高品質なソフトウェアを開発するためのベストプラクティス

高品質な結果を保証するための計画、コーディング、テスト、コラボレーションの重要な側面を含む、クラス最高のソフトウェアを開発するためのベスト プラクティス。

開発者にとって、おそらく最も恐れているのはバグのあるソフトウェアを開発することでしょう。この恐怖は、コード内の小さなエラーや見落としでさえ、システム障害、データ損失、セキュリティ侵害などの深刻な結果につながる可能性があるという認識から生じます。したがって、このようなエラーの可能性を減らし、明確で効率的なコードを記述し、徹底的なテストを実行するために、たゆまぬ努力をされるものと想像します。

しかし、このようなエラーのリスクを大幅に軽減し、ソフトウェアが高い基準を満たし、ユーザーに信頼性、安全性、利便性の高いエクスペリエンスを提供できることをご存知でしたか?答えはイエスです！特に、この記事で説明する、高品質のソフトウェアを開発するための 10 のベスト プラクティスに従う場合はそうです。

さあ始めましょう！

高品質なソフトウェアを開発するための10のベストプラクティス

要件を明確に定義する 高品質のソフトウェアを開発するための最初の、そして最も重要なステップは、要件を明確に定義し、理解することです。これにより、ソフトウェアが実行する必要がある機能を理解し、混乱を減らし、正確な実装を保証し、ガイドとして役立ちます。

これを実現するには、ソフトウェア要件仕様書 (SRSD) を作成するのが最適です。このドキュメントには、すべてのプロセスが確実に実行されるようにするためのすべてのソフトウェア要件と設計仕様が含まれています。

以下は、SRSD ドキュメントに通常含まれる重要なコンポーネントの一部ですが、詳細はプロジェクトや組織によって異なる場合があります。

• プロジェクトの概要: ソフトウェア プロジェクトの背景、目標、目的について説明します。
• 利害関係者の特定: ユーザー、顧客、開発者、その他の重要な関係者など、プロジェクトの利害関係者を特定します。
• 範囲と境界: 何が含まれていて、何が含まれていないかを明記して、ソフトウェア システムの境界を決定します。
• 機能要件: ソフトウェア システムが提供する必要のある特定の機能と機能を概説します。通常はユース ケースまたはユーザー ストーリーを使用して説明されます。
• 非機能要件: ソフトウェア システムのパフォーマンス、セキュリティ、使いやすさ、互換性、およびその他の非機能機能の要件の概要を示します。
• データ要件: ソフトウェア システムのデータベース、データ フロー、およびデータ構造について説明します。
• ユーザー インターフェイス: ワイヤーフレーム、モックアップ、またはユーザーがソフトウェアと対話する方法を示すその他の視覚的表現を含む、ソフトウェアのユーザー インターフェイス デザインを指定します。
• システム アーキテクチャ: ソフトウェア システムの高レベルの構造、コンポーネント、モジュールを記述し、通常は図の形式で表現されます。
• 依存関係: ソフトウェア システムの効果的な開発と実行に必要な依存関係または前提条件を特定します。
• 統合要件: ソフトウェア システムと他の外部システムまたはコンポーネントとの統合について説明します。
• 仮定と制約: 要件収集プロセス中に行われた仮定と、ソフトウェア システムの設計と開発に影響を与える可能性のある制限を指定します。
• テストと検証: プログラムが要件を満たしていることを確認するためのテスト ケース、テスト シナリオ、検証手順などのテスト戦略について説明します。
• ドキュメント要件: ユーザー マニュアル、システム マニュアル、技術ドキュメントなどの必要なドキュメントを示します。
• プロジェクトのタイムラインとマイルストーン: プロジェクトのタイムライン、主要なチェックポイント、成果物の概要を説明します。
• リスクと軽減戦略: ソフトウェア開発ライフサイクル中に潜在的なリスク、問題、軽減手法を特定します。
• 変更管理プロセス: 要件と仕様の変更がどのように管理および制御されるかを説明します。
• 承認と署名: SRSD ドキュメントの読み取りと承認を担当する関係者の詳細を示します。

アプリケーションフレームワークの使用

アプリケーション フレームワーク (ソフトウェア フレームワークとも呼ばれる) は、ソフトウェア アプリケーションを作成するための構造と再利用可能なパーツを提供する既存のフレームワークです。プログラマーが開発プロセスを簡素化し、ベストプラクティスを遵守し、コードの再利用を促進するのに役立つツール、ライブラリ、ルールを提供します。

アプリケーション フレームワークは、再利用可能なソフトウェア ビルディング ブロックを提供するだけでなく、データベースの変更の管理やファイル形式の変更など、時間のかかる開発アクティビティを処理するためのツールも備えているため、手動でソフトウェアを開発するよりも、アプリケーション フレームワークを使用する方が賢明な場合がよくあります。

