مقاييس البرمجيات: قياس وإدارة الديون التقنية

في عالم تطوير البرمجيات سريع الخطى، يمكن أن يؤدي ضغط التسليم السريع أحيانًا إلى اتباع طرق مختصرة وتقديم تنازلات. يمكن أن ينتج عن هذا ما يُعرف بـ الديون التقنية: التكلفة الضمنية لإعادة العمل الناتجة عن اختيار حل سهل الآن بدلاً من استخدام نهج أفضل قد يستغرق وقتًا أطول. مثل الديون المالية، تتراكم فوائد على الديون التقنية، مما يجعل إصلاحها لاحقًا أكثر صعوبة وتكلفة. يعد القياس والإدارة الفعالان للديون التقنية أمرين حاسمين لضمان صحة أي مشروع برمجي على المدى الطويل وقابليته للصيانة ونجاحه. يستكشف هذا المقال مفهوم الديون التقنية، وأهمية قياسها باستخدام مقاييس البرمجيات ذات الصلة، والاستراتيجيات العملية لإدارتها بفعالية، خاصة في بيئات التطوير العالمية.

ما هي الديون التقنية؟

تمثل الديون التقنية، وهو مصطلح صاغه وارد كانينغهام، المقايضات التي يقوم بها المطورون عند اختيار حل أبسط وأسرع على حساب حل أكثر قوة واستدامة على المدى الطويل. لا يعتبر هذا أمرًا سيئًا دائمًا. في بعض الأحيان، يكون تحمل الديون التقنية قرارًا استراتيجيًا، مما يسمح للفريق بإصدار منتج بسرعة وجمع ملاحظات المستخدمين والتكرار. ومع ذلك، يمكن للديون التقنية غير المُدارة أن تتفاقم بسرعة، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التطوير، وتقليل المرونة، وزيادة خطر العيوب.

هناك أنواع مختلفة من الديون التقنية:

• الديون المتعمدة/المقصودة: قرار واعٍ باستخدام حل أقل من مثالي للالتزام بموعد نهائي أو استغلال فرصة في السوق.
• الديون غير المقصودة/العرضية: تنشأ من نقص الفهم أو الخبرة، مما يؤدي إلى ضعف جودة الكود أو التصميم.
• تدهور البتات (Bit Rot): الكود الذي يتدهور بمرور الوقت بسبب التقنيات المتغيرة أو نقص الصيانة أو المتطلبات المتطورة.

لماذا نقيس الديون التقنية؟

قياس الديون التقنية ضروري لعدة أسباب:

• الرؤية والوضوح: يوفر فهمًا واضحًا للحالة الحالية لقاعدة الكود وحجم الديون التقنية الموجودة.
• تحديد الأولويات: يساعد في تحديد أولويات المناطق في الكود التي تتطلب اهتمامًا ومعالجة.
• إدارة المخاطر: يحدد المخاطر المحتملة المرتبطة بالديون التقنية، مثل زيادة معدلات العيوب أو الثغرات الأمنية.
• اتخاذ القرار: يوجه القرارات المتعلقة بإعادة الهيكلة (refactor)، أو إعادة الكتابة، أو قبول المستوى الحالي من الديون.
• التواصل: يسهل التواصل بين المطورين ومديري المشاريع وأصحاب المصلحة حول الحالة التقنية للمشروع.
• تتبع التقدم: يسمح للفرق بتتبع تقدمها في تقليل الديون التقنية بمرور الوقت.

المقاييس البرمجية الرئيسية لقياس الديون التقنية

يمكن استخدام العديد من مقاييس البرمجيات لتحديد كمية وتتبع الديون التقنية. توفر هذه المقاييس رؤى حول جوانب مختلفة من جودة الكود وتعقيده وقابليته للصيانة.

1. تغطية الكود

الوصف: يقيس النسبة المئوية للكود الذي تغطيه الاختبارات الآلية. تشير تغطية الكود العالية إلى أن جزءًا كبيرًا من قاعدة الكود يتم اختباره، مما يقلل من خطر وجود أخطاء غير مكتشفة.

