Summary

Технологии программирования

МФТИ, ФПМИ, 2022 год

Аннотация

Курс про все, что связано с созданием ПО, кроме непосредственно написания программного кода

Курс состоит из лекций и семинарских занятий.

Лекционный материал включает краткий обзор важных с точки зрения процесса разработки понятий: методы отладки и этапы исправления дефектов ПО, критерии хорошей и неудачной архитектуры, этапы проектирования и разработки, методологии разработки.

Цель курса — дать слушателям, которые параллельно изучают языки программирования, алгоритмы и т. п., информацию и дополнительные знания, какими инструментами можно пользоваться и на что обращать внимание при создании рыночного программного продукта.

План лекций

✅ Лекция №0

запись лекции

• План курса
• Правила оценки
• Информация о заданиях
• Контрольные мероприятия

✅ Лекция №1

запись лекции

Принципы проектирования ПО, часть 1

• Что такое архитектура ПО
• Что такое "Проектирование ПО"?
• По каким критериям можно оценить архитектуру?
  • Критерии хорошей архитектуры
    • Эффективность
    • Гибкость
    • Расширяемость
    • Масштабируемость, тестируемость, возможность повторного использования, сопровождаемость
  • Критерии неудачной архитектуры
    • Жесткость
    • Хрупкость
    • Неподвижность
• Принцип High Cohesion / Low Coupling

✅ Лекция №2

запись лекции

Принципы проектирования ПО, часть 2

• Принципы SOLID
  • Single responsibility principle
  • Open-closed principle
  • Liskov substitutional principle
  • Interface segregation principle
  • Dependency inversion principle
• Закон Деметры
• YAGNI
• DRY / DIE
• KISS

Лекция Роберта Uncle Bob Мартина про SOLID

✅ Лекция №3

запись лекции

Основные диаграммы UML

• Что такое UML?
  • Базовое понятие о нотации UML
• Диаграмма вариантов использования
  • Понятие о вариантах использования
  • Понятие об акторах
  • Нотация диаграммы вариантов использования
• Диаграмма классов
  • Понятие о классах
  • Нотация диаграммы классов
  • Выделение сущностей
    • Карточки CRC
    • Метод Аббота
• Диаграмма последовательности
  • Нотация диаграммы последовательности
• Диаграмма состояний
  • Нотация диаграммы состояний
• Диаграмма деятельности
  • Нотация диаграммы деятельности

UML Cheat Sheet

✅ Лекция №4

запись лекции

Этапы развития проекта

• Основные этапы жизненного цикла проектирования, реализации и внедрения ПО
• Формирование требований
• Разработка концепции
• Техническое задание
• Эскизный проект
  • Понятие о MVP и примеры MVP
• Технический проект
• Рабочая документация
• Поставка / ввод в действие
• Сопровождение
• Вывод из эксплуатации

✅ Лекция №5

запись лекции

Методологии разработки ПО

• Основные понятия
• Факторы, оказывающие влияние на процесс разработки
  • Внешние факторы
  • Внутренние факторы
• Каскадная модель
• V-модель
• Инкрементная модель
• Итерационная модель
• Спиральная модель
• RAD-модель
• Семейство гибких методологий
  • Agile-манифест
  • Scrum
  • Kanban

Статья про методологии разработки

✅ Лекция №6

запись лекции

Отладка ПО, ч.1: работа с ошибками ПО

• Основные этапы отладки ПО
• Воспроизведение дефекта
  • Необходимая информация для воспроизведения
• Анализ дефекта
  • Понятие root-cause
  • Условия возникновения
  • Область повреждения
  • Необходимые выводы
• Дизайн исправления
  • Технический
  • Архитектурный
  • Технологический
• Исправление дефекта
• Валидация исправления
• Интеграция исправления в код или целевую систему
• Дополнительные валидации после интеграции

✅ Лекция 24.03

Промежуточная контрольная работа + долги по Agile

запись с долгами по Agile

• Сначала пишем контрольную, на нее у вас будет 45 минут
• Далее обсуждаем долги с прошлых лекций:
  • Семейство гибких методологий
    • Agile-манифест
    • Scrum
    • Kanban

Подробности про контрольную

Кто когда пишет?