フレームワークを使用すると、開発者は一般的な機能に対する新しいソリューションを開発するのではなく、アプリケーションの特別な機能の開発に集中できます。

アプリケーション フレームワークの例としては、Ruby on Rails (Rails と略されることが多い) があります。 Ruby プログラミング言語には、Rails と呼ばれる Web アプリケーション フレームワークがあります。プログラマーが信頼性が高く、スケーラブルなオンライン アプリケーションを迅速に作成できるようにするフレームワークとガイドラインを提供します。 Rails フレームワークには、データベースとのやり取りのためのオブジェクトリレーショナル マッピング レイヤー (ActiveRecord)、動的な Web ページを生成するためのルーティング システム (Action View)、およびその他の機能が含まれています。 Rails フレームワークのこれらのコンポーネントは、一般的な操作を管理し、コードの再利用を促進するため、プログラマーは Web アプリケーションを迅速に作成できます。

コードをきれいに保つ 「きれいにコーディングする」とは、明確で簡潔、かつシンプルなコードを書くことです。不必要な複雑さや奇妙なロジックを排除して、コードをシンプルに保つことに重点を置いています。さらに、簡潔なコードは読みやすく、保守やデバッグも簡単なので、より効率的でエラーも発生しません。

「コードのシンプルさ」という概念は、プロジェクトのコミュニティリーダーおよびリリースマネージャーも務めた Google ソフトウェア開発者の Max Kanat-Alexander 氏によって提案されました。

彼によると、コードのシンプルさの目標は、ソフトウェア開発を必要以上にシンプルにすることです。

『How to Be a Good Programmer』という本で確立された DRY (Don't Repeat Yourself) および YAGNI (You Aren't Gonna Need It) ソフトウェア原則も、コードの簡素化を促進するという目標と一致しています。

プログラマーは、シンプルなコードを通じて、必要な機能を最もシンプルでわかりやすい方法で実現しようとします。これには、簡潔で意味のある変数名と関数名を使用し、標準化されたコーディング手法に従い、コードの理解を妨げる可能性のある不必要な複雑さや欺瞞的なトリックを避けることが必要です。

たとえば、リストの平均を計算する Python コードを次に示します。

 Python def calculate_average(numbers): total = 0 count = len(numbers) for num in numbers: total += num average = total / count return average

この例では、シンプルで明確なコードを使用します。変数の名前は明確かつ分かりやすく付けられています。total は数値の合計を表し、count は数値の合計数を表し、average は計算された平均を表します。数値を加算して合計で割るという単純なロジックを使用して平均を計算します。不必要な複雑さやわかりにくい言葉はないので、読者は迷うことはありません。

コーディングの前に設計する

コーディングの前に設計を行うことは、開発プロセスの明確なロードマップを提供し、リソースが効率的に割り当てられるようにするために必要です。

さらに、設計段階では、開発者はソフトウェアの構造、機能、ユーザーインタラクションを定義することで、完成した製品を思い描き、潜在的な問題を事前に特定することができます。これにより、チームメンバーと関係者はより効果的に協力し、コミュニケーションを取り、計画を立てることができます。

たとえば、Web 開発では、コードを記述する前にユーザー インターフェイス (UI) のワイヤーフレームを描画し、サイトマップを生成すると、レイアウト、ナビゲーション、ユーザー エクスペリエンスを定義するのに役立ちます。

このアプローチでは、コーディングにリソースを投入する前に設計上の欠陥やユーザビリティの問題に対処することで時間と労力を節約し、よりスムーズで成功する開発プロセスを実現します。

最初から最後まで継続的にテストする 動作するコードを書くだけでは十分ではありません。望ましい結果を一貫して生み出すには、適切にテストする必要があります。たとえば、ユニット テストでは一度に 1 つの機能をテストし、コードの小さなモジュール部分に重点を置きます。

継続的なコード テストは、開発におけるコラボレーションと柔軟性を促進し、開発プロセス中にバグを検出し、回帰を防ぎ、コードの品質を維持するため重要です。継続的なコード テストにより、エンジニアはバグを迅速に特定して解決できるようになり、信頼性の高いソフトウェアを確保し、技術的負債を削減できます。

さらに、自動化パイプラインの接続が容易になり、フィードバック ループの高速化と反復の効率化が可能になります。

複数のプログラミング言語でテスト カバレッジを計算するための一般的なライブラリをいくつか紹介します。

Istanbul for Node.js (JavaScript コード カバレッジ)、JaCoCo (Java コード カバレッジ)、PHP Unit (PHP コード カバレッジ)、Coverage.py (Python コード カバレッジ)、Cobertura (多言語コード カバレッジ)、Serenity または JCov for Java。各ライブラリには独自の機能があり、幅広いプログラミング言語と互換性があるため、開発者はテストの成功を評価し、追加のカバレッジが必要なコード部分を見つけるための要件を満たすライブラリを選択できます。

リンターツールの使用

リンターは、コードに潜在的な問題やコーディング標準違反がないかチェックする静的分析ツールです。不適切な書式、冗長な変数、文法上の問題などの問題パターンを検出します。

リンター ツールはコーディング標準の適用、一般的なエラーの検出と防止、コード品質の向上に役立つため、ソフトウェア開発時にはリンター ツールの使用が重要です。

さらに、リンターを開発ワークフローに組み込むことで、開発者は問題を早期に検出し、コードがベストプラクティスと承認された標準に準拠していることを確認できます。これにより、バグや動作の一貫性の欠如のリスクが軽減され、コードの保守が容易になります。