التفسير: يمكن أن تشير تغطية الكود المنخفضة إلى مناطق في الكود تم اختبارها بشكل سيئ وقد تحتوي على عيوب خفية. استهدف تغطية كود لا تقل عن 80%، ولكن اسعَ لتحقيق تغطية أعلى في المناطق الحيوية من التطبيق.

مثال: يجب أن تتمتع وحدة مسؤولة عن معالجة المعاملات المالية بتغطية كود عالية جدًا لضمان الدقة ومنع الأخطاء.

2. التعقيد السيكلوماتيكي

الوصف: يقيس مدى تعقيد وحدة الكود عن طريق حساب عدد المسارات المستقلة خطيًا عبر الكود. يشير التعقيد السيكلوماتيكي الأعلى إلى كود أكثر تعقيدًا، وهو أصعب في الفهم والاختبار والصيانة.

التفسير: الوحدات ذات التعقيد السيكلوماتيكي العالي تكون أكثر عرضة للأخطاء وتتطلب المزيد من الاختبارات. قم بإعادة هيكلة الوحدات المعقدة لتقليل تعقيدها وتحسين قابلية القراءة. الحد المقبول عمومًا هو تعقيد سيكلوماتيكي أقل من 10 لكل دالة.

مثال: محرك قواعد عمل معقد يحتوي على العديد من الشروط والحلقات المتداخلة من المحتمل أن يكون له تعقيد سيكلوماتيكي عالٍ وسيكون من الصعب تصحيحه وتعديله. يمكن أن يؤدي تقسيم المنطق إلى دوال أصغر وأكثر قابلية للإدارة إلى تحسين الوضع.

3. تكرار الكود

الوصف: يقيس كمية الكود المكرر داخل قاعدة الكود. يزيد تكرار الكود من عبء الصيانة وخطر إدخال الأخطاء. عندما يتم العثور على خطأ في الكود المكرر، يجب إصلاحه في أماكن متعددة، مما يزيد من احتمالية حدوث أخطاء.

التفسير: تشير المستويات العالية من تكرار الكود إلى الحاجة إلى إعادة الهيكلة وإعادة استخدام الكود. حدد الكود المكرر وقم بإزالته عن طريق إنشاء مكونات أو دوال قابلة لإعادة الاستخدام. استخدم أدوات مثل PMD أو CPD لاكتشاف تكرار الكود.

مثال: يؤدي نسخ ولصق نفس كتلة الكود للتحقق من صحة إدخال المستخدم في نماذج متعددة إلى تكرار الكود. يمكن أن يؤدي إنشاء دالة أو مكون تحقق قابل لإعادة الاستخدام إلى إزالة هذا التكرار.

4. عدد أسطر الكود (LOC)

الوصف: يقيس العدد الإجمالي لأسطر الكود في مشروع أو وحدة. على الرغم من أنه ليس مقياسًا مباشرًا للديون التقنية، إلا أن LOC يمكن أن يوفر رؤى حول حجم وتعقيد قاعدة الكود.

التفسير: قد يشير عدد كبير من أسطر الكود إلى الحاجة إلى إعادة هيكلة الكود وتقسيمه إلى وحدات. الوحدات الأصغر والأكثر قابلية للإدارة تكون أسهل في الفهم والصيانة. يمكن استخدامه أيضًا كمؤشر عالي المستوى لحجم المشروع وتعقيده.

مثال: دالة واحدة تحتوي على آلاف الأسطر من الكود من المحتمل أن تكون معقدة للغاية ويجب تقسيمها إلى دوال أصغر وأكثر قابلية للإدارة.

5. مؤشر قابلية الصيانة

الوصف: مقياس مركب يجمع بين عدة مقاييس أخرى، مثل التعقيد السيكلوماتيكي، وعدد أسطر الكود، وحجم هالستيد، لتوفير قياس شامل لقابلية صيانة الكود. يشير مؤشر قابلية الصيانة الأعلى إلى كود أكثر قابلية للصيانة.

التفسير: يشير مؤشر قابلية الصيانة المنخفض إلى أن الكود صعب الفهم والتعديل والاختبار. ركز على تحسين المناطق التي تساهم في انخفاض الدرجة، مثل تقليل التعقيد السيكلوماتيكي أو تكرار الكود.

