軟件度量課件

1、第13章 軟件度量 軟件度量課件第13章 軟件度量 13.1 軟件度量軟件度量 13.2 面向規(guī)模的度量面向規(guī)模的度量 13.3 面向功能的度量面向功能的度量 13.4 軟件質(zhì)量的度量軟件質(zhì)量的度量 13.5 在軟件過程中集成度量數(shù)據(jù)在軟件過程中集成度量數(shù)據(jù) 13.6 小結(jié)小結(jié) 第13章 軟件度量 軟件度量課件13.1 13.1 軟軟 件件 度度 量量圖13.1 軟件度量面向規(guī)模的度量面向功能的度量面向個人的度量生產(chǎn)率度量產(chǎn)品質(zhì)量度量技術(shù)度量第13章 軟件度量 軟件度量課件 在軟件工程中，度量的方式分直接度量和間接度量兩種： (1) 直接度量：對過程的直接度量包括度量投入的成本、完成的工作量等

2、等；對產(chǎn)品的直接度量包括產(chǎn)生的代碼行數(shù)LOC、文檔的頁數(shù)、缺陷數(shù)/千代碼行、軟件執(zhí)行速度等等。第13章 軟件度量 軟件度量課件 (2) 間接度量：軟件的正確性、效率、可靠性、可維護性、可用性等難以直接度量。一般通過對其他項目直接度量的結(jié)果進行分析，獲取對本項目的間接度量結(jié)果。 軟件度量的內(nèi)涵及其種類可以參見圖13.1。 生產(chǎn)率度量主要集中在軟件工程過程的輸出；產(chǎn)品質(zhì)量度量反映產(chǎn)品滿足用戶需求的程度；技術(shù)度量主要集中在軟件的一些技術(shù)特性上(如復(fù)雜度、聚合度、耦合度等等)。從另一個方面看，面向規(guī)模的度量用以收集與直接度量有關(guān)的軟件工程輸出的信息和質(zhì)量信息；面向功能的度量提供直接度量的尺度；面向個人

3、的度量收集個人工作方式與效率方面的信息。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.2 13.2 面向規(guī)模的度量面向規(guī)模的度量表表13.1 13.1 面向規(guī)模的度量數(shù)據(jù)樣例面向規(guī)模的度量數(shù)據(jù)樣例項目名稱代碼行(KLOC)工作量(人月)成本(千元)文檔頁數(shù)錯誤(發(fā)布前)缺陷(一年內(nèi))人數(shù)項目112124168134293項目227262440321865項目32024331425664610501224365第13章 軟件度量 軟件度量課件 可以根據(jù)面向規(guī)模的基本度量數(shù)據(jù)作一些簡單的計算分析，進行面向規(guī)模的生產(chǎn)率、質(zhì)量和單位成本的間接度量，例如：生產(chǎn)率 = KLOC/人月質(zhì)量 = 錯誤數(shù)/KLOC單位

4、成本 = 成本數(shù) / KLOC第13章 軟件度量 軟件度量課件 堅持進行度量并記錄度量結(jié)果，可以積累組織的歷史數(shù)據(jù)財富。利用這樣的歷史數(shù)據(jù)，能夠更科學(xué)地把握自己的工程能力，對以后的工程項目作出更為精確的估算。以KLOC為基本度量單位的面向規(guī)模的度量曾經(jīng)發(fā)揮過很好的作用，但是也一直存在著爭議。爭議的焦點是千代碼行KLOC作為關(guān)鍵度量準則的合理性。使用KLOC作為關(guān)鍵度量準則已經(jīng)有大量的案例，并且許多著名的度量模型也直接以KLOC作為輸入；但是，這種方法明顯地不適應(yīng)采用非過程化語言進行開發(fā)的實踐，對于項目估算也存在一定的不便，因為在項目開發(fā)初期，也沒有現(xiàn)成的KLOC數(shù)據(jù)可用。隨著面向?qū)ο蠓椒ǖ膽?yīng)用

