軟件質量的概念

軟件質量的概念軟件質量的定義軟件質量模型軟件質量的定義1.軟件質量的定義1）ANSI/IEEEStd729-1983定義軟件質量為：“與軟件產品滿足規(guī)定的和隱含的需求的能力有關的特征或特性的全體”。2）M.J.Fisher將軟件質量定義為：“所有描述計算機軟件優(yōu)秀程度的特性的組合。”3）GB/T6583–ISO8402(1994)定義軟件質量為：“反映實體滿足明確和隱含需要的能力和特性總和”

也就是說，為滿足軟件的各項精確定義的功能、性能需求，符合文檔化的開發(fā)標準，需要相應地給出或設計一些質量特性及其組合，作為在軟件開發(fā)與維護中的重要考慮因素。如果這些質量特性及其組合都能在產品中得到滿足，則這個軟件產品質量就是高的。軟件質量的定義軟件質量反映了以下三方面的問題：軟件需求是度量軟件質量的基礎。不符合需求的軟件就不具備質量。規(guī)范化的標準定義了一組開發(fā)準則，用來指導軟件人員用工程化的方法來開發(fā)軟件。如果不遵守這些開發(fā)準則，軟件質量就得不到保證。往往會有一些隱含的需求沒有顯式地提出來。如軟件應具備良好的可維護性。如果軟件只滿足那些精確定義了的需求而沒有滿足這些隱含的需求，軟件質量也不能保證。軟件質量的定義2.軟件質量特性軟件質量特性，反映了軟件的本質。討論一個軟件的質量，問題最終要歸結到定義軟件的質量特性。而定義一個軟件的質量，就等價于為該軟件定義一系列質量特性。軟件質量的定義 通常，軟件質量可由以下主要特性來定義：（1）功能性：軟件所實現(xiàn)的功能達到它的設計規(guī)范和滿足用戶需求的程度；（2）效率：在規(guī)定條件下，用軟件實現(xiàn)某種功能所需的計算機資源（包括時間）的有效程度；（3）可靠性：在滿足一定條件的應用環(huán)境中，軟件能夠正常維持其工作的能力；（4）安全性：為了防止意外或人為的破壞，軟件應具備的自身保護能力能力；軟件質量的定義（6）可維護性：當環(huán)境改變或軟件運行發(fā)生故障時，為了使其恢復正常運行所做努力的程度；（7）可擴充性：在功能改變和擴充情況下，軟件能夠正常運行的能力；（8）可移植性：為使一個軟件從現(xiàn)有運行平臺向另一個運行平臺過度所做努力的程度（9）重用性：整個軟件或其中一部分能作為軟件包而被再利用的程度。軟件質量的定義3.軟件生存期與質量特性從用戶的角度看，軟件的生存期可分為如下三個階段：1）初期運用：運行新開發(fā)的軟件產品。2）維護與擴充：在運行過程中修改缺欠的內容；而且，為了進一步的使用，需根據(jù)運行環(huán)境（主要指應用環(huán)境和技術環(huán)境）的變化做功能上和性能上的擴充。3）移植和連接：把在原有平臺上運行的軟件向其它新的運行環(huán)境轉移、或者組成軟件包以便重用、或與其它軟件進行連接。軟件質量的定義對于軟件所需求的質量特性，在軟件生存期的不同階段中情況各有不同，要求也不一樣，這可由下圖說明。Back

軟件質量模型所謂質量模型是指提供聲明質量需求和評價質量基礎的特性以及特性之間關系的集合。換句話說質量模型是用來描述質量需求以及對質量進行評價的理論基礎。早在1976年，由Boehm等提出軟件質量模型的分層方案。1979年McCall等人改進Boehm質量模型又提出了一種軟件質量模型。模型包括質量要素(factor)、準則(criteria)和度量(metric)三層次。如圖所示。特性是軟件質量的反映，軟件屬性可用做評價準則，定量化地度量軟件屬性可知軟件質量的優(yōu)劣。軟件質量模型McCall質量度量模型框要素（特性）評價準則評價準則評價準則度量度量度量面向管理觀點的產品質量決定產品質量的軟件屬性定量化地度量軟件屬性軟件質量模型軟件質量要素直接影響軟件開發(fā)過程各個階段的產品質量。由于對軟件質量理解的不斷深化，軟件質量要素不是一成不變的。McCall等人給出的軟件質量要素共11個，分為三類，分別面向軟件產品的運行、修正、轉移。它們與特性的關系如圖所示。軟件質量模型產品修正產品轉移產品運行可維護性測試性靈活性互聯(lián)性可移植性復用性正確性可靠性可使用性效率完整性McCall軟件質量模型軟件質量模型正確性：在預定環(huán)境下，軟件滿足設計規(guī)格說明及用戶預期目標的程度。它要求軟件沒有錯誤?？煽啃裕很浖凑赵O計要求，在規(guī)定時間和條件下不出故障，持續(xù)運行的程度。效率：為了完成預定功能，軟件系統(tǒng)所需的計算機資源的多少。完整性：為了某一目的而保護數(shù)據(jù)，避免它受到偶然的，或有意的破壞、改動或遺失