مثال: الكود الذي يحتوي على تعقيد سيكلوماتيكي عالٍ، وتكرار كود مرتفع، وعدد كبير من أسطر الكود، من المحتمل أن يكون له مؤشر قابلية صيانة منخفض.

6. عدد الأخطاء/العيوب

الوصف: يتتبع عدد الأخطاء أو العيوب التي تم العثور عليها في الكود. يمكن أن يشير العدد الكبير من الأخطاء إلى مشكلات أساسية في جودة الكود وتصميمه.

التفسير: قد يشير العدد الكبير من الأخطاء إلى الحاجة إلى اختبارات أكثر شمولاً، أو مراجعات للكود، أو إعادة هيكلة. قم بتحليل الأسباب الجذرية للأخطاء لتحديد المشكلات الأساسية ومعالجتها. يمكن أن تكون اتجاهات عدد الأخطاء بمرور الوقت مفيدة في تقييم الجودة الإجمالية للبرنامج.

مثال: قد تتطلب وحدة تنتج باستمرار عددًا كبيرًا من تقارير الأخطاء إعادة كتابة أو إعادة تصميم كاملة.

7. روائح الكود (Code Smells)

الوصف: مؤشرات حدسية للمشاكل المحتملة في الكود، مثل الدوال الطويلة، أو الفئات الكبيرة، أو الكود المكرر. على الرغم من أنها ليست قياسات مباشرة، إلا أن روائح الكود يمكن أن تشير إلى مناطق في الكود قد تساهم في الديون التقنية.

التفسير: قم بالتحقيق في روائح الكود ومعالجتها لتحسين جودة الكود وقابليته للصيانة. قم بإعادة هيكلة الكود لإزالة الروائح وتحسين التصميم العام. تتضمن الأمثلة ما يلي:

• الدالة الطويلة (Long Method): دالة طويلة ومعقدة للغاية.
• الفئة الكبيرة (Large Class): فئة لديها الكثير من المسؤوليات.
• الكود المكرر (Duplicated Code): كود يتكرر في أماكن متعددة.
• حسد الميزات (Feature Envy): دالة تصل إلى بيانات كائن آخر أكثر من بياناتها الخاصة.
• الفئة الإلهية (God Class): فئة تعرف أو تفعل الكثير.

مثال: فئة تحتوي على مئات الدوال وعشرات الحقول من المحتمل أن تكون فئة إلهية ويجب تقسيمها إلى فئات أصغر وأكثر تخصصًا.

8. انتهاكات التحليل الساكن

الوصف: يحسب عدد انتهاكات معايير الترميز وأفضل الممارسات التي تكتشفها أدوات التحليل الساكن. يمكن أن تشير هذه الانتهاكات إلى مشكلات محتملة في جودة الكود وثغرات أمنية.

التفسير: عالج انتهاكات التحليل الساكن لتحسين جودة الكود وأمنه وقابليته للصيانة. قم بتكوين أداة التحليل الساكن لفرض معايير الترميز وأفضل الممارسات الخاصة بالمشروع. تشمل الأمثلة انتهاكات اصطلاحات التسمية، أو المتغيرات غير المستخدمة، أو استثناءات المؤشر الفارغ المحتملة.

مثال: قد تكتشف أداة تحليل ساكن متغيرًا تم الإعلان عنه ولكن لم يتم استخدامه أبدًا، مما يشير إلى وجود كود ميت محتمل يجب إزالته.

