基于敏捷思想的 iOS 平台软件的设计与实现

  软件的开发过程与最初的计划保持一致已经不再是当今软件开发的主要目标了,如何应对客户对于需求的不断变化,快速地交付高质量的软件并做到让客户满意,已经成为了一个软件开发公司能否在当今竞争激烈的软件行业中得以生存的关键。 文中在对统一软件过程以及敏捷方法的优势和局限性研究与分析的基础上,利用敏捷思想对统一过程进行适当裁剪并利用统一思想对敏捷开发进行合理扩充,提出了一种基于统一过程和敏捷方法的软件开发过程,成功地将敏捷过程应用到iOS智能手机操作系统开发这一实际的项目中。 实践证明,敏捷开发方法在应对需求频繁变化和提高软件开发效率方面均起到了很好的效果。 

  随着科技发展的日新月异,3G 网络的建成运行和3G智能手机的大众化,智能移动设备用户对无线互联网应用的需求将越来越大。 基于iOS平台的iPhone手机作为当今市场用户体验最好的智能移动设备,也对互联网应用提出了越来越多的需求。

  iOS App Store开创了一个全新的软件生态系统,它不仅改写了软件的交付和消费方式,也对软件的设计产生着显著的影响。

  App Store上成功的应用,要求的设计过程要比传统的(以用户为中心的设计)UCD过程更敏捷;截至2012年1月App Store提供500,000多款应用软件。成功的App设计,要求在上线第一天就能够吸引用户。 如果你上市的第一个月没有进入排行榜,那第二个月就会消失的无影无踪。

  文中结合了“iOS 平台的新闻发布和阅读系统”的项目,设计并实现了基于敏捷设计流程的应用系统。 

1敏捷开发概述
  敏捷开发起源于20世纪30年代的一些项目如美国航天局水星计划,最早有记载的使用迭代和增量开发的主要项目之一,是在20世纪70年代为第一艘美国三叉戟潜艇开发的第一指挥和控制系统。 该项目有 大约一百万行代码,进行得非常成功。1976年TomGilb在他的著作《软件度量》(“SoftwareMetrics”)一书中阐述了他的迭代和增量开发实践。20世纪90年代推荐使用迭代和增量开发方法的资料和文献显著增加。2001年二月一组由17位在DSDM,XP,Scrum,FSD等领域的专家组成的代表团齐聚美国犹他州,寻找这些方法的共同点。 最终,这些专家制定并宣布了敏捷开发宣言,由此形成了现在人们所认识的敏捷开发和后来的敏捷联盟。

  敏捷开发是一种以人为核心,迭代、循序渐进的开发方法。 在敏捷开发中,软件项目的构建被切分成多个子项目,各个子项目的成果都经过测试,具备集成和可运行的特征。 简言之,就是把一个大项目分为多个相互联系,但也可独立运行的小项目,并分别完成,在此过程中软件一直处于可使用状态。

  敏捷开发由几种轻量级的软件开发方法组成。 它们包括:极限编程(XP),Scrum,精益开发(LeanDevel-opment),动态系统开发方法(DSDM),特征驱动开发(Feature Driver Development) ,水 晶 开 发(CristalClear)等等。敏捷开发方法可以降低需求变化的成本。 其定义了诸如编写用户案例,架构规范,实施规划,迭代计划,代码开发,单元测试,验收测试等等一整套简单的开发流程。 敏捷开发方法核心做法为小规模,频繁的版本发布,短迭代周期,提倡开发成员之间互动交流、反馈、简单、勇气和团队。

  敏捷开发原则和方法包括:迭代式开发,即整个开发过程被分为几个迭代周期,每个迭代周期是一个定长或不定长的时间块,每个迭代周期持续的时间一般较短,通常为一到六周;增量交付,产品是在每个迭代周期结束时被逐步交付使用,而不是在整个开发过程结束的时候一次性交付使用,每次交付的都是可以被部署到用户应用环境中被用户使用的、能给用户带来即时效益和价值的产品;开发团队和用户反馈推动产品开发,敏捷开发方法主张用户能够全程参与到整个开发过程中,这使需求变化和用户反馈能被动态管理并及时集成到产品中,同时,团队对于用户的需求也能及时提供反馈意见,新的功能或需求变化总是尽可能频繁地被整合到产品中,一些项目是在每个迭代周期结束的时候集成,有些项目则每天都在这么做;要求拥有一个积极的、自我管理的、具备自由交流风格的开发团队,是每个敏捷项目必不可少的条件,人是敏捷开发的核心,敏捷开发总是以人为中心建立开发的过程和机制,而非把过程和机制强加给人。

