什麼是連續整合？
連續整合是將處理同一份程式碼的不同開發人員所做的程式碼變更，持續地整合到單一軟體專案中的實踐方法。這種整合通常是在一天內做為一個持續進行中的流程而不斷自動更新，以確保正確記錄對程式碼的所有更改。此策略是敏捷軟體開發系統的重要組成部分，該系統奠基於協作、規模化設計、構建永續發展的概念之上。
1994 年，「連續整合」一詞由美國軟體工程師 Grady Booch 首次提出，他因開發統一化建模語言 (UML) 而聞名，同時也因其在軟體架構和協作開發環境方面的創新成就而聞名。自 1997 年以來，連續整合一直被定期採用，現在則被廣泛認為是軟體開發的最佳實踐方法。儘管今天的連續整合流程可能與 20 年前有所不同，但其背後的理論卻始終如一。
理解連續整合重要性的一個方法是將編寫軟體程式碼想像成蓋房子。在這個情境中，您有許多不同的建造者或開發商，他們都各自（離線）建造一棟建築物（即軟體）中由自己負責的部分。他們可能在不同的時間開工和停工，而架構中任何部分若出現錯誤或偏差，都足以使房子的其餘部分（即程式）變得不穩定、甚至完全無法使用。
在這個比喻中，如果套上連續整合的概念，則建造者需要每天多次存取該站點來安裝他們已完成的作品，確保所有部分都能正常運作。無論是窗框還是屋頂，都需要正確安裝並進行測試，確保它們適配房屋的現有部分。按照同樣的邏輯，如果屋頂還沒有裝好，那麼安裝廚房櫥櫃是沒有意義的。如果開發人員不夠同步，則連續整合有助於盡量減少可能出現的任何潛在錯誤或問題。
為什麼要使用連續整合？
軟體開發通常由幾個大型團隊共同處理，這意味著跨時區和跨地理區域的情況並不罕見。正因為如此，有大量的開發動作同時發生，同一時間會有多個人正在處理軟體的同一個部分，但他們並看不到其他人所做的內容。
連續整合有助於確保：
節省時間：這可能是最顯著的收穫，因為它消除了任何重複的任務，將所有可能的測試和合併流程自動化，並縮短測試和修復的週轉時間，這也表示較少將時間浪費在尋找缺陷和錯誤上。對於需要查看燃盡圖 (burn-down chart) 的專案經理來說，他們很容易就能掌握已完成和已上傳的任務。而節省了時間，自然就帶來節省大量成本的好處。
更強大的成品：對軟體進行定期、徹底的測試，而且其中大部分操作都是自動化執行，意味著在下一輪開發中將只有更少的錯誤需要修復。同時，這也意味著最終產品的缺陷和錯誤將減少，從而讓最終使用者更加滿意。
增加溝通：持續的程式碼共享可提高工作場所內的溝通速度和效率。
更快的軟體發佈：如果在客戶目前使用的現有軟體中發現問題或出現新病毒，解決這些問題的開發週期會變得較短，可以在非常緊迫的期限內完成修復、測試、推出一個小的改版。
總體而言，它使程式碼更可靠，更不容易出現缺陷和錯誤，節省了大量的時間和金錢，並使最終使用者更加滿意。這是每個企業都應該實踐的一種風險緩解形式。
連續整合如何搭配連續部署？
連續部署的做法可確保軟體沒有錯誤，且隨時可在任意點上部署，並且是「持續」部署以保持可靠性。例如，您經常會在手機上收到軟體更新，這個新的部署可確保您的應用程式都是最新且安全的狀態。這種方式讓軟體可以隨時被部署，通常是逐次併入重要的更新內容；又因為軟體不斷被更新、被測試、被確認為可以投入使用，所以連續整合是連續部署的重要組成部分。連續部署是一種工作理論，亦即在任何時候、或如果客戶需要它的時候，都可以隨時部署軟體，因此軟體必須始終處於可用狀態。
連續整合和連續部署的八個步驟
