軟件度量風(fēng)險(xiǎn)評估探析以及決策支持

1、軟件度量風(fēng)險(xiǎn)評估探析以及決策支持摘要：軟件度量作為一個(gè)研究主題已經(jīng)存在了40多年，但是軟件度量并沒有真正進(jìn)入到軟件工程的主流。一個(gè)重要的原因是軟件度量不能解決軟件工程中最重要的需求，即在軟件生命周期中提供信息以支持定量的管理決策的制定。支持決策制定就意味著支持風(fēng)險(xiǎn)的評估和降低。然而，傳統(tǒng)度量方法通常是由基于回歸的模型驅(qū)動的，目標(biāo)是為了成本估算和缺陷預(yù)測，在分析并最小化風(fēng)險(xiǎn)方面提供的支持卻比較少。軟件度量需要使用各種度量指標(biāo)以建立管理決策支持工具，并結(jié)合軟件開發(fā)和測試的各個(gè)不同的方面，使管理者能夠在軟件生命周期中開展各種預(yù)測和評估活動。因此，軟件度量的關(guān)鍵在于因果關(guān)系建模、經(jīng)驗(yàn)軟件工程和多目標(biāo)決

2、策幫助。關(guān)鍵詞：軟件度量；風(fēng)險(xiǎn)評估；決策支持1軟件度量歷史回顧盡管軟件度量的第一本專著直到1976年才出版，可是軟件度量活動卻可以追溯到20世紀(jì)60年代中期。此時(shí)，代碼行度量已經(jīng)作為一種度量方式用來評價(jià)程序的效率和成本。事實(shí)上，軟件度量是一個(gè)公共詞匯，用來描述軟件工程中的各種度量活動。這些度量活動的范圍從產(chǎn)生軟件代碼的特征屬性到建模以預(yù)測軟件資源需求和軟件質(zhì)量。軟件度量的主題也包括定量的質(zhì)量控制和保證。既然軟件工程是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)型的學(xué)科，軟件度量就應(yīng)該在軟件工程中起到關(guān)鍵的作用。然而，軟件度量卻一直處在軟件工程的邊緣，有時(shí)甚至被誤解、錯(cuò)誤使用并遭到責(zé)備。軟件度量的理論和實(shí)踐往往步調(diào)不一致第一個(gè)關(guān)鍵

3、的度量是代碼行。直到現(xiàn)在，這個(gè)指標(biāo)仍然被用來度量程序員的生產(chǎn)效率。代碼行是度量軟件成本的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。事實(shí)上，早期基于代碼行的資源預(yù)測模型的形式就是：成本=f（代碼行）。在20世紀(jì)60年代后期，代碼行是度量程序質(zhì)量的基礎(chǔ)。1971年，Akiyama提出了基于回歸模型的單位缺陷密度（每千行代碼中缺陷的數(shù)量）來預(yù)測軟件的質(zhì)量。這個(gè)模型說明產(chǎn)品的規(guī)模和質(zhì)量以及成本是緊密相關(guān)的。基于這個(gè)模型，代碼行也被用來度量軟件的功能和復(fù)雜性。后來人們發(fā)現(xiàn)使用代碼行來度量程序的大小、功能和復(fù)雜性有著明顯的缺陷，因?yàn)榇a行是和語言相關(guān)的，匯編語言的代碼行在成本、功能和復(fù)雜性方面顯然不能和高級語言相比。此時(shí)，度量軟件的

4、可擴(kuò)展性、有效性、復(fù)雜性和功能也日益升溫并一直延續(xù)到今天。這些工作包括針對面向?qū)ο笳Z言這種新的范型的度量，為軟件度量建立理論基礎(chǔ)等等?？傊?，軟件度量包括：建立具體的度量和模型；在實(shí)踐中收集、管理并使用各種度量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)的質(zhì)量和資源預(yù)測方法一直延續(xù)到20世紀(jì)80年代早期，這些方法都基于同樣的一個(gè)假設(shè)，即軟件大小和復(fù)雜性的度量是關(guān)鍵的驅(qū)動，這些變化是由回歸方法決定的，由其它一些度量變量解釋。這些方法提供了一些有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，但是不能夠用作定量的管理和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測。例如，質(zhì)量預(yù)測所用到的基于回歸模型的形式是：缺陷密度（每千行代碼中缺陷的數(shù)量）=f（復(fù)雜性度量）。后來人們漸漸發(fā)現(xiàn)使用大小和復(fù)雜性