أدوات قياس الديون التقنية

تتوفر العديد من الأدوات لأتمتة قياس الديون التقنية. يمكن لهذه الأدوات تحليل الكود وتحديد المشكلات المحتملة وإنشاء تقارير حول جودة الكود وقابليته للصيانة. فيما يلي بعض الخيارات الشائعة:

• SonarQube: منصة مفتوحة المصدر للفحص المستمر لجودة الكود. توفر تقارير مفصلة عن روائح الكود والأخطاء والثغرات الأمنية وتغطية الكود. يتكامل SonarQube مع أنظمة البناء المختلفة وبيئات التطوير المتكاملة (IDEs)، مما يسهل دمجه في سير عمل التطوير. يدعم مجموعة واسعة من لغات البرمجة. تستخدم العديد من الشركات الكبرى في جميع أنحاء العالم SonarQube على نطاق واسع، ودعم مجتمعه ممتاز.
• CAST: منصة استخبارات برمجية تجارية توفر رؤى حول بنية وجودة وأمان تطبيقات البرامج. تقدم CAST قدرات تحليل متقدمة ويمكنها تحديد التبعيات المعقدة والمخاطر المحتملة. غالبًا ما تستخدمها المؤسسات الكبيرة لإدارة محافظ البرامج المعقدة.
• PMD: أداة تحليل ساكن مفتوحة المصدر يمكنها اكتشاف روائح الكود والأخطاء وتكرار الكود في Java و JavaScript ولغات أخرى. PMD قابل للتخصيص بدرجة عالية ويمكن دمجه في أنظمة البناء وبيئات التطوير المتكاملة. إنها أداة خفيفة الوزن ومثالية للمشاريع الصغيرة.
• ESLint: أداة تحليل ساكن شائعة لـ JavaScript و TypeScript. يمكن لـ ESLint فرض معايير الترميز واكتشاف الأخطاء المحتملة وتحسين جودة الكود. إنه قابل للتكوين بدرجة عالية ويمكن دمجه في مختلف بيئات التطوير المتكاملة وأنظمة البناء.
• Checkstyle: أداة تحليل ساكن مفتوحة المصدر تفرض معايير الترميز وأفضل الممارسات في كود Java. يمكن تخصيص Checkstyle لفرض قواعد ترميز محددة ويمكن دمجه في أنظمة البناء وبيئات التطوير المتكاملة.
• Understand: أداة تحليل ساكن تجارية توفر معلومات مفصلة حول بنية الكود والتبعيات والتعقيد. يمكن استخدام Understand لتحديد المشكلات المحتملة وتحسين جودة الكود. قوية بشكل خاص لفهم الأنظمة القديمة المعقدة والكبيرة.

استراتيجيات إدارة الديون التقنية

تتطلب إدارة الديون التقنية بفعالية نهجًا استباقيًا يشارك فيه جميع أصحاب المصلحة. فيما يلي بعض الاستراتيجيات الرئيسية لإدارة الديون التقنية:

1. تحديد أولويات معالجة الديون التقنية

ليست كل الديون التقنية متساوية. تشكل بعض عناصر الديون التقنية خطرًا أكبر على المشروع من غيرها. حدد أولويات معالجة الديون التقنية بناءً على العوامل التالية:

• التأثير: التأثير المحتمل للديون التقنية على المشروع، مثل زيادة معدلات العيوب، أو انخفاض الأداء، أو الثغرات الأمنية.
• الاحتمالية: احتمالية أن تسبب الديون التقنية مشاكل في المستقبل.
• التكلفة: تكلفة معالجة الديون التقنية.

ركز على معالجة عناصر الديون التقنية التي لها أعلى تأثير واحتمالية للتسبب في مشاكل، والتي يمكن معالجتها بتكلفة معقولة.

2. دمج معالجة الديون التقنية في عملية التطوير

يجب أن تكون معالجة الديون التقنية جزءًا لا يتجزأ من عملية التطوير، وليست فكرة لاحقة. خصص الوقت والموارد لمعالجة الديون التقنية في كل دورة تطوير (sprint) أو تكرار. قم بدمج معالجة الديون التقنية في تعريف الإنجاز (definition of done) لكل مهمة أو قصة مستخدم. على سبيل المثال، قد يتضمن "تعريف الإنجاز" لتغيير في الكود إعادة الهيكلة لتقليل التعقيد السيكلوماتيكي إلى ما دون عتبة معينة أو إزالة تكرار الكود.