簡而言之，CI/CD（連續整合/持續交付）的週期是一個分為八步驟、不斷循環的敏捷流程，可確保快速、有效、穩定的軟體開發。步驟 1 到 4 屬於連續整合的範疇，步驟 5 到 8 則被視為持續交付流程的一部分。
- 計畫：應用程式的更改必須由產品團隊規劃執行，可能包括錯誤修復、性能增強或添加新功能到應用程式。
- 程式碼：開發人員在他們的本地機器上對軟體進行編碼，每個開發人員都有自己需要開發的特定系統部分或需要解決的錯誤。
- 構建：開發人員完成第二步後，便可將新程式碼提交到程式碼庫並編譯成應用程式。
- 測試：測試人員會檢查程式碼的功能性和可用性，看是否能達成它既定的設計目的？測試人員還會測試它是否能與現有程式碼的其餘部分一起運作。應該使用自動化測試來確保新程式碼不會干擾軟體內原有的其他內容，如果新的程式碼被認為是可接受的，則將其合併，如果仍有錯誤需要解決，則將其發回給開發人員。
- 發佈：微調後的程式碼一旦編寫完成，將會與軟體合併，您可以為其設定自動發佈，無需核准。
- 部署：程式碼自動部署到生產環境。
- 運行：此時，新程式碼已經可以在生產環境中運行了。
- 監控：持續監控應用程式的性能以發現錯誤，並識別可以提高性能的領域。這是一個持續的反饋週期，在此步驟中收集和分析的資料應該反饋給負責第一步的產品團隊，以便他們持續規劃關於應用程式的更改和性能增強。
連續整合的好處
之所以有這麼多的敏捷團隊使用連續整合，是因為它可以非常好地解決許多軟體開發問題。它可確保沒有兩個開發人員同時處理同一段程式碼，避免不必要的重複工作。
連續整合還可確保團隊始終是以最新的軟體為基礎進行更新，構建出最新的更改。這意味著發佈日期不會在最後一刻出現混亂，因為每個人都已上傳他們的程式碼，並已嘗試憑藉其他工作任務和區段來檢查自己版本。
在開發過程中，一行程式碼的更改，甚至像句號或錯誤括號這樣的小事，都可能在不經意間破壞軟體的其他部分。頻繁的更新可以更輕鬆確認導致問題的原因，並在轉移到其他區域之前加以修復。它還迫使開發人員經常保存他們的工作成果，並確保已完成的程式碼片段都儲存在共享儲存庫中，通常是儲存在雲端，這樣可以避免本地停電或網際網路中斷。
連續整合有助於避免整合時發生衝突和失敗，隨著其他開發人員更新他們的工作，衝突和失敗將會影響尚未提交的其他工作。定期更新可以最大限度地減少這些潛在的衝突。事實上，任何更改、衝突或問題都可以在提交程式碼後很快被識別出來，這意味著開發人員可以在他們仍記憶猶新的時候，立即回頭修復它。
持續程式碼簽入還可以幫助開發人員建立不太複雜的模組化程式碼，而連續整合的自動化特性意味著可以減少耗時的手動測試。最後，就能因為連續部署，使目前已完成的構建獲得持續可用性的好處。
連續整合的挑戰
然而，在實施連續整合方面還存在許多挑戰。與許多技術一樣，它是一個持續的、不斷發展的領域，存在資源分配、缺乏教育、經常將遺留程式碼加入自動化流程等問題。
問題：將連續整合做為一種新的實踐方法推出。如果一家公司已經進行一段時間的開發並且從未使用過連續整合，想要一次性實施這種做法可能很快就讓人不勝負荷，或認為不可能做到。實施連續整合需要一段過程，逐步從手動系統轉向高度自動化的開發環境。尋找正確的程式碼儲存庫，訓練開發人員如何更新，讓測試人員與開發人員一起工作，所有這一切都需要時間、耐心，以及團隊之間的大量協作。在此過程中還有許多決定需要考慮，例如：應該先進行 UX 還是先做功能測試？測試應該自動化嗎？哪個軟體最好？這會對企業日常營運和當責文化造成重大改變。