• Группы, у которых в расписании есть лекция по ТП и нет пересечений с другими предметами - пишут контрольную 24.03 в 17:05
  • Кто пропустил - идете в деканат, деканат говорит уважительная у вас причина или нет
    • Если уважительная - напишете контрольную в специальный день в конце семестра; никаких санкций за это вам не грозит
      • Если болеете - лучше не писать КР 24.03, т.к. аргументация "я плохо написал, т.к. болел" - приниматься не будет. Лечитесь, напишете потом
    • Если неуважительная - это ваш выбор; написать эту контрольную вы уже не сможете
    • Команда преподавателей курса не разбирается, у кого какая причина - такие сообщения будем просто игнорировать и по умолчанию считать, что причина неуважительная (до получения соответствующей информации от деканата)
    • Решить вопросы с деканатом (про уважительную причину) нужно до 30 апреля включительно, т.к. 1 мая мы сядем формировать списки тех, кто должен написать промежуточную КР в дополнительный день
  • Особо смышленные - кто решит написать с другими группами не в свой день - мы же знаем вашу группу, так что вы просто получите за контрольную "0", проверять мы вашу работу не будем, а за обман команды преподавателей - обнулим баллы за семестр и пойдете на устный зачет;
• Группы, у которых в расписании лекции по ТП нет / есть пересечения с другими предметами - пишут контрольную 28.03 в 13:00
  • Про уважительные / неуважительные причины - то же самое, что и написано выше, с тем лишь исключением, что у вас уважительная причина должна быть 28.03
  • Кто хочет написать 24.03 вместе со всеми - можете писать 24.03
• Важная ремарка: варианты КР 24.03 и 28.03 будут разными, но сложность мы постараемся сделать одинаковой. Тем не менее, всегда найдутся люди, которые считают, что один из вариантов был легче. Никаких "нормировок" на тот вариант, который будет считаться студентами легче и т.п. не будет - предупреждаем заранее, так что не тратьте свое и наше время на подобные вопросы. Да, 100% одинаковыми по сложности варианты не получатся, т.к. это физически невозможно, так что кому-то повезет, но это не будет иметь определяющего значения (т.к. варианты +- все равно будут одинаковы)

Правила игры

• На контрольную отводится 45 минут
• Контрольная пройдет на базе Google Forms
  • Если у вас пропал интернет в процессе решения контрольной - не перезагружайте страницу, просто ждите, когда интернет появится; если страницу перезагрузите - ответы могут пропасть
  • Лучше перед заполнением формы зайти в свой google-аккаунт (например, в аккаунт МФТИ, он есть у всех) - тогда ответы будут кэшироваться локально (проверялось на практике, но лучше в целом не рисковать и не перезагружать страницу)
  • О технических проблемах сообщать строго до конца контрольной. После того, как время контрольной вышло - никакие жалобы на технические проблемы не принимаются
  • О технических проблемах пишем в общий чат курса в telegram. Туда и только туда, т.к. по опыту все задают одни и те же вопросы.
    • Перед отправкой вопроса просьба просмотреть предыдущие сообщения - вдруг на ваш вопрос уже ответили
  • Содержательные вопросы по материалам КР задаем строго в личных сообщениях в telegram лектору @demist, за вопросы в общем чате - 0 баллов за КР автоматом (причина: часто такие вопросы являются подсказкой для других студентов)
    • Перед отправкой вопроса еще раз перечитайте внимательно вопрос КР - может быть, вы неправильно его поняли
    • Студентов много, так что и вопросов может быть потенциально много. Отвечать будем всем, но, очевидно, что всем моментально ответить не получится (лектор существует в единственном экземпляре). Не пингуйте в стиле "?", "ответьте пожалуйста" и т.п. Ответим мы всем, но в порядке очереди (в каком порядке вопросы поступали). За пинг - 0 баллов за КР
    • Пока на ваш вопрос не ответили - не теряйте время, отвечайте на другие вопросы
  • Обратите внимание: после ответа на все вопросы нужно нажать кнопку ОТПРАВИТЬ. Если вы эту кнопку не нажали - ответов мы не получили, а значит, вы получите за КР 0 баллов
    • Апелляции после контрольной в стиле "я забыл нажать кнопку отправить" - приниматься не будут
    • После отправки ответов google-формы показывают сообщение в стиле "ваш ответ отправлен"
    • Если вы указали свою почту - туда должна будет прийти копия ваших ответов
      • ВНИМАНИЕ копия ответов не всегда приходит моментально, иногда попадает в Спам, иногда вообще не приходит - таковы уж google-формы. Не нужно дергать команду преподавателей - мы тут вам ничем помочь не сможем. Хотите пожаловаться - жалуйтесь в службу поддержки Google
      • ВАЖНО Ситуаций, что google-формы сказали "Ответ записан" (неважно пришло письмо или нет) и ответ мы не получаем - за 2+ года ни разу не замечено. Так что сообщение "Ответ записан" первично, письмо с копией - вторично
    • ВАЖНО Иногда после нажатия ОТПРАВИТЬ google-формы просят пройти капчу - когда они это просят, непредсказуемо (возможно, если вы занимались непотребствами), поэтому, на всякий случай, закладывайте на отправку ответов минимум 30 секунд (если все-таки капчу вас попросят заполнить)
• Вас ждут тестовые вопросы и вопросы с ответом в свободной форме
  • Не нужно спрашивать а сколько вопросов?, а какая разбалловка? и т.п. Разбалловку вы увидите непосредственно в форме, а остальные вопросы - следствие нервов, не более того. Лучше потратьте свое время на подготовку, а не на написание подобных вопросов
  • На вопросы с ответом в свободной форме - отвечать строго своими словами. Копирование ответа из слайдов лекции / интернета / соседа-товарища и т.п. == плагиат, за плагиат - 0 баллов за КР
    • Все ответы будут прогнаны через систему Антиплагиат
    • Мы не будем разбираться, кто написал оригинальный ответ, а кто скопировал - 0 баллов получат все, у кого в ответах будет повторяющаяся фраза
  • Отвечать старайтесь лаконично и по сути - от этого напрямую зависит скорость проверки
  • Не нужно давать зазубренные ответы или воспроизвести лекцию - пишите, как понимаете