的能力?？墒褂眯裕簩τ谝粋€軟件系統(tǒng)，用戶學習、使用軟件及為程序準備輸入和解釋輸出所需工作量的大小。軟件質量模型可維護性：為滿足用戶新的要求，或當環(huán)境發(fā)生了變化，或運行中發(fā)現(xiàn)了新的錯誤時，對一個已投入運行的軟件進行相應診斷和修改所需工作量的大小?？蓽y試性：測試軟件以確保其能夠執(zhí)行預定功能所需工作量的大小。靈活性：修改或改進一個已投入運行的軟件所需工作量的大小。軟件質量模型可移植性：將一個軟件系統(tǒng)從一個計算機系統(tǒng)或環(huán)境移植到另一個計算機系統(tǒng)或環(huán)境

中運行時所需工作量的大小。復用性：一個軟件（或軟件的部件）能再次用于其它應用（該應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：連接一個軟件和其他系統(tǒng)所需工作量的大小。如果這個軟件要聯(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。互連性很重要。它又稱相互操作性。軟件質量模型通常，對以上各個質量特性直接進行度量是很困難的，在有些情況下甚至是不可能的。因此，McCall定義了一組比較容易度量的軟件質量要素評價準則，使用它們對反映質量特性的軟件屬性分級，以此來估計軟件質量特性的值。定義評價準則的關鍵是確定影響軟件質量要素的屬性。這些屬性必須滿足①比較完整、準確的描述軟件質量要素；②比較容易量化和測量，能夠反映軟件質量的優(yōu)劣。McCall定義的軟件質量要素評價準則共21種，它們是：McCall軟件質量要素評價準則1.可審查性(Auditability)：檢查軟件需求、規(guī)格說明、標準、過程、指令、代碼及合同是否一致的難易程度。2.準確性(Accuracy)：計算和控制的精度，最好表示成相對誤差的函數(shù),值越大表示精度越高。3.通信通用性(CommunicationCommonality)：使用標準接口、協(xié)議和頻帶的程度。4.完全性(Completeness)：所需功能完全實現(xiàn)的程度。5.簡明性(Conciseness)：程序源代碼的緊湊性。6.一致性(Consistency)：設計文檔與系統(tǒng)實現(xiàn)的一致性。7.數(shù)據(jù)通用性(DataCommonality)：在程序中使用標準的數(shù)據(jù)結構和類型。8.容錯性(Error

tolerance)：系統(tǒng)在各種異常條件下提供繼續(xù)操作的能力McCall軟件質量要素評價準則9.執(zhí)行效率(ExecutionEfficiency)：程序運行效率。10.可擴充性(Expandability)：能夠對結構設計、數(shù)據(jù)設計和過程設計進行擴充的程度11.通用性(Generality)：程序部件潛在的應用范圍的廣泛性12.硬件獨立性(HardwareIndependence)：軟件同支持它運行的硬件系統(tǒng)不相關的程度。13.檢測性(Instrumentation)：監(jiān)視程序的運行，一旦發(fā)生錯誤時，標識錯誤的程度。14.模塊化(Modularity)：程序部件的功能獨立性。McCall軟件質量要素評價準則15.可操作性(Operability)：操作一個軟件的難易程度。16.安全性(Security)：控制或保護程序和數(shù)據(jù)不受破壞的機制，以防止程序和數(shù)據(jù)受到意外的或蓄意的存取、使用、修改、毀壞或泄密。17.自文檔化(Self-documentation)：源代碼提供有意義文檔的程度。18.簡單性(Simplicity)：理解程序的難易程度。19.軟件系統(tǒng)獨立性(SoftwareSystemIndependence)：程序與非標準的程序設計語言特征、操作系統(tǒng)特征、以及其他環(huán)境約束無關的程度。20.可追蹤性(Tracebility)：對軟件進行正向和反向追蹤的能力。21.易培訓性(Training)：軟件支持新用戶使用該系統(tǒng)的能力。計算軟件質量要素軟件質量要素Fj的值可用下式計算

L

Fj＝∑CjkMkj=1,2，...,11.

k=1其中Mk是軟件質量要素Fj對第k種評價準則的測量值

Cjk是相應的加權系數(shù)