5、，也有人提出了以系統(tǒng)的對象數(shù)作為基本度量單位進行規(guī)模度量的方法。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.3 13.3 面向功能的度量面向功能的度量 面向功能的度量是對軟件和軟件開發(fā)過程的一種間接度量方法。這種方法并不把注意力集中在生產(chǎn)結(jié)果(KLOC)上，而是以未來軟件應(yīng)當(dāng)滿足的“功能性”、“實用性”作為度量的原始依據(jù)。因為“功能”不能直接度量，所以，必須通過其他直接的度量來導(dǎo)出。實用性要求在度量過程中被用作計算權(quán)值。面向功能的度量基本單位是“功能點”(FP)。計算方法參見圖13.2，計算過程中的各參數(shù)解釋如下：第13章 軟件度量 軟件度量課件 (1) 用戶輸入數(shù)(EI)：每個EI應(yīng)當(dāng)是面向不同應(yīng)

6、用的輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)有別于查詢數(shù)據(jù)，它們應(yīng)當(dāng)分別計數(shù)。 (2) 用戶輸出數(shù)(EO)：各個EO應(yīng)當(dāng)是為用戶提供的面向應(yīng)用的輸出數(shù)據(jù)。這里的輸出是指報表、屏幕信息、錯誤提示等等，報表中的各個數(shù)據(jù)項不再分別計數(shù)。 (3) 用戶查詢(EQ)：EQ是一種聯(lián)機輸入，它引發(fā)軟件以聯(lián)機方式產(chǎn)生某種即時響應(yīng)。每一種不同的查詢都要計數(shù)。第13章 軟件度量 軟件度量課件 (4) 內(nèi)部邏輯文件(ILF)：每一個邏輯主文件都應(yīng)當(dāng)計數(shù)。所謂的邏輯主文件，是指邏輯上的一組數(shù)據(jù)組合。它們可以是數(shù)據(jù)庫的一部分，也可以是一個單獨的文件。 (5) 外部接口(EIF)：對所有用來將信息傳送到另一個系統(tǒng)中或從另一系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的接口均

7、應(yīng)計數(shù)。第13章 軟件度量 軟件度量課件圖13.2 功能點度量的計算加權(quán)因子測量參數(shù)用戶輸入數(shù)用戶輸出數(shù)用戶查詢數(shù)內(nèi)部文件數(shù)外部接口數(shù)總計數(shù)值計數(shù)*346簡單 平均 復(fù)雜*457*346*71015*5710第13章 軟件度量 軟件度量課件 通過對軟件需求的分析，不難搜集到上述五類數(shù)據(jù)。之后就可以按照下式計算軟件的功能點總數(shù)：FP = 總計數(shù)值 0.65+0.01Fi 其中，“總計數(shù)值”是根據(jù)圖13.2所計算出來的原始功能點數(shù)；Fi 是按照表13.2計算出來的系統(tǒng)難度系數(shù)。i的取值從114。SUM( )是求和函數(shù)。求得了FP值之后，就可以以它為基礎(chǔ)，通過簡單的計算，結(jié)合一些歷史數(shù)據(jù)，間接地度量

8、出軟件的生產(chǎn)率、質(zhì)量和其他一些屬性。例如：第13章 軟件度量 軟件度量課件(1) 軟件質(zhì)量：每個功能點(FP)的缺陷數(shù)。(2) 平均成本：每個功能點(FP)的成本。(3) 文檔規(guī)模：每個功能點(FP)的文檔頁數(shù)。(4) 生產(chǎn)率：每個人月完成的功能點(FP)數(shù)。第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.2 13.2 計算項目功能點數(shù)的難度校正系數(shù)值計算項目功能點數(shù)的難度校正系數(shù)值Fi權(quán)值數(shù)據(jù)難度因素Fi描述沒有影響偶有影響輕微影響平均影響較大影響嚴重影響1. 系統(tǒng)需要可靠的備份與復(fù)原嗎0123452. 需要數(shù)據(jù)通信嗎0123453. 有分布式處理功能嗎0123454. 性能很關(guān)鍵嗎0123455