Что будет на контрольной

Вопросы будут исключительно по лекционному материалу. В промежуточную контрольную войдут все темы лекций №1 - №6, кроме темы про семейство гибких методологий (ее мы на лекциях разобрать не успели)

Когда проверим?

• Ориентировочно - в течение полутора - двух недель (студентов много, а проверять будем аккуратно)
• Возможно, быстрее (если все напишут лаконично). Возможно - медленнее (если многие напишут Войну и Мир или ответы будут удручать проверяющих)
• Про удручать проверяющих - факт. Проверить 50 хороших работ за вечер - приятно, а за то же время вымучать проверку 20 работ с полубредом - страдание
• Не нужно нас пинговать вопросом когда проверите?
  • Как только проверим - результаты опубликуем
  • На текущие образовательные процессы результат КР никакого влияния не имеет
  • Аргументация из серии ну я хочу понимать как я написал КР, чтобы планировать дальнейшие действия по курсу - контрпродуктивна для образовательного процесса
    • Учиться надо хорошо и все отчетные мероприятия (контрольные, задания, проект) - делать максимально хорошо
    • Позиция посчитаю, как мне набрать на троечку понимания среди преподавательского состава не находит

Как будет оцениваться?

• Тестовые вопросы будут оцениваться бинарно (правильно / неправильно). В вопросах с множественным выбором - правильным считается только полный ответ. Баллы за частичный ответ не начисляются
• Вопросы со свободным ответом - ставится балл от 0 до полный балл за вопрос в зависимости от качества ответа
• Нормировки по результатам контрольной не будет
  • Даже если лучший балл будет в районе 50% от полного балла за КР - значит, такие баллы все и получат
  • Аргументация: курс читается, кажется, пятый или уже даже шестой год, за это время удалось выверить тот уровень вопросов по курсу, на которые студенты за Х минут в состоянии ответить при хорошей подготовке. То же относится и к материалу лекций.
  • Соответственно, ситуация преподавательский состав выдал гробы исключается
  • Соответственно, что заслужили - то получили. Невысокий уровень знаний всех студентов по дисциплине не является поводом для снижения требований по дисциплине
  • Тем не менее, несмотря на то, что вопрос про нормировку поднимается практически каждый год - каждый год находятся студенты, которые пишут контрольную если не на полный балл, то практически на полный
  • Очень надеюсь, что этот год не станет исключением. Иначе команда преподавателей впадет в депрессию

✅ Лекция №7

запись лекции

Отладка ПО, ч.2: техники отладки

• Запуск программ в отладчике (трассировка)
  • Софтверный дебаггер
  • "Железный" дебаггер
  • Удаленный дебаггер
• Логирование
  • Работы системы
  • Программного кода
• Анализ программного кода без исполнения программы
  • "Метод пристального взгляда"
  • Статические анализаторы
• Анализ поведения системы
  • Упрощение сценария
  • Ограничение объема данных
  • Упрощение данных / запроса
• UNIT-тестирование
• Прототипирование
• Отладка с помощью дампов
• Отладка с помощью перехватов
• Профилирование кода
• Выполнение кода в другой среде
• Отладка методом RPC (Remote procedure call)
• Отладка путем анализа документации
• Отладка трансляцией кода
  • Трансляция "вниз"
  • Трансляция "вверх"
• Отладка разработкой интерпретатора
• Метод индукции
• Метод дедукции
• Обратное движение по алгоритму