McCall定義的評價準則多數(shù)都沒有客觀的測量方法，只能憑主觀印象為評價準則定值。

McCall將評價準則分為0--10級。

0級最低,10級最高。

Mk的取值是

0,0.1,0.2,…,1.0計算軟件質量要素軟件質量要素Fj的值可用下式計算

L

Fj＝∑CjkMkj=1,2，...,11.

k=1其中Mk是軟件質量要素Fj對第k種評價準則的測量值

Cjk是相應的加權系數(shù)

McCall定義的評價準則多數(shù)都沒有客觀的測量方法，只能憑主觀印象為評價準則定值。

McCall將評價準則分為0--10級。

0級最低,10級最高。

Mk的取值是

0,0.1,0.2,…,1.0質量要素與評價準則(1/2)要素關系準則正確性可靠性有效性完整性可維護可測試可移植可重用互操作可用性靈活性可審查性VV準確性V通信通用性V完全性V簡明性VVV一致性VVVV數(shù)據(jù)通用性V容錯性V執(zhí)行效率V可擴充性V通用性VVVV質量要素與評價準則(2/2)要素關系準則正確性可靠性有效性完整性可維護可測試可移植可重用互操作可用性靈活性硬件獨立性VVVV檢測性VVV模塊化VVVVVVV可操作性VV安全性V自文擋化VVVVV簡單性VVVV軟件獨立性VV可追蹤性V易培訓性VMcCall軟件質量要素評價準則McCall軟件質量度量模型為軟件質量管理奠定了基礎模型由軟件質量要素和評價準則組成加權系數(shù)Cjk滿足∑Cjk＝1

其中Cjk≥0當質量要素Fj與k項評價準則無關時，Cjk=0McCall評價準則項數(shù)L=21軟件質量模型ISO軟件質量度量模型1985年國際標準化組織(ISO)建議，軟件質量度量模型由三層組成。高層稱軟件質量需求評價準則(SQRC);中層稱軟件質量設計評價準則(SQDC);低層稱軟件質量度量評價準則(SQMC)。

分別對應McCall等人的要素、評價準則和度量。ISO認為應對高層和中層建立國際標準，以便在國際范圍內推廣軟件質量管理，而低層可由各單位自行制定。ISO高層由8個要素組成、中層由23個評價準則組成。它們之間的關系如表所示。

