《軟件工程》第十章學(xué)習(xí)輔導(dǎo)

1、軟件工程第十章學(xué)習(xí)輔導(dǎo)軟件質(zhì)量，是貫穿軟件生存期的一個(gè)極為重要的問(wèn)題。是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中所使用的各種開(kāi)發(fā) 技術(shù)和驗(yàn)證方法的最終體現(xiàn)。因此，在軟件生存期中要特別重視質(zhì)量的保證，以生成高質(zhì)量 的軟件產(chǎn)品。軟件質(zhì)量的概念軟件質(zhì)量的定義軟件質(zhì)量為“所有描述計(jì)算機(jī)軟件優(yōu)秀程度的特性的組合”。也就是說(shuō)，為滿足軟件的 各項(xiàng)精確定義的功能、性能需求，符合文檔化的開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，需要相應(yīng)地給出或設(shè)計(jì)一些質(zhì)量 特性及其組合，作為在軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)中的重要考慮因素。如果這些質(zhì)量特性及其組合都能 在產(chǎn)品中得到滿足，則這個(gè)軟件產(chǎn)品質(zhì)量就是高的。軟件質(zhì)量反映了以下三方面的問(wèn)題：（1）軟件需求是度量軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)。不符合需求的軟件就

2、不具備質(zhì)量。（2）在各種標(biāo)準(zhǔn)中定義了一些開(kāi)發(fā)準(zhǔn)則，用來(lái)指導(dǎo)軟件人員用工程化的方法來(lái)開(kāi)發(fā)軟 件。如果不遵守這些開(kāi)發(fā)準(zhǔn)則，軟件質(zhì)量就得不到保證。（3）往往會(huì)有一些隱含的需求沒(méi)有明確地提出來(lái)。例如，軟件應(yīng)具備良好的可維護(hù)性。 如果軟件只滿足那些精確定義了的需求而沒(méi)有滿足這些隱含的需求，軟件質(zhì)量也不能保證。軟件質(zhì)量是各種特性的復(fù)雜組合。它隨著應(yīng)用的不同而不同，隨著用戶提出的質(zhì)量要求 不同而不同。因此，有必要討論各種質(zhì)量特性，以及評(píng)價(jià)質(zhì)量的準(zhǔn)則。軟件質(zhì)量特性軟件質(zhì)量特性，反映了軟件的本質(zhì)。討論一個(gè)軟件的質(zhì)量，問(wèn)題最終要?dú)w結(jié)到定義軟件 的質(zhì)量特性。而定義一個(gè)軟件的質(zhì)量，就等價(jià)于為該軟件定義一系列質(zhì)量特性。

3、人們通常用軟件質(zhì)量模型來(lái)描述影響軟件質(zhì)量的特性。已有多種有關(guān)軟件質(zhì)量的模型。 它們共同的特點(diǎn)是把軟件質(zhì)量特性定義成分層模型。在這種分層的模型中，最基本的叫做基 本質(zhì)量特性，它可以由一些子質(zhì)量特性定義和度量。二次特性在必要時(shí)又可由它的一些子質(zhì) 量特性定義和度量。下面是幾個(gè)影響較大的軟件質(zhì)量模型。（1）McCall 質(zhì)量模型這是McCall等人于1979年提出的軟件質(zhì)量模型。其軟件質(zhì)量概念基于11個(gè)特性之上。而這 11 個(gè)特性分別面向軟件產(chǎn)品的運(yùn)行、修正、轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步，McCall等給出了一個(gè)三層次式模型的框架。McCall等認(rèn)為，特性是軟件質(zhì)量的反映，軟件屬性可用做評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，定量化地度量軟件屬性

4、可知軟件質(zhì)量的優(yōu)劣。McCall 等人的質(zhì)量特性定義如下：正確性 在預(yù)定環(huán)境下，軟件滿足設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明及用戶預(yù)期目標(biāo)的程度。它要求軟件沒(méi)有錯(cuò) 誤?？煽啃?軟件按照設(shè)計(jì)要求，在規(guī)定時(shí)間和條件下不出故障，持續(xù)運(yùn)行的程度。效率 為了完成預(yù)定功能，軟件系統(tǒng)所需的計(jì)算機(jī)資源的多少。完整性 為了某一目的而保護(hù)數(shù)據(jù)，避免它受到偶然的，或有意的破壞、改動(dòng)或遺失 的能 力。可使用性 對(duì)于一個(gè)軟件系統(tǒng)，用戶學(xué)習(xí)、使用軟件及為程序準(zhǔn)備輸入和解釋輸出所需工作 量的大小?？删S護(hù)性 為滿足用戶新的要求，或當(dāng)環(huán)境發(fā)生了變化，或運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了新的錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)一 個(gè)已投入運(yùn)行的軟件進(jìn)行相應(yīng)診斷和修改所需工作量的大小?？蓽y(cè)試性 測(cè)試軟