9、. 系統(tǒng)是否運行在既存的、高度實用化的操作系統(tǒng)環(huán)境中012345第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.2 13.2 計算項目功能點數(shù)的難度校正系數(shù)值計算項目功能點數(shù)的難度校正系數(shù)值6. 系統(tǒng)是否需要聯(lián)機數(shù)據(jù)項0123457. 聯(lián)機數(shù)據(jù)項是否要多屏幕切換0123458. 需要聯(lián)機更新主文件嗎0123459. 輸入/輸出、文件、查詢是否復(fù)雜01234510. 內(nèi)部處理復(fù)雜嗎01234511. 代碼是否要設(shè)計成可復(fù)用的01234512. 設(shè)計中需要包括轉(zhuǎn)換和安裝嗎01234513. 系統(tǒng)設(shè)計是否要支持多次安裝01234514. 應(yīng)用設(shè)計是否要方便用戶修改012345第13章 軟件度量 軟件度量課

10、件 功能點度量方法最適合于數(shù)據(jù)處理類軟件的度量。它充分考慮了“數(shù)據(jù)域”需求對功能點的影響，但是對“功能域”、“控制域”需求對功能點的影響沒有考慮。不過，對它進行擴充之后，也可以應(yīng)用于嵌入式軟件、復(fù)雜計算軟件和實時控制類軟件的功能度量?！疤卣鼽c”(FPs，F(xiàn)eature Points)度量方法就是一種擴充的功能點度量方法，適用于針對復(fù)雜計算軟件進行功能度量。第13章 軟件度量 軟件度量課件 在計算特征點的時候，首先按照上面計算功能點的方法對數(shù)據(jù)域度量參數(shù)進行加權(quán)計數(shù)。此外，特征點還要對軟件的“算法”(一個特定計算機程序中包含的有界的計算問題)特征進行計數(shù)。計算特征點的方法如圖13.3所示。 從圖

11、13.3中可見，特征點度量的計算增加了“算法數(shù)”這一度量參數(shù)。具體的計算公式和功能點方法完全相同。第13章 軟件度量 軟件度量課件測量參數(shù)用戶輸入數(shù)用戶輸出數(shù)用戶查詢數(shù)內(nèi)部文件數(shù)外部接口數(shù)總計數(shù)值計數(shù)*4加權(quán)因子加權(quán)計數(shù)*5*4*7*7算法數(shù)*3圖13.3 特征點度量的計算 第13章 軟件度量 軟件度量課件 Boeing提出了另一個專門用來對實時系統(tǒng)和工程產(chǎn)品進行功能度量的功能點擴展方法。它的特點是把數(shù)據(jù)域、功能域、行為域集成起來考慮，因此被稱為3D功能點度量。這三個域的特性參數(shù)被計算、定量并被變換成度量值，以提供軟件的功能指標。關(guān)于3D功能點度量的具體算法，可參考有關(guān)資料。 LOC和FP都可

12、以用作軟件度量的基本單位，很多研究者試圖將FP和LOC聯(lián)系起來考慮。代碼行和功能點度量之間的關(guān)系依賴于設(shè)計的質(zhì)量和實現(xiàn)軟件所用的程序設(shè)計語言。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表13.3列舉出了在不同的程序設(shè)計語言中建造一個功能點平均所需要的代碼行數(shù)的一個粗略估算。第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.3 13.3 代碼行代碼行-FP-FP粗算粗算程序設(shè)計語言LOC/FP 平均值程序設(shè)計語言LOC/FP 平均值匯編語言320面向?qū)ο笳Z言30C128第四代語言(4GLs)20Cobol105代碼生成器15Fortran105電子表格6Pascal90圖形語言(圖標)4Ada70 第13章 軟件度量 軟件度量課件