3. استخدام المنهجيات الرشيقة (Agile)

يمكن أن تساعد المنهجيات الرشيقة، مثل Scrum و Kanban، في إدارة الديون التقنية من خلال تعزيز التطوير التكراري والتحسين المستمر والتعاون. يمكن للفرق الرشيقة استخدام مراجعات الدورات التطويرية (sprint reviews) والاجتماعات الاسترجاعية (retrospectives) لتحديد ومعالجة الديون التقنية. يمكن لمالك المنتج (Product Owner) إضافة مهام معالجة الديون التقنية إلى قائمة مهام المنتج (product backlog) وتحديد أولوياتها جنبًا إلى جنب مع الميزات الأخرى وقصص المستخدمين. يتيح تركيز المنهجيات الرشيقة على التكرارات القصيرة والتغذية الراجعة المستمرة التقييم والتصحيح المتكرر للديون المتراكمة.

4. إجراء مراجعات للكود

تعد مراجعات الكود طريقة فعالة لتحديد ومنع الديون التقنية. أثناء مراجعات الكود، يمكن للمطورين تحديد مشكلات جودة الكود المحتملة وروائح الكود وانتهاكات معايير الترميز. يمكن أن تساعد مراجعات الكود أيضًا في ضمان أن الكود موثق جيدًا وسهل الفهم. تأكد من أن قوائم التحقق الخاصة بمراجعة الكود تتضمن صراحةً فحوصات لمشكلات الديون التقنية المحتملة.

5. أتمتة تحليل الكود

أتمتة تحليل الكود باستخدام أدوات التحليل الساكن لتحديد المشكلات المحتملة وفرض معايير الترميز. قم بدمج أداة التحليل الساكن في عملية البناء لضمان تحليل كل الكود قبل إرساله إلى قاعدة الكود. قم بتكوين الأداة لإنشاء تقارير حول جودة الكود والديون التقنية. يمكن لأدوات مثل SonarQube و PMD و ESLint تحديد روائح الكود والأخطاء المحتملة والثغرات الأمنية تلقائيًا.

6. إعادة الهيكلة بانتظام

إعادة الهيكلة هي عملية تحسين البنية الداخلية للكود دون تغيير سلوكه الخارجي. يمكن أن تساعد إعادة الهيكلة المنتظمة في تقليل الديون التقنية وتحسين جودة الكود وجعل الكود أسهل في الفهم والصيانة. قم بجدولة دورات تطوير أو تكرارات منتظمة لإعادة الهيكلة لمعالجة عناصر الديون التقنية. قم بإجراء تغييرات صغيرة وتدريجية على الكود، واختبر جيدًا بعد كل تغيير.

7. وضع معايير ترميز وأفضل الممارسات

ضع معايير ترميز وأفضل ممارسات لتعزيز جودة الكود المتسقة وتقليل احتمالية إدخال الديون التقنية. قم بتوثيق معايير الترميز وأفضل الممارسات، واجعلها متاحة بسهولة لجميع المطورين. استخدم أدوات التحليل الساكن لفرض معايير الترميز وأفضل الممارسات. تشمل أمثلة معايير الترميز الشائعة اصطلاحات التسمية وتنسيق الكود وإرشادات التعليق.

8. الاستثمار في التدريب والتعليم

وفر للمطورين التدريب والتعليم حول أفضل ممارسات تطوير البرمجيات وجودة الكود وإدارة الديون التقنية. شجع المطورين على البقاء على اطلاع بأحدث التقنيات والأساليب. استثمر في الأدوات والموارد التي يمكن أن تساعد المطورين على تحسين مهاراتهم ومعرفتهم. وفر التدريب على استخدام أدوات التحليل الساكن وعمليات مراجعة الكود وتقنيات إعادة الهيكلة.

9. الحفاظ على سجل للديون التقنية

أنشئ وحافظ على سجل للديون التقنية لتتبع جميع عناصر الديون التقنية المحددة. يجب أن يتضمن السجل وصفًا لعنصر الدين التقني، وتأثيره، واحتماليته، وتكلفة معالجته، وأولويته. راجع سجل الديون التقنية بانتظام وقم بتحديثه حسب الحاجة. يسمح هذا السجل بتتبع وإدارة أفضل، مما يمنع نسيان الديون التقنية أو تجاهلها. كما أنه يسهل التواصل مع أصحاب المصلحة.