5、件以確保其能夠執(zhí)行預(yù)定功能所需工作量的大小。靈活性 修改或改進(jìn)一個(gè)已投入運(yùn)行的軟件所需工作量的大小?？梢浦残?將一個(gè)軟件系統(tǒng)從一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或環(huán)境移植到另一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或環(huán)境 中 運(yùn)行時(shí)所需工作量的大小。復(fù)用性 一個(gè)軟件（或軟件的部件）能再次用于其它應(yīng)用（該應(yīng)用的功能與此軟件或軟件 部件的所完成的功能有聯(lián)系）的程度?；ミB性 連接一個(gè)軟件和其他系統(tǒng)所需工作量的大小。如果這個(gè)軟件要聯(lián)網(wǎng)，或與其 他系 統(tǒng)通信，或要把其他系統(tǒng)納入到自己的控制之下，必須有系統(tǒng)間的接口，使之可以聯(lián)結(jié)?；?連性很重要。它又稱(chēng)相互操作性。通常，對(duì)以上各個(gè)質(zhì)量特性直接進(jìn)行度量是很困難的，在有些情況下甚至是不可能的。 因此，Mc

6、Call定義了一些評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，使用它們對(duì)反映質(zhì)量特性的軟件屬性分級(jí)，以此來(lái)估 計(jì)軟件質(zhì)量特性的值。軟件屬性一般分級(jí)范圍從0（最低）到 10（最高）。各評(píng)價(jià)準(zhǔn)則定義 如下。（2）ISO 的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)模型按照ISO/TC97/SC7/WG3 / 1985-1-30 /N382，軟件質(zhì)量度量模型由三層組成：高層、 中層和低層dSO的三層次模型來(lái)自McCall等人的模型。高層、中層和低層分別對(duì)應(yīng)于McCall 模型中的特性、度量準(zhǔn)則和度量。（3）上海軟件中心（SSC）的軟件質(zhì)量度量模型在SSC模型中，采用了與IS0/IEC9126相同的6個(gè)質(zhì)量特性，它們分別是功能性（正 確性）、可靠性、易使用性、效率

7、、可維護(hù)性和可移植性。同時(shí)設(shè)置了22 個(gè)質(zhì)量子特性，是 參照 McCall 模型定義的。包括精確性（準(zhǔn)確性）、健壯性（容錯(cuò)性）、安全性、完備性、一 致性、通信有效性（在執(zhí)行功能時(shí)，使用最少通信資源的的程度）、設(shè)備有效性（為實(shí)現(xiàn)某 一功能，提供使用最少設(shè)備，包括存儲(chǔ)設(shè)備和外部設(shè)備資源的程度）、執(zhí)行有效性（執(zhí)行效 率）操作性、培訓(xùn)性（易訓(xùn)練性）、可追蹤性、可見(jiàn)性（自檢性）、硬件系統(tǒng)無(wú)關(guān)性（機(jī)器獨(dú) 立性）、軟件系統(tǒng)無(wú)關(guān)性（軟件獨(dú)立性）、可擴(kuò)充性、產(chǎn)品文檔完備性、公用性（提供使用協(xié) 議、例程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口標(biāo)準(zhǔn)的程度。包括數(shù)據(jù)共享性和通信共享性）、清晰性（提供不 復(fù)雜、可理解的方式對(duì)程序結(jié)構(gòu)做出清晰明