13、13.4 13.4 軟件質(zhì)量的度量軟件質(zhì)量的度量 軟件的質(zhì)量定義為“與軟件產(chǎn)品滿足規(guī)定的和隱含的需求能力有關(guān)的特征或特性的全體”(ANSI / IEEE Std 729-1983)。軟件的質(zhì)量特性可以定義為一種層次模型。ISO9000標準，中國國家軟件產(chǎn)品標準中都對軟件的質(zhì)量及其度量要素進行了規(guī)定和描述。 開發(fā)高質(zhì)量的軟件是所有開發(fā)者的共同愿望。如何評價、度量、控制軟件質(zhì)量是軟件工程領(lǐng)域中極端重要的問題。軟件質(zhì)量包括軟件過程質(zhì)量(即過程能力)和軟件產(chǎn)品質(zhì)量兩個范疇。這里主要討論軟件產(chǎn)品質(zhì)量的度量。第13章 軟件度量 軟件度量課件 軟件產(chǎn)品的質(zhì)量度量是一種保護性活動，貫穿于軟件工程過程的始終。產(chǎn)

14、品交付之前的質(zhì)量度量為評價設(shè)計、編碼、測試工作的好壞提供了一個量化的根據(jù)。這一階段的質(zhì)量度量包括程序復(fù)雜性度量、模塊有效性度量等等；軟件交付之后，在運行維護階段進行的度量主要關(guān)注軟件中殘存的差錯數(shù)(反映可靠性)和系統(tǒng)的可維護性方面。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.4.1 13.4.1 影響軟件質(zhì)量的因素影響軟件質(zhì)量的因素 軟件質(zhì)量是一個多因素的復(fù)雜混合，這些因素隨著不同的應(yīng)用和需要它們的用戶而變化。概括地說，可以從三個方面來評估軟件質(zhì)量，即產(chǎn)品的運行(使用)、產(chǎn)品的修正(變更)和產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移(移植)，如圖13.4所示。 人們往往采用分層的結(jié)構(gòu)來定義軟件的質(zhì)量模型(如圖13.5所示)。頂層定

15、義基本質(zhì)量特征，比如正確性、可靠性等等；這些特征分別由下一層的子特性來定義和度量；子特性在必要時又可以由它的下級子特性描述和度量。第13章 軟件度量 軟件度量課件正確性可靠性可用性完整性功效產(chǎn)品運行產(chǎn)品修正產(chǎn)品變遷可維護性靈活性可測試性可移植性可復(fù)用性可互操作性圖13.4 基于McCall模型的軟件質(zhì)量因素 第13章 軟件度量 軟件度量課件圖13.5 McCall質(zhì)量度量模型框架頂層質(zhì)量特性集合質(zhì)量評價準則質(zhì)量評價準則質(zhì)量評價準則決定產(chǎn)品質(zhì)量的軟件屬性面向管理觀點的產(chǎn)品質(zhì)量特征度量度量度量定量化地度量軟件屬性第13章 軟件度量 軟件度量課件 按照ISO/TC97/SC7/WG3/1985-1-

16、30/N382，軟件質(zhì)量模型也由三層結(jié)構(gòu)組成： 高層(Top Level)：軟件質(zhì)量需求評價準則(SQRC)； 中層(Mid Level)：軟件質(zhì)量設(shè)計評價準則(SQDC)； 低層(Low Level)：軟件質(zhì)量度量評價準則(SQMC)。 ISO組織認為，應(yīng)對質(zhì)量模型的高層建立國際標準，以便于在國際范圍內(nèi)推行軟件質(zhì)量管理(SQM)技術(shù)。中層的21項質(zhì)量屬性只作為推薦，不作為標準；而低層可由使用者自行確定。具體數(shù)據(jù)如下：第13章 軟件度量 軟件度量課件 SQRC：功能性、可靠性、可維護性、效率、可使用性、可移植性。 SQDC：適合性、準確性、互用性、依從性、安全性、成熟性、容錯性、可恢復(fù)性、可

