac w przypadku odejścia dewelopera
• Możliwość pracy w środowisku rozproszonym
• Możliwość usunięcia bariery między wykonawcą i klientem

Przykład - Jenkins

https://git.wmi.amu.edu.pl/filipg/paper-cutter/src/branch/master/Jenkinsfile