  敏捷软件开发是一种用于开发软件的新型管理模式,用来替代传统的以文档驱动开发的瀑布开发模式。敏捷软件开发价值观包括:个人的能力和相互的交流胜过过程和工具;设计出可以正常工作的软件胜过面面俱到的文档;与客户相互合作胜过合同谈判;对事件的快速响应变化胜过循规蹈矩。 敏捷开发方法的核心思想概括起来就是:“ 适应变化” 和“ 以人为本”。

2 iOS操作平台
  iOS又称OS X iPhone,是由苹果公司为 iPhone开发的操作系統。 后来陆续套用到iPod touch、iPad以及Apple TV产品上。iPhone最初使用的是特别定制的Mac OS X操作系统,发售初期自带系统版本为1. 0. 2,之后以固件更新的方式修正低版本的错误并且引入新的功能。 目前最新的版本是2011年10月12日发布的iOS 5. 0最终版(公开版)。iOS操作系统占用大概512MB的内存空间。

    iPhone和iPod Touch使用基于ARM架构的CPU,因此,所有其他操作系统下的应用程序不能直接在iOS上运行。 需要针对iOS 的ARM重新编写并编译后,才能在iPhone下运行。

    iOS为封闭的操作系统,苹果公司对外不公布其操作系统源码。

    iPhone手机未配置键盘,所有对手机的操作均通过手机的触摸屏来操作。iPhone手机采用先进的电容式触摸屏,支持多点触控的方式进行操作。iPhone与系统交互的操作包括:滑动,轻按,挤压,旋转,并且可以支持其旋转装置令屏幕改变方向。

    启动iPhone应用程序的唯一方法就是在菜单目录中轻点程序的图标,程序运行后可屏幕触摸、点击对程序进行控制。 退出运行中的程序则是按下屏幕下方的home鍵。 在第三方软件退出后,它直接就被关闭了。

    iOS是以Darwin为基础的。iOS的系统架构分为四个层次:核心操作系统层(theCore OS layer),核心服务层(the Core Services layer) ,媒体层( the Media lay-er),可轻触层(the Cocoa Touch layer)。 iOS体系结构与Mac OS X的基础架构类似。 开发者创建的应用程序不会直接与硬件进行交互,而是与相对应的驱动器进行连接。 这样的做法可以消除开发者应用程序在不经意间改变了底层的硬件设备的危险。

    iPhone是为移动终端而开发,要解决的用户需求与Mac OS X 不同。 在底层的实现上iPhone与Mac OSX共享了一些底层技术,iOS使用软件栈,在堆栈的底层是Mach内核和一些硬件驱动器,管理程序的执行;在底层之上的其他层包括开发者必须的核心技术和接口;iOS 在内核和驱动级没有任何接口,在软件栈的更上层为开发者设置了许多技术接口。

    苹果公司将大部分的系统接口都收集在一个叫做 框架(framework)的程序包中。 一个framework包含了一个动态共享库以及支持该库的一些资源(如头文件、图片、帮助程序等)。 使用framework,应用程序开发人员可以将它内联到开发工程内,从而使其得以访问framework的特性,并指导开发工具去哪里查找头文件和framework的其他资源。 除了framework,Apple还在它的标准共享库(StandardShared Libraries)中提供其他技术。iOS是基于UNIX的,构成操作系统的底层架构的技术都属于开源代码技术。 这些技术的接口就储存在标准库以及接口目录中。