解決方法：交錯推出可以消除一些一次性進行重大轉變的焦慮，並有助於讓團隊適應這些變化。這也意味著人們可以用團隊的形式，以更自然的方式，在小型任務中學習這個過程。文化變革較難解決，但連續整合可以促進開發團隊之間的協作精神，從長遠來看，最終應該也能受益。
問題：連續整合和連續部署經常被誤解，一些企業將連續整合與連續部署混淆或相互關聯，事實上，它們是兩個獨立的流程，連續整合並不需要被自動化部署，而持續更新軟體也可能不適合所有公司、甚至變成另一個問題。雖然連續整合可確保基本程式碼始終可供部署，但並不意味著非得這麼做不可。
解決方法：這個問題的解決方法主要是教育，一旦管理階層對每個流程有更好的瞭解，他們對於好處以及是否適合他們的業務這樣的問題，就會有更清晰的想法。
問題：重複且持續的流程。整個開發鏈中有許多耗時、重複的流程，這些任務不僅讓高技能的開發人員感到沮喪，還很容易出錯。
解決方法：將所有可能的流程全部自動化，像是測試、構建、部署等大部分手動工作，幾乎都可以完全自動化。自動化不但可確保過程中不出錯，也讓開發人員能夠繼續創造新軟體，而不是陷入被簡單任務綁住的循環中。
問題：遺留程式碼。如果現有系統中存在「遺留程式碼」，那麼自動測試該程式碼通常會是一個漫長而複雜的過程。
解決方法：重點在於權衡轉換遺留程式碼的利弊。任務仍然需要完成並合併，之後再手動進行測試。在這種情況下，也很值得探討一下連續整合是否為此專案的正解。
連續整合的入門和擴大應用
通常，企業或軟體開發團隊可能會從小處著手。這些小團隊可以處理孤立的程式碼部分，然後在某個「合併日」，將所有已完成的任務同時合併起來。這最適合具有非常明確的角色和任務的小型團隊。
然而，隨著團隊變得越來越大，合併日會迅速變成一項壓力大且耗時的任務，從而導致許多衝突、錯誤、問題。每個添加自己工作成果的開發人員都會使這個問題複雜化，因為很難找到發生衝突和錯誤的位置。
連續整合的支柱
連續整合以許多其他軟體最佳實踐方法為建置基礎，涵蓋自動化測試、構建自動化、版本控制、自動化部署等技術，而每個技術都有自己所涉及的哲學理念和工具生態系統，具體內容將在下文探討。
版本控制管理
版本控制是連續整合的重要支柱，妥善管理版本來源之後，將有助於使用相同程式碼庫的開發人員彼此良性溝通，順利解決他們之間的衝突。
自動化測試
任何軟體專案都需要進行徹底和反復的測試，這可能是非常耗時且重複的流程，因此一些工具已經被開發出來，能將測試流程自動化。這些測試工具會針對系統的特定部分自動執行測試使用案例，當開發人員將程式碼推送到儲存庫時，就會觸發啟動自動化測試。
構建自動化
構建通常被稱為目前發佈模組的快照，這些構建最終會透過許多種潛在管道分發給最終使用者，而連續整合工具可以簡化這個構建發佈的流程。構建自動化還可以將發佈設定為由某些事件觸發。例如，當一條新的程式碼被合併到程式碼庫的生產分支時，便會觸發自動將構建上傳到遠端伺服器的流程，以便使用者可以存取和下載它。
自動化部署
每個部署的過程都不同，具體取決於正在構建的內容。例如，自動化軟體會將網頁部署到 Web 服務器，而上一步所建立的構建則會自動複製到 Web 專案的 Web 伺服器，再上傳到商店做為應用程式更新，以及上傳到需要部署的任何其他管道。
連續整合是成功軟體開發的關鍵
連續整合很重要，因為它透過徹底、定期的測試，以及快速、準確的錯誤修復，創造了一個鼓勵協作的環境和更強大可靠的軟體，從而幫助敏捷開發團隊和企業實現他們的目標。