5、建立的模型不能準(zhǔn)確地預(yù)測缺陷，并且這些模型對于缺陷是如何引入的以及缺陷變量是如何影響缺陷總數(shù)等問題不能提供一致性的解釋?，F(xiàn)在考慮兩個(gè)問題：一個(gè)人在中飯時(shí)吃得很多，你能夠判定這個(gè)人在晚餐時(shí)也會吃得很多嗎？一個(gè)軟件在以前的版本中發(fā)現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，你能判定在以后的版本中也會發(fā)現(xiàn)很多錯(cuò)誤碼？直覺告訴我們對后一個(gè)問題回答“是”比對前一個(gè)問題回答“是”更合適一些。人們普遍認(rèn)為在一個(gè)軟件中錯(cuò)誤發(fā)生率很高的模塊在后續(xù)版本中發(fā)生的概率也會比較高。事實(shí)上經(jīng)驗(yàn)證據(jù)表明，這是一個(gè)無效的假設(shè)。研究證據(jù)表明，以前軟件版本中容易發(fā)生錯(cuò)誤的模塊在后續(xù)版本中發(fā)生錯(cuò)誤的概率往往比較低。相反，在后續(xù)版本中容易發(fā)生錯(cuò)誤的模塊在以前版本

6、中卻沒有發(fā)生錯(cuò)誤。為什么這個(gè)結(jié)果會顛覆以前經(jīng)典的錯(cuò)誤預(yù)測模型呢？關(guān)鍵原因是這些預(yù)測模型都基于以前版本錯(cuò)誤總數(shù)來替代質(zhì)量的度量。這些結(jié)果同樣也顛覆了很多軟件復(fù)雜性度量的工作。這些工作背后的理論依據(jù)是一個(gè)相同的假設(shè)，即離群模塊（軟件系統(tǒng)中數(shù)量比較少的卻占據(jù)了大量錯(cuò)誤的模塊）在軟件的以前版本和以后版本中都很容易發(fā)生錯(cuò)誤。人們通常假設(shè)這些模塊本質(zhì)上是復(fù)雜的，難以構(gòu)建。例如，Munson和Khosghoftaar指出：直覺告訴我們復(fù)雜的程序比簡單的程序更容易發(fā)生錯(cuò)誤。產(chǎn)生這個(gè)問題主要有3個(gè)方面的原因:一是僅僅使用錯(cuò)誤密度作為軟件復(fù)雜性的度量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的；二是忽視了軟件測試的作用，如果軟件的一個(gè)模塊在以前

7、版本中容易發(fā)生錯(cuò)誤，經(jīng)過測試和修復(fù)之后，在后續(xù)版本中發(fā)生錯(cuò)誤的概率會大大降低；三是沒有考慮操作性，一個(gè)簡單的模塊可能很少被使用但卻包含著很多錯(cuò)誤而且不容易被發(fā)現(xiàn)。因此，模型的建立應(yīng)該考慮到更多的因果關(guān)系。軟件度量的研究展望建立基于軟件度量的決策支持系統(tǒng)需要軟件度量領(lǐng)域人員的共同努力，軟件風(fēng)險(xiǎn)評估最終依賴于經(jīng)驗(yàn)的研究結(jié)果，包括一些重要的標(biāo)桿的研究。目前，越來越多的人投入到測試因果關(guān)系的假設(shè)和建立經(jīng)驗(yàn)值的范圍等經(jīng)驗(yàn)軟件工程研究領(lǐng)域。對于軟件管理者而言，追求定量風(fēng)險(xiǎn)管理決策支持以及工業(yè)界廣泛研究的工具和標(biāo)桿數(shù)據(jù)的活動會大大有利于軟件工程學(xué)科的發(fā)展。軟件度量的歷史確鑿地告訴我們，軟件度量的發(fā)展需要軟件

8、行業(yè)提供實(shí)際的數(shù)據(jù)和工具來實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)。軟件度量的最后一個(gè)挑戰(zhàn)是技術(shù)轉(zhuǎn)換。軟件度量的最終目標(biāo)是為軟件管理者提供風(fēng)險(xiǎn)評估和決策支持。軟件度量最終要給軟件管理者提供一個(gè)可靠的報(bào)告和推薦，而不是讓管理者去理解復(fù)雜的軟件度量技術(shù)與理論。結(jié)束語軟件度量研究和實(shí)踐幫助我們?yōu)檐浖こ探⒘艘粋€(gè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)，這是一個(gè)重要的成就。但是，經(jīng)典的基于統(tǒng)計(jì)的方法不能夠?yàn)楣芾碚咛峁Q策支持，未能達(dá)到軟件度量最重要的目標(biāo)。軟件度量領(lǐng)域迫切需要解決這個(gè)問題參考文獻(xiàn)：趙一鳴基于ISO質(zhì)量模型的軟件質(zhì)量評價(jià)方法J.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2002(4).李茜，凌輝.一組基于三級度量模型的面向?qū)ο蠖攘繙?zhǔn)則J.計(jì)算機(jī)科學(xué)，2001(3).朱鴻,金凌紫軟件質(zhì)量保障與測試M.北京：科學(xué)出版社,