✅ Лекция №8

запись лекции

Управление качеством ПО, ч.1

• Понятие о качестве ПО
• Характеристики и атрибуты качества ПО
• Основые аспекты качества ПО
• Парадокс тестировщика
• Соответствие ожиданиям stakeholder'ов
• Качество и деньги
  • Десятичное правило качества
  • Важные аспекты
• Ручное тестирования
  • Класс эквивалентности
  • Граничные значения
• 7 ключевых инструментов качества
  • Причинно-следственная диаграмма Исикавы
  • Блок-схема
  • Контрольный листок

✅ Лекция №9

запись лекции

Управление качеством ПО, ч.2

• 7 ключевых инструментов качества (продолжение)
  • Контрольная карта (карта Шухарта)
    • Примеры
  • Гистограмма
  • Диаграмма Парето
  • Диаграмма разбрасывания
• Ручное тестирование. Практические советы
• Автоматизированное тестирование
  • Основные аспекты
  • Жизненный цикл автотеста
  • Практические советы
  • Как на практике?

✅ Лекция №10

запись лекции

CI/CD/CD

• CI/CD/CD
• Понятие о Continuous Integration
• Понятие о Continuous Delivery
• Понятие о Continuous Deployment
• Пример организации процесса разработка из индустрии
  • Этап проектирования
  • Этап реализации
  • Этап сдачи задачи
  • Подготовка к выпуску версии

TravisCI

TeamCity

GitHub Actions

Jenkins

✅ Лекция №11

запись лекции

Архитектурные паттерны

• Классификация архитектуры ПО
  • Локальные
  • Распределенные
    • Файл-серверные
    • Клиент-серверные
      • Двухзвенные
      • Трехзвенные
      • Многозвенные
• Локальные приложения
  • MVC (Model-View-Controller)
• Клиент-серверная архитектура
  • Тонкий и толстый клиент
  • Трехзвенная архитектура
• Оценка нагрузки на систему
• Тип проекта и влияние на нагрузку
• Ресурсы для обеспечения производительности
• Масштабирование
  • Горизонтальное
  • Вертикальное
  • Функциональное разбиение
  • Шардинг
• Типичная архитектура веб-сервиса
• Типичная архитектура нагруженной информационной системы

✅ Лекция №12

запись лекции

Базовые понятия о языках программирования

• Парадигмы программирования
  • Императивное программирование
    • Описание
    • Примеры
    • "Вложенные парадигмы"
      • Процедурное программирование
      • Структурное программирование
      • Аспектно-ориентированное программирование
      • Объектно-ориентированное программирование
      • Обобщенное программирование
  • Декларативное программирование
    • Пример-объяснение
    • "Вложенные парадигмы"
      • Логическое программирование
      • Функциональное программирование
  • Общая схема парадигм
  • Метапрограммирование
  • Реализация парадигм в языках программирования
• Компилируемые и интерпретируемые языка
  • Определения
  • Примеры
• Типизация
  • Сильная / слабая типизация
  • Статическая / динамическая типизация
  • Явная / неявная типизация

Финальная контрольная работа

Как будет организовано

Правила игры практически не меняются по сравнению с тем, что было на промежуточной контрольной. Просьба ознакомиться здесь

Какие важные отличия?

• В финальную контрольную войдет материал лекций №1 - №12
• Если вы напишете ее менее, чем на 30% - ваши баллы за семестр "обнуляются" и вы идете на устный зачет (напомним, что финанальная контрольная - блокирующая)
• На выполнение контрольной у вас 90 минут

Когда кто пишет

Всего есть два варианта времени, когда мы будем писать контрольную: 12.05 в 17:05 и 16.05 в 13:00.

🔥 Каждая группа самостоятельно решает, в какой день будет писать финальную контрольную

Для этого староста каждой группы до 18:00 10.05 должен прислать pull-request с номером своей группы в один из списков ниже:

Пишут контрольную 12.05 в 17:05

• 111

Пишут контрольную 16.05 в 13:00

• 112
• 152
• 154
• 122
• 128
• 126
• 125
• 120
• 127
• 123
• 155
• 129
• 011
• 121
• 151
• 156
• 025
• 124