8、了的描述的程度）、模塊性、簡(jiǎn)單性、自描述性、 結(jié)構(gòu)性。軟件質(zhì)量特性之間的競(jìng)爭(zhēng)在軟件的質(zhì)量特性與質(zhì)量特性之間、質(zhì)量特性與質(zhì)量子特性之間存在著有利的影響和不 利的影響。例如，由于效率的要求，應(yīng)盡可能采用匯編語(yǔ)言。但是用匯編語(yǔ)言編制出的程序， 可靠性、可移植性以及可維護(hù)性都很差。軟件質(zhì)量的度量和評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的度量為了在軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的過(guò)程中，定量地評(píng)價(jià)軟件的質(zhì)量，必須對(duì)軟件質(zhì)量特性進(jìn)行度 量，以測(cè)定軟件具有要求質(zhì)量特性的程度。軟件質(zhì)量特性度量有兩類(lèi)：預(yù)測(cè)型和驗(yàn)收型。預(yù)測(cè)度量是利用定量的或定性的方法，對(duì)軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)值進(jìn)行估計(jì)，以得到軟件質(zhì)量 的比較精確的估算值。它是用在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的。而驗(yàn)收度量則

9、是在軟件開(kāi)發(fā)各階段的檢 查點(diǎn)，對(duì)軟件的要求質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)性檢查的具體評(píng)價(jià)值，它可以看成是對(duì)預(yù)測(cè)度量的一種確 認(rèn)，是對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的預(yù)測(cè)進(jìn)行評(píng)價(jià)。預(yù)測(cè)度量有兩種。第一種叫做尺度度量，這是一種定量度量。它適用于一些能夠直接度 量的特性，一般它作為相對(duì)量進(jìn)行度量。第二種叫做二元度量，這是一種定性度量。它適用 于一些只能間接度量的特性。軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)定量地評(píng)價(jià)軟件的質(zhì)量，目前還不能精確地做到。一般采取由若干（610 ）位軟件專(zhuān) 家進(jìn)行打分來(lái)評(píng)價(jià)。這些軟件專(zhuān)家應(yīng)是富有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目帶頭人。軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)分兩步走。1）評(píng)分對(duì)每一階段要達(dá)到的質(zhì)量指標(biāo)（質(zhì)量特性目標(biāo)值或標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)開(kāi)列/建立度量工作表， 在表中，以提問(wèn)

10、題方式，列出在某一階段為實(shí)現(xiàn)某一質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)。所以它也 可稱(chēng)為檢查表。特別地，有些檢查表是針對(duì)子系統(tǒng)或模塊的。為了回答度量工作表上的問(wèn)題，必須積累原始資料。最重要的原始資料是在軟件定義與 開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段提供的文檔。其次是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中積累的各種數(shù)據(jù)，特別是對(duì)出錯(cuò)數(shù)據(jù)的記 錄。評(píng)分主要是依據(jù)軟件實(shí)際成果進(jìn)行的、由于軟件使用環(huán)境不同，使用目的不同，各人打分會(huì) 有一定差別。（2）分析結(jié)果根據(jù)評(píng)分的結(jié)果，對(duì)照評(píng)價(jià)指標(biāo)，檢查某個(gè)質(zhì)量特性是否達(dá)到了要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如果某個(gè) 質(zhì)量特性不符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就應(yīng)當(dāng)分析這個(gè)質(zhì)量特性，找出為什么達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的原因。分析原因應(yīng)該自頂向下進(jìn)行。按系統(tǒng)級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、

11、模塊級(jí)逐步分析。軟件質(zhì)量保證10.3.1 質(zhì)量保證的概念質(zhì)量保證是為保證產(chǎn)品和服務(wù)充分滿足消費(fèi)者要求的質(zhì)量而進(jìn)行的有計(jì)劃、有組織的活 動(dòng)。質(zhì)量保證是面向消費(fèi)者的活動(dòng)，是為了使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)用戶要求的功能，站在用戶立場(chǎng)上來(lái) 掌握產(chǎn)品質(zhì)量的。這種觀點(diǎn)也適用于軟件的質(zhì)量保證。軟件的質(zhì)量保證就是向用戶及社會(huì)提供滿意的高質(zhì)量的產(chǎn)品。軟件的質(zhì)量保證活動(dòng)也和 一般的質(zhì)量保證活動(dòng)一樣，是確保軟件產(chǎn)品從誕生到消亡為止的所有階段的質(zhì)量的活動(dòng)。即 為了確定、達(dá)到和維護(hù)需要的軟件質(zhì)量而進(jìn)行的所有有計(jì)劃、有系統(tǒng)的管理活動(dòng)。軟件質(zhì)量保證的主要任務(wù)為了提高軟件的質(zhì)量和軟件的生產(chǎn)率，軟件質(zhì)量保證的主要任務(wù)大致可歸結(jié)為8 點(diǎn)。（1）