17、理解性、可學(xué)習(xí)性、可操作性、時間特性、資源特 性、可分析性、可變更性、穩(wěn)定性、可測試性、適 應(yīng)性、可安裝性、一致性、可替換性。 SQMC：軟件開發(fā)組織根據(jù)自己的需要自行定義。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.4.2 13.4.2 軟件質(zhì)量度量軟件質(zhì)量度量 從軟件質(zhì)量的定義中就可以看出，度量軟件質(zhì)量的標準是用戶對軟件的需求，不符合需求的軟件就不具備質(zhì)量。在標準的軟件工程過程中，定義了一系列的開發(fā)準則，用來指導(dǎo)軟件人員用工程化的方法來開發(fā)軟件，如果不遵循這些準則，軟件質(zhì)量就得不到保證。質(zhì)量定義中所提到的“需求”，既包括已經(jīng)明確定義了的需求，又包括隱含的需求。因此，軟件的可擴充性、可維護性就成了

18、支持實現(xiàn)隱含需求的、十分重要的質(zhì)量指標。度量軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，除了要嚴格度量最終產(chǎn)品的質(zhì)量之外，還應(yīng)當(dāng)包含對需求分析產(chǎn)品、設(shè)計產(chǎn)品、編碼產(chǎn)品、測試產(chǎn)品等所有軟件工作產(chǎn)品的全面度量。第13章 軟件度量 軟件度量課件 軟件質(zhì)量的定性、定量度量，可以在開發(fā)過程中，結(jié)合針對各項技術(shù)產(chǎn)品的度量來進行。比如對需求分析產(chǎn)品的完備性，設(shè)計產(chǎn)品對需求項的覆蓋程度，編碼產(chǎn)品對設(shè)計的實現(xiàn)情況，測試用例對需求項的覆蓋情況，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，模塊的聚合度、耦合度情況的度量，都可以作為間接的質(zhì)量度量方法。在產(chǎn)品交付之后，也可以對產(chǎn)品質(zhì)量進行事后評估。這時主要度量對象是通過搜集用戶反饋信息得到的產(chǎn)品中殘存的缺陷數(shù)。 在許

19、多軟件質(zhì)量度量方法中，使用最廣泛的是事后度量或驗收度量，它包括對產(chǎn)品的正確性、可維護性、完整性和可用性的度量。Cilb提出了這些質(zhì)量指標的定義和度量方法。第13章 軟件度量 軟件度量課件 (1) 正確性：軟件是否能正確地執(zhí)行所要求的功能?？梢杂萌毕輸?shù)/KLOC來度量；在產(chǎn)品交付后，根據(jù)標準的時間周期(一般為一年)，按照反饋的用戶報告中的缺陷數(shù)進行度量。 (2) 可維護性：利用平均變更時間MTTC(Mean Time To Change)間接度量軟件的可維護性。第13章 軟件度量 軟件度量課件 (3) 完整性：這個屬性反映軟件系統(tǒng)抗拒針對它的安全攻擊(事故或人為)的能力。完整性 = (1危險性(

20、1安全性)其中，危險性指一定時間內(nèi)特定攻擊發(fā)生的概率，安全性是排除特定類型攻擊的概率。兩者都可以從估算或歷史數(shù)據(jù)中得出。 (4) 可用性：即“用戶友好性”?？梢詮乃膫€角度度量：學(xué)習(xí)應(yīng)用軟件所花費的代價；為達到有效使用軟件所花費的時間；使用軟件帶來的生產(chǎn)率凈增值；通過問卷調(diào)查得到的用戶的主觀評價。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.5 13.5 在軟件過程中集成度量數(shù)據(jù)在軟件過程中集成度量數(shù)據(jù) 通過對軟件生產(chǎn)率和軟件質(zhì)量的度量，管理者能夠建立改進軟件工程過程的目標。改進軟件工程過程將對整個開發(fā)組織的工作產(chǎn)生直接的影響。從另一個角度來看，只有充分地了解工作能力的現(xiàn)狀，才有可能確立正確的改進目標。