    由于iOS是从Mac OS X核心演变而来,因此开发工具也是基于Xcode。该SDK可分类为触控、媒体、核心服务、OSX核心4大项。 和Xcode工具一样,SDK开发工具中包含的iPhone模拟器用来在开发人员的电脑上模拟iPhone的外观和感觉。 该SDK需要拥有英特尔处理器且运行Mac OS X Leopard系统的Mac才能使用。

3 基于敏捷思想的iOS平台软件设计流程和基本原则

    基于敏捷思想的iOS平台软件的设计流程,跟设计传统web软件的流程没有太大差别,都是基于统一的设计方法论。App Store上成功的应用,绝大部分都是面向个人的软件,它们功能相对简单,注重满足用户的核心需求,设计上极力追求完美。

    基于敏捷思想的iOS平台软件的设计流程,可以归纳为以下步骤:市场定位,App 定义(ADS),概念草图,概要原型,详细原型,设计说明和整理,设计开发。

在这个流程中,并没有传统UCD方法论中强调的用户分析、场景分析、信息架构设计等环节,它们已经变成基本原则,融入到具体的原型设计过程中去了。

    因为软件足够小,不需要也不可能承受冗长的基础分析和设计过程所带来的成本,它需要的是更敏捷的设计流程,用尽量完美的设计,来满足用户的特定需求。

    同样的,敏捷设计流程,逼迫设计团队必须裁剪需求,才能更好地适应赢家通吃法则。 一个小软件的失败,损失的可能只是4周的工作时间,这并没有什么大不了,可以通过另一个新产品来获得成功。

4 iOS 平台的新闻发布和阅读系统的设计与实现

4. 1 市场定位首先,要确定你要做的程序还没有人做过。 

    如果你发现已经有类似的应用程序,那你需要比它做的更好,有一些独特的优化设计。 最好的调查方式是到iTunes Store 上搜索已有的 iPad程序。 当有了创意,你还需要有个明确的定位,它会在后续的设计过程中决定应用程序的设计要点。 应用程序的定位可以通过苹果的人机界面指南(HumanInterface Guidelines)图来确定。

    在《iOS 平台的新闻发布和阅读系统》 这个项目中,使用简单的辅助工具,特点明显,精美易用的界面设计,让这个项目与其他竞争者明显区分开来。
4.2 App定义(ADS)

    iPhone 平台有三种类型的应用: 效率型应用( Pro-ductivity Applications)、 实用工具(Utility Applica-tions)、 沉浸型应用(Immersive Applications)。 每一种都有各自不同的特点和应用场合。 设计之前如果能够清楚产品的目标和特点,选择合适的应用类型可以更好地应对。 效率型应用用于帮助完成日常的一些工作,如收发邮件、即时通信、照片管理与分享。 用户快速查看、跳转、执行、完成,连贯的动作要求界面简单直接,让用户可以全神贯注于任务本身。 这类应用一般都附带自然的层级结构。 所以,表格视图(table view)可以在这类软件里大派用场。 实用工具用于执行一项简单的任务(如计算器,天气报告),简单,容易配置就可以了。 沉浸型应用可以为用户带来极致的娱乐和游戏体验,这类应用可以进一步细分为游戏和虚拟仿真类。 这类应用和标准的系统界面不同,用户希望这类应用能够给他们带来最大的娱乐,因此,界面设计的自由发挥度比较高,仿真的、可爱的设计风格往往能恰到好处。确定应用程序定位后,接下来需要聚焦这个应用程序的核心功能。 在团队合作设计时,这一点尤其重要。 团队在提出各种功能需求时,很容易陷入哪些功能要包含在第一个版本中的争论。 Apple 把这个过程叫设计 ADS(Application Definition Statement),或者叫设计精简的 ADS。
4. 3  概念草图前面的过程,仅仅是设计的导入阶段。

    接下来要做的,是产品草图设计。 按照设计构想,勾画出用户需要用到的界面,包括像按钮之类的界面交互元素;筛选出核心用户最常用的、最适合移动应用场景的功能。

    要设计的工具软件,通常,它只需要主界面和一个在背面显示相关信息的辅助界面,它通过信息按钮触发后翻转显示。 如果设计的是其他App,可能还需要更多的界面。 重点是要设计界面与界面之间的切换方式,这一点在设计交付给开发人员时会显得尤其重要。这个过程叫做App功能穿越(App Functionality Walk-through) 。 