12、用戶要求定義：軟件質(zhì)量保證人員必須熟練掌握正確定義用戶要求的技術(shù)，包括熟練 使用和指導(dǎo)他人使用定義軟件需求的支持工具。必須十分重視領(lǐng)導(dǎo)全體開(kāi)發(fā)人員收集和積累 有關(guān)用戶業(yè)務(wù)領(lǐng)域的各種業(yè)務(wù)的資料和技術(shù)技能。（2）力爭(zhēng)不重復(fù)勞動(dòng)：利用已有軟件成果是提高軟件質(zhì)量和軟件生產(chǎn)率的重要途徑。為此， 不要只考慮如何開(kāi)發(fā)新軟件，而首先應(yīng)考慮哪些既有軟件可以復(fù)用，并在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，隨時(shí) 考慮所生產(chǎn)軟件的復(fù)用性。（3）掌握開(kāi)發(fā)新軟件的方法：對(duì)開(kāi)發(fā)新軟件的方法已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索和積累，最普遍 公認(rèn)的成功方法就是軟件工程學(xué)方法。標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)方法論、工具化等都屬此列。應(yīng)當(dāng)在開(kāi) 發(fā)新軟件的過(guò)程中大力使用和推行軟件工程學(xué)中所介紹

13、的開(kāi)發(fā)方法和工具。（4）組織外部力量協(xié)作：一個(gè)軟件自始至終由同一軟件開(kāi)發(fā)單位來(lái)開(kāi)發(fā)也許是最理想 的。但在現(xiàn)實(shí)中常常難以做到。因此需要改善對(duì)外部協(xié)作部門(mén)的開(kāi)發(fā)管理。必須明確規(guī)定進(jìn) 度管理、質(zhì)量管理、交接檢查、維護(hù)體制等各方面的要求，建立跟蹤檢查的體制。（5）排除無(wú)效勞動(dòng)：最大的無(wú)效勞動(dòng)是因需求規(guī)格說(shuō)明有誤、設(shè)計(jì)有誤而造成的返工。 定量記錄返工工作量，收集和分析返工勞動(dòng)花費(fèi)的數(shù)據(jù)非常重要。另一種較大的無(wú)效勞動(dòng)是 重復(fù)勞動(dòng)，即相似的軟件在幾個(gè)地方同時(shí)開(kāi)發(fā)。這多是因軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃不當(dāng)，或者開(kāi)發(fā)信息 不流暢造成的。為此，要建立互相交流、信息往來(lái)通暢、具橫向交流特征的信息流通網(wǎng)。（6）發(fā)揮每個(gè)開(kāi)發(fā)者的能力：

14、軟件生產(chǎn)是人的智能生產(chǎn)活動(dòng)，它依賴(lài)于人的能力和開(kāi) 發(fā)組織團(tuán)隊(duì)的能力。開(kāi)發(fā)者必須有學(xué)習(xí)各專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)知識(shí)、生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)的能動(dòng)性。管 理者或產(chǎn)品服務(wù)者要制定技術(shù)培訓(xùn)計(jì)劃、技術(shù)水平標(biāo)準(zhǔn)，以及適用于將來(lái)需要的中長(zhǎng)期技術(shù) 培訓(xùn)計(jì)劃。（7）提高軟件開(kāi)發(fā)的工程能力：要想生產(chǎn)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品必須有高水平的軟件工 程能力。即在軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境或軟件工具箱的支持下，運(yùn)用先進(jìn)的開(kāi)發(fā)技術(shù)、工具和管理方法 開(kāi)發(fā)軟件的能力。（8）提高計(jì)劃和管理質(zhì)量：對(duì)于大型軟件項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，提高工程項(xiàng)目管理能力極其重要。 提高管理能力的方法是重視和強(qiáng)化項(xiàng)目開(kāi)發(fā)初期計(jì)劃階段的項(xiàng)目計(jì)劃評(píng)價(jià)，計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中 及計(jì)劃完成報(bào)告的評(píng)價(jià)。將評(píng)價(jià)、評(píng)審工作