21、因此，為了持續(xù)發(fā)展，必須通過對能力、效率、質(zhì)量的度量進行度量數(shù)據(jù)的收集、計算與分析，并且將歷史度量數(shù)據(jù)、當(dāng)前度量數(shù)據(jù)進行集成，建立工程過程的“度量基線”，利用基線來評估各類改進工作的效用，估算新項目的規(guī)模、工作量、預(yù)測成本、質(zhì)量指標。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.5.1 13.5.1 建立基線建立基線 軟件項目的管理者經(jīng)常要考慮解決諸如進行有意義的項目估算、生產(chǎn)高質(zhì)量的軟件、保證按時交付產(chǎn)品之類的問題。這時他們當(dāng)然需要了解“以前類似項目的估算結(jié)果是什么？”、“影響軟件質(zhì)量的主要問題在哪里？”和“本組織的實際生產(chǎn)效率究竟有多高？”等情況。如果他們在軟件工程中使用了度量，搜集了以前的度量數(shù)

22、據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行集成整合，建立了項目的“度量基線”數(shù)據(jù)庫，就能夠為解決上述問題起到積極的作用。度量數(shù)據(jù)的收集使得一個軟件開發(fā)組織能夠調(diào)整自身的軟件工程過程，以排除那些對軟件開發(fā)有重大影響的錯誤產(chǎn)生的根源。第13章 軟件度量 軟件度量課件 在項目級和技術(shù)級，軟件度量能夠提供立竿見影的好處。軟件設(shè)計完成之后，大多數(shù)開發(fā)人員都希望能夠了解哪些用戶需求可能會變更？系統(tǒng)中哪些模塊可能會容易出錯？對每一個模塊的測試要進行到什么程度？在測試開始時能夠預(yù)計到將會出現(xiàn)多少特定類型的錯誤？如果在以前的工作實踐中收集到了相關(guān)的度量數(shù)據(jù)并把它們當(dāng)作估算的指南來使用，就能夠確定這些問題的答案。 度量基線由以往的軟件開

23、發(fā)項目收集到的度量數(shù)據(jù)構(gòu)成。有人將其稱之為“數(shù)字化的經(jīng)驗”。為了有助于估算、計劃和質(zhì)量控制，納入基線的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有如下的屬性：第13章 軟件度量 軟件度量課件 (1) 數(shù)據(jù)必須是精確的、合理的。 (2) 數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)來自盡可能多的項目。 (3) 對于所有稱為數(shù)據(jù)搜集對象的項目，對“代碼行”、“功能點”等基本度量單位的解釋都應(yīng)當(dāng)是一致的。 (4) 在應(yīng)用基線數(shù)據(jù)時，必須保證類型的匹配。比如，來自批處理項目的基線數(shù)據(jù)就不能用來指導(dǎo)針對實時項目的估算。 建立基線，實際上就是集成了已有的度量數(shù)據(jù)。第13章 軟件度量 軟件度量課件13.5.2 13.5.2 度量數(shù)據(jù)的收集、計算和評價度量數(shù)據(jù)的收集、計算和評

24、價圖13.6 度量收集的過程軟件工程過程軟件數(shù)據(jù)收集度量計算管理者技術(shù)人員數(shù)據(jù)評價第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.4 13.4 面向規(guī)模的度量面向規(guī)模的度量生產(chǎn)率和成本的度量數(shù)據(jù)項生產(chǎn)率和成本的度量數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項單位樣本數(shù)據(jù)項目名字母數(shù)字Proj_1輸出KLOC/人月0.905全部維護代碼的成本元/KLOC22514除去復(fù)用代碼的成本元/KLOC24028經(jīng)歷時間月/KLOC1.0文檔頁/KLOC30文檔頁/人月10文檔元/頁739第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.5 13.5 面向規(guī)模的度量面向規(guī)模的度量質(zhì)量的度量數(shù)據(jù)項質(zhì)量的度量數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項單 位樣本數(shù)據(jù)錯誤數(shù)錯誤數(shù)/KLOC13.0錯誤成本元/錯誤376出錯維護/總維護量比率0.36修改維護/總維護量比率0.64維護工作量/開發(fā)工作量比率1.15第13章 軟件度量 軟件度量課件表表13.6 13.6 面向功能的度量面向功能的度量名 稱描 述單 位樣本數(shù)據(jù)功能點數(shù)計算未校正的功能點 37