10. المراقبة وتتبع التقدم

راقب وتتبع التقدم في تقليل الديون التقنية بمرور الوقت. استخدم مقاييس البرمجيات لقياس تأثير جهود معالجة الديون التقنية. قم بإنشاء تقارير حول جودة الكود وتعقيده وقابليته للصيانة. شارك التقارير مع أصحاب المصلحة واستخدمها لتوجيه عملية صنع القرار. على سبيل المثال، تتبع الانخفاض في تكرار الكود، أو التعقيد السيكلوماتيكي، أو عدد انتهاكات التحليل الساكن بمرور الوقت.

الديون التقنية في فرق التطوير العالمية

تقدم إدارة الديون التقنية في فرق التطوير العالمية تحديات فريدة. تشمل هذه التحديات ما يلي:

• حواجز التواصل: يمكن أن تجعل الاختلافات اللغوية والثقافية من الصعب التواصل بفعالية حول الديون التقنية.
• فروق التوقيت: يمكن أن تجعل فروق التوقيت من الصعب التعاون في مراجعات الكود وجهود إعادة الهيكلة.
• ملكية الكود الموزعة: قد تكون ملكية الكود موزعة على عدة فرق في مواقع مختلفة، مما يجعل من الصعب تحديد المسؤولية عن معالجة الديون التقنية.
• معايير ترميز غير متسقة: قد يكون لدى الفرق المختلفة معايير ترميز وأفضل ممارسات مختلفة، مما يؤدي إلى عدم اتساق في جودة الكود.

لمواجهة هذه التحديات، يجب على فرق التطوير العالمية:

• إنشاء قنوات اتصال واضحة: استخدم الأدوات والعمليات التي تسهل التواصل بين أعضاء الفريق، مثل مؤتمرات الفيديو والمراسلة الفورية والوثائق المشتركة.
• توحيد معايير الترميز وأفضل الممارسات: ضع مجموعة مشتركة من معايير الترميز وأفضل الممارسات التي يجب على جميع الفرق اتباعها.
• استخدام أدوات ومنصات مشتركة: استخدم أدوات ومنصات مشتركة لتحليل الكود ومراجعات الكود وتتبع المشكلات.
• إجراء مراجعات دورية للكود بين الفرق: قم بإجراء مراجعات دورية للكود بين الفرق لضمان جودة الكود واتساقه.
• تعزيز ثقافة التعاون ومشاركة المعرفة: شجع أعضاء الفريق على مشاركة معارفهم وخبراتهم مع بعضهم البعض.

الخاتمة

يعد قياس وإدارة الديون التقنية أمرًا ضروريًا لضمان صحة المشاريع البرمجية وقابليتها للصيانة ونجاحها على المدى الطويل. باستخدام مقاييس البرمجيات الرئيسية، مثل تغطية الكود، والتعقيد السيكلوماتيكي، وتكرار الكود، ومؤشر قابلية الصيانة، يمكن للفرق الحصول على فهم واضح للديون التقنية الموجودة في قاعدة الكود الخاصة بهم. يمكن لأدوات مثل SonarQube و CAST و PMD أتمتة عملية القياس وتقديم تقارير مفصلة عن جودة الكود. تشمل استراتيجيات إدارة الديون التقنية تحديد أولويات جهود المعالجة، ودمج المعالجة في عملية التطوير، واستخدام المنهجيات الرشيقة، وإجراء مراجعات للكود، وأتمتة تحليل الكود، وإعادة الهيكلة بانتظام، ووضع معايير للترميز، والاستثمار في التدريب. بالنسبة لفرق التطوير العالمية، يعد التعامل مع حواجز الاتصال، وتوحيد معايير الترميز، وتعزيز التعاون أمرًا حاسمًا لإدارة الديون التقنية بفعالية. من خلال قياس وإدارة الديون التقنية بشكل استباقي، يمكن للفرق تقليل تكاليف التطوير، وتحسين المرونة، وتقديم برامج عالية الجودة تلبي احتياجات مستخدميها.