4. 4 概要原型设计概要原型设计的重点是不要陷入过多的细节,

    概要原型只是把设计的概念草图数字化,便于在电脑上持续的改进。 所以,尽量使用黑白、粗糙的线条和图形来制作概要原型,别在细节上纠结,浪费时间。

4. 5 详细原型设计

    概要原型设计完成后,开始设计注重细节和精度的详细原型设计。 使用PhotoShop,也可以选用自己熟悉的其他工具。 一般,为iPad 设置尺寸为1024 ×768的画布,然后根据概要原型进行细节设计。

    当设计《iOS 平台的新闻发布和阅读系统》应用程序的主界面时,用来显示新闻阅读器的两大功能,新闻在线、偏好设置是设计的重点,它不需要包含所有功能。 新闻在线用于切换到新闻频道列表界面;鉴于Apple提倡有质感、有仿真度的图形界面,偏好设置用于设置该新闻阅读器新闻显示的样式。 很重要的一点是,应用程序所展现的信息,必须简洁明了,没有多余的文字。 所以,在界面设计上,没有必要引入任何华丽的图形或者其他的信息来干扰用户,让用户能一眼就看明白应用程序的用途。 在数据条目之间使用间隔色,用醒目的字体内容,这些都是很好的设计体现。 主界面背后的相关信息界面,使用Apple的标准界面即可,为用户提供搜索后加入关注的功能。 重要的是,确保所有的信息都一目了然,不隐晦,不误导用户。

    应用程序图标(icon)是指放在iPhone屏幕上用来启动程序的图标。iPhone的屏幕大小只有480 *320px,在这狭小的屏幕里,用户希望放下尽可能多的图标,这些图标必须具有突出的视觉效果才能方便用户辨认。icon的设计将决定应用程序在App Store上的辨识度。 可以从简单的轮廓设计开始,先把核心创意表现出来。 除非有必要,icon最好不要包含文字,尽量使用跟应用程序图形界面一致的材质和渐变。

4. 6 设计资料整理把界面和描述集中到一张大图,尽可能地把所有

    可遇见的情况都描述清楚。 将概要原型设计,所有的图形界面设计图(一般是PSD)和图标打包在一起,做上清楚的标注,供开发阶段人员使用。
4. 7 设计开发

    《iOS 平台的新闻发布和阅读系统》是根据无线互联网通信技术发展要求应运而生,可使手机用户获得即时资讯服务。 文中以新闻订阅模块为例进行设计和
实现。系统设计开发阶段的任务就是根据系统设计说明书中规定的各种功能,考虑实际条件,具体设计实现逻辑模型的技术方案,设计新系统的物理模型。 结合系统规划和系统分析阶段的功能列表,利用 UML 工具制 作了该系统的用例图。

在系统用例图中(见图1)介绍了系统的全部功能,描述了用户对新闻订阅服务可以执行的功能,例如增加、修改等工作。 

    通过用例图等资料,可以根据其进行交互图的绘制。 顺序图是交互图中最常用的一种,交互图是用例的具体实现。 其实现是以对象和对象间的协作为基础的,因此通过交互图可以严格地对照检查系统的每一项功能需求是否都得到满足,这些需求都落实到哪些对象,以及这些对象是如何来解决的。 整个过程是连贯的,从用例模型到分析模型到设计模型之间有一致性和可追踪性。

顺序图的描述涉及用例实现的多个对象实例以及对象交互时相互传递的消息。 并按照用例的执行步骤为顺序指明对象的交互顺序。

    图2是用户界面中对新闻来源进行管理的界面顺序图,用户界面被设计成多层结构。

    新闻管理列表模块设计的主要功能:将相关主题中所有频道罗列出来,可以对其进行添加、删除等操作。 通过点击选中频道,可进入此频道的用户设置界面。 本模块中用到的,所有的频道数据都保存在频道列表文件中,此模块界面中显示的数据,也全部来自频道列表文件,需要对此文件进行读写等操作。 按照用户选择的相关选项,将选中频道的数据从文件中读出,显示到用户界面。 主要实现代码:

频道界面列表显示代码:

cell. textLabel. text = [[channellist allKeys] object-AtIndex:indexPath. row];cell. accessoryType = UITableViewCellAccessoryDe-tailDisclosureButton;

频道选择界面显示代码:

- (void)tableView:(UITableView *)tableView didSelectRo-wAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {NewsListViewController * anotherViewController = [ [ News-ListViewController alloc] initWithNibName:@ " NewsListViewCon-troller" bundle:nil];anotherViewController. istyle = [[systemdata objectForKey:@ "style"] intValue];anotherViewController.iurl=[channellist objectForKey:[table-View cellForRowAtIndexPath:indexPath]. textLabel. text];anotherViewController. title = [ tableView cellForRowAtIndex-Path:indexPath]. textLabel. text;[ self. navigationController pushViewController: anotherView-Controller animated:YES];[anotherViewController release];}

频道添加的代码:

-( void) showaddviewcontroller{AddMyChannelViewController * addviewcontroller = [[ Add-MyChannelViewController alloc] initWithNibName:@ " AddMyChan-nelViewController" bundle:nil];NSString * atitle = [ [ NSString alloc] initWithFormat:@ " % @主频道" ,[ systemdata objectForKey:@ " mainchannel" ] ] ;addviewcontroller. title = atitle;addviewcontroller.channelkey=[systemdata objectForKey:@"mainchannel" ] ;[atitle release];addviewcontroller. supresource = channellist;[ self. navigationController pushViewController: addviewcon-troller animated:YES] ;[addviewcontroller release];}

    《iOS平台的新闻发布和阅读系统》程序可以实现对选择新闻的发布和阅读,并且可以实时的以手机浏览器的形式连接新闻网址,查看网站提供图片、音频以及相关视频等功能。

5 结束语

    传统的软件开发模式将项目的生命周期明确地划分为几个阶段,完成一个阶段才进入下一个阶段。 在项目初期希望细化所有的需求,并希望在一个阶段将需求固定后不再改变。 在需求定义完毕后,在编码之前进行较详细的预先设计,完成所有或者大部分的设计工作才开始编码。 每一个阶段需要产出大量的文档作为下一阶段的输入。 由于现代软件系统的功能和设计越来越复杂,市场需求变化较快,所以传统的软件开发模式所要求的严格地完成一个阶段再进入下一个阶段太过理想化。 针对传统开发模式所存在的问题,业界提出的解决方法就是应用迭代开发方式,而敏捷开发更是在迭代开发的基础上,作了进一步的改进,敏捷开发方法由于它应用迭代和增量的开发模式,所以可以看作是经过改进的迭代开发方法。

    敏捷开发注重实际可用的软件,文档简单,对于变 化随机应变,对于每一步都有十分清晰的计划,从需求调研开始,整个开发团队就都进入了忙碌的阶段:需求、设计、代码、测试。 而瀑布模型则是一步一步的走下去的。 敏捷开发注重“民主”,每个开发中作者都是自己的领导者。 近年来,随着敏捷开发思想的提出,以及 UP(Unified Process,统一流程) 、敏捷 UP、Scrum和XP(极限编程实践)等一系列的实践方法得到应用,迭代、增量的开发模式得到了更多的赞誉声音,目前,最为热门的是以Scrum和XP进行组合的敏捷开发方式,已经被腾讯、华为、上海贝尔等一些大公司所采用。

    敏捷开发方法是一个过程,是一个持续的应用原则、模式以及实践来改进软件的结构和可读性的过程。它致力于保持系统设计在任何时间都尽可能得简单、干净和富有表现力。

    并不是选用某种开发模式,或者更前进的开发技术,就一定能保证将项目做成功。 而是参考业界的一些成功的最佳实践活动经验,不断地对所用的开发模式进行检讨,合理地调整开发过程,在现有的开发资源的情况下不断地将项目的开发过程发挥得更高效。 

参考文献：

《计算机技术与发展 》 第9期、第22卷 《基于敏捷思想的 iOS 平台软件的设计与实现》