15、在工程實(shí)施之前就列入整個(gè)開(kāi)發(fā)工程的工程計(jì)劃 之中。正確地評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)計(jì)劃和實(shí)施結(jié)果，不僅可以提高軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理的精確度，還可以 積累項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)資料，提高日后進(jìn)行項(xiàng)目預(yù)算的精確度。所以對(duì)“計(jì)劃”的質(zhì)量管理非常 重要。質(zhì)量保證與檢驗(yàn)（1）檢驗(yàn)在質(zhì)量保證中的作用軟件質(zhì)量必須在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中加以保證。如果工程能力不夠，或者由于各種失誤導(dǎo) 致產(chǎn)生軟件差錯(cuò)，其結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生軟件失效。為了確保每個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的質(zhì)量，防止把軟件差 錯(cuò)傳遞到下一個(gè)過(guò)程，必須進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的目的有兩個(gè)。其一是切實(shí)搞好開(kāi)發(fā)階段的管理，檢查各開(kāi)發(fā)階段的質(zhì)量保證活動(dòng) 開(kāi)展得如何；其二是預(yù)先防止軟件差錯(cuò)給用戶造成損失。（2）各個(gè)開(kāi)發(fā)階段

16、中的檢驗(yàn)為了切實(shí)做好質(zhì)量保證，要在軟件開(kāi)發(fā)工程的各個(gè)階段實(shí)施檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的實(shí)施有兩種形 式：實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)（即白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試）和鑒定?？稍诟鏖_(kāi)發(fā)階段中結(jié)合起來(lái)使用。軟件質(zhì)量保證體系軟件的質(zhì)量保證活動(dòng)，是涉及各個(gè)部門(mén)的部門(mén)間的活動(dòng)。質(zhì)量保證的實(shí)施軟件質(zhì)量保證的實(shí)施需要從縱向和橫向兩個(gè)方面展開(kāi)。一方面要求所有與軟件生存期有 關(guān)的人員都要參加，另一方面要求對(duì)產(chǎn)品形成的全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量管理，這要求整個(gè)軟件部門(mén) 齊心協(xié)力，不斷完善軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境。此外還需要與用戶共同合作。軟件的質(zhì)量設(shè)計(jì)在軟件系統(tǒng)定義階段，必須定義對(duì)軟件的質(zhì)量需求。即確定軟件的質(zhì)量特性及必需的評(píng) 價(jià)準(zhǔn)則，并定量地設(shè)定其必須達(dá)到的質(zhì)量水平。在

17、以后軟件開(kāi)發(fā)的每一階段結(jié)束時(shí)，要算出 評(píng)價(jià)的分?jǐn)?shù)，然后與目標(biāo)值加以對(duì)照，以評(píng)估在這一階段開(kāi)發(fā)的軟件質(zhì)量是否達(dá)到要求。技術(shù)評(píng)審人的認(rèn)識(shí)不可能100符合客觀實(shí)際，因此在軟件生存期每個(gè)階段的工作中都可能引入 人為的錯(cuò)誤。在某一階段中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，如果得不到及時(shí)糾正，就會(huì)傳播到開(kāi)發(fā)的后續(xù)階段 中去，并在后續(xù)階段中引出更多的錯(cuò)誤。實(shí)踐證明，提交給測(cè)試階段的程序中包含的錯(cuò)誤越 多，經(jīng)過(guò)同樣時(shí)間的測(cè)試后，程序中仍然潛伏的錯(cuò)誤也越多。所以必須在開(kāi)發(fā)時(shí)期的每個(gè)階 段，特別是設(shè)計(jì)階段結(jié)束時(shí)都要進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)評(píng)審，盡量不讓錯(cuò)誤傳播到下一個(gè)階段。軟件可靠性軟件可靠性是最重要的軟件特性。通常用它衡量在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)，軟件完成規(guī)定 功能的能力。一般地，評(píng)價(jià)可靠性要用到概率統(tǒng)計(jì)方法。因此，必須通過(guò)不斷的測(cè)試取得實(shí) 測(cè)數(shù)據(jù)，才能根據(jù)測(cè)試結(jié)果構(gòu)造可靠性模型，評(píng)價(jià)實(shí)際達(dá)到的可靠性。測(cè)試中的可靠性分析在軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，利用測(cè)