たとえば、ESLint はよく知られた JavaScript リンターであり、コード内の未使用の変数、セミコロンの欠落、未定義のパターンなどの問題を特定することで、特定のコーディング スタイルを強制し、潜在的なエラーを指摘し、コードの品質を向上させるように設定できます。

その他のリンター ツールには次のものがあります:

Ruby の RoboCopPython の Pylint と Flake8

バージョン管理ツールの使用

バージョン管理は、開発者がコードやプロジェクト ファイルの変更を追跡および管理できるようにするシステムです。開発プロセス中のチームコラボレーションを促進し、以前のバージョンに戻るプロセスを簡素化し、さまざまなチームメンバーによるリビジョンを体系的にマージします。

複数の開発者が同じソフトウェア プロジェクトで作業している場合、コードの変更を追跡および管理できるため、バージョン管理プロセスが不可欠になることがよくあります。さらに、バージョン管理ツールを使用すると、開発者が新しい機能を開発したりバグを修正したりするときに、他の人のコードを上書きすることはほとんどありません。バージョン管理ツールを使用すると、間違いがあった場合でも、チーム メンバーの作業に影響を与えることなく、以前のバージョンに戻ることができます。

Git と GitHub はバージョン管理ツールの一般的な例です。 GitHub は、あいまいな変更や重複した変更を簡単に削除し、Git 組織を整理して読みやすく保つことができるプル リクエスト ツールを提供します。 CVS、SVN、Mercurial も、よく使用されるバージョン管理ツールです。

成功したソフトウェア プロジェクトに関する調査によると、コードにコメントを付けるということは、ソフトウェア開発における最も効果的なベスト プラクティスの 1 つであることがわかっています。コードの機能、意図、目的を理解するのに役立つ便利なドキュメントを提供します。

コメントは道標としても機能し、コンテキストを提供し、他のユーザーがコードを共有したり評価したりするときに理解を促進します。たとえば、特定の問題を解決する複雑なアルゴリズムを考えてみましょう。コードでアルゴリズムの段階を説明し、重要な問題を指摘すると、他の人 (潜在的なメンテナーを含む) がその理由をより早く理解し、必要な調整を行うことができます。

ステージング環境の活用

ステージング環境は、ソフトウェア プログラムが展開され、エンド ユーザーによって使用される、実稼働環境とよく似た、分離された制御された環境です。

これは開発と本番環境の間の中間ステップであり、開発者とテスト担当者は、本番環境にリリースする前にアプリケーションを検証し、微調整することができます。

ステージング環境は、バグが本番環境やユーザーに到達する前に検出するのに最適な場所です。

たとえば、あるチームがオンライン ストアを開発しているとします。開発プロセスが完了すると、チームは、サーバー構成、データベース、ネットワーク設定などの運用環境をシミュレートするステージング環境に Web サイトをデプロイします。次に、実際のシナリオをシミュレートするステージング環境で包括的なテストを実施できます。たとえば、ショッピング カートに商品を追加する機能、支払いを処理する機能、注文が確実に履行される機能などをテストできます。

さらに、さまざまな負荷下でのサイトのパフォーマンスをチェックし、クロスブラウザおよびクロスプラットフォームの互換性を確保することもできます。

ステージング フェーズ中に見つかった問題やバグは、ソフトウェアが実際の運用環境に展開される前に解決できます。ステージング環境で作業しないと、動作しないアプリケーションの新しいバージョンをリリースするリスクがあります。その結果、ユーザー エクスペリエンスが低下し、リリースをロールバックする必要が生じ、データが失われる可能性があり、迅速に解決するために時間と費用がかかります。

定期的なコードレビューを実施する

コードレビューとは、ソフトウェア開発者が他の開発者のコ​​ード (またはプルリクエスト) を研究するプロセスです。これは、コードの品質を向上させ、欠陥を明らかにし、将来のコード最適化に必要な時間を短縮する実践です。

問題を特定し、コードの品質を向上させるために、同僚にコードをレビューするよう奨励する必要があります。これは、私たちの作業を他の人がレビューし、正確性と標準への準拠を確保するための提案を受けるのと似ています。

以下は、開発者がコードレビューで確認すべき項目のチェックリストです。

コードの読みやすさ、設計、命名規則、コードの構成と構造、スタイル、コードの重複、エラー処理、テスト可能性、セキュリティの脆弱性、コーディング標準とベスト プラクティスへの準拠、スケーラビリティと拡張性、全体的なコード品質。結論 信頼性が高く、保守可能で、効率的なソフトウェア ソリューションを構築するには、高品質のソフトウェア開発のための上記のベスト プラクティスに従う必要があります。これらのベスト プラクティスには、コード要件の明確な定義、コードへのコメント、継続的なコード テスト、コーディング前の設計、コードのクリーンな維持など、さまざまな戦略が含まれます。これらの原則を開発プロセスに適用することで、ソフトウェア チームは保守性を高め、コラボレーションを促進し、エラーや欠陥を減らし、ユーザーの期待に応えるかそれを超えるソフトウェアを作成できます。