ISO的質量要素與評價準則(1/2)要素關系準則正確性可容性有效性安全性可用性可維護靈活性互操作可追蹤性V完全性V一致性VVV準確性V容錯性V簡單性VV模塊化VV通用性V可擴充性V檢測性V自描述性VVISO的質量要素與評價準則(2/2)要素關系準則正確性可容性有效性安全性可用性可維護靈活性互操作執(zhí)行效率V存儲效率V存取控制V存取審查V可操作性V易培訓性V通信性V軟件獨立性V硬件獨立性V通信通用性V數(shù)據(jù)通用性V簡明性V軟件質量模型1991年，ISO發(fā)布了ISO/IEC9126質量特性的國際標準，將質量特性降為6個，即功能性、可靠性、可維護性、效率、可使用性、可移植性，并定義了21個子特性。1991年發(fā)布的ISO/IEC9126標準現(xiàn)在被分為了兩部,ISO/IEC9126(軟件產品質量)和ISO/IEC14598(軟件產品評價)。軟件質量模型軟件質量特性之間的競爭 在軟件的質量特性與質量特性之間、質量特性與質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，應盡可能采用匯編語言。但是用匯編語言編制出的程序，可靠性、可移植性以及可維護性都很差。 因此在系統(tǒng)設計過程中應根據(jù)具體情況對各種要素的要求進行折衷，以便得到在總體上用戶和系統(tǒng)開發(fā)人員都滿意的質量標準。 質量要素之間的關系表軟件質量特性之間的競爭軟件質量的度量和評價軟件質量的度量 是軟件屬性的量化，是經(jīng)驗關系系統(tǒng)到數(shù)值關系系統(tǒng)的一種映射。軟件質量特性度量有兩類：預測型和驗收型。預測度量是利用定量的或定性的方法，對軟件質量的評價值進行估計，以得到軟件質量的比較精確的估算值。它是用在軟件開發(fā)過程中的。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，一般它作為相對量進行度量。如可靠性度量、復雜度度量、缺陷度量和規(guī)模度量等。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。驗收度量是在軟件開發(fā)各階段的檢查點，對軟件的要求質量進行確認性檢查的具體評價值，它可以看成是對預測度量的一種確認，是對開發(fā)過程中的預測進行評價。軟件質量的度量和評價軟件質量度量的實施在確定要對一個軟件（系統(tǒng)）進行度量之后，一般，采取以下幾個步驟，來實施對該軟件的度量：（1）確定軟件質量需求；在用戶需求中，除功能需求外，還有非功能需求，包括：質量需求、環(huán)境需求、設計約束、開發(fā)策略等。質量需求是用戶比較關心的內容。但是，我們已經(jīng)知道，軟件的功能需求的確定，存在一定的難度。而非功能需求的確定，則難度更大。這些困難包括：需求如何獲取，需求沖突如何協(xié)調、需求的確認和變更的授權等。過程：需求獲?。菏紫龋阋斫庥脩舻男枨?，區(qū)分哪些是質量需求，把這些需求記錄下來，獲得用戶的確認。需求分析：拿到用戶確認的需求后，你可以開始把用戶的質量需求與我們設定的質量特性聯(lián)系起來，一直區(qū)分到子特性。這種聯(lián)系，就是把用戶語言描述的需求，轉變?yōu)橛嬎銠C工程師語言的需求。建立了這種關聯(lián)后，可以根據(jù)分類，分級，確定直接度量。軟件質量度量的實施（2）確定直接度量直接度量就是實際的軟件質量測量活動，它的輸入是軟件或軟件過程，輸出是一個測量值。它通過執(zhí)行一系列的任務，獲得一個質量值。例如：對一個沒有經(jīng)過培訓的用戶，讓他使用軟件系統(tǒng)的某一功能，在界面提示、聯(lián)機幫助、使用手冊的幫助下，他學會掌握該功能所花的時間。而用戶需求對此項指標的要求（目標）和現(xiàn)實系統(tǒng)所達到的實際值（比如：10個人次測量后統(tǒng)計意義上的）的比較，就是將提交質量評審的質量值。在進行直接度量前，你應該有以下準備：（1）工具：有助于計算度量值的硬件/軟件工具，如：缺陷跟蹤工具；（2）應用：描述度量結果的希望值、度量值的意義、作用和對度量結果數(shù)據(jù)的使用方法；（3）數(shù)據(jù)：獲得度量結果所需的數(shù)據(jù)、程序、過程等度量對象；（4）計算：度量程序、步驟和方法。（5）費用：測試是要花錢（人力、物力、時間等）的。軟件質量度量的實施（3）分析度量結果對度量過程進行跟蹤和分析，需要時，可能會對度量程序、度量工具、度量方法，甚至原始數(shù)據(jù)，做出補充和調整。（4）確認質量度量在度量過程中，進行度量結果的確認非常重要。首先，要確認度量過程是否與事實相符，脫離現(xiàn)實真實的度量，與目標再相符的結果也是沒有意義的。其次，是確認方法的有效性，例如：在度量中，我們用到很多統(tǒng)計學方法，在這些方法中，我們有一些概率分布假設（例如：某些錯誤的發(fā)生，我們假設符合隨機概率分布），當這些假設并不成立時，度量的結果是不真實的。軟件質量的度量和評價軟件質量評價定量地評價軟件的質量，目前還不能精確地做到。一般采取由若干（6～10）位軟件專家進行打分來評價。這些軟件專家應是富有實際經(jīng)驗的項目帶頭人。軟件質量評價分兩步走。（1）評分 對每一階段要達到的質量指標（質量特性目標值或標準）詳細開列/建立度量工作表，在表中，以提問題方式，列出在某一階段為實現(xiàn)某一質量指標，應達到什么標準。所以它也可稱為檢查表。特別地，有些檢查表是針對子系統(tǒng)或模塊的。

為了回答度量工作表上的問題，必須積累原始資料。最重要的原始資料是在軟件定義與開發(fā)的各個階段提供的文檔。其次是在開發(fā)過程中積累的各種數(shù)據(jù)，特別是對出錯數(shù)據(jù)的記錄。 評分主要是依據(jù)軟件實際成果進行的、由于軟件使用環(huán)境不同，使用目的不同，各人打分會有一定差別。（2）分析結果 根據(jù)評分的結果，對照評價指標，檢查某個質量特性是否達到了要求的質量標準。如果某個質量特性不符合規(guī)定的標準，就應當分析這個質量特性，找出為什么達不到標準的原因。

分析原因應該自頂向下進行。按系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級、模塊級逐步分析。四層模型四層模型軟件質量的度量關鍵是要定出評定質量的指標和評定優(yōu)劣的標準。有一種四層模型，第一層是軟件產品質量(質量需求)，第二層是質量特性，第三層是質量子特性，第四層是度量指標。軟件產品質量層(質量需求)：是產品必須滿足的質量需求。它是用用戶術語描述的，主要有四點：（1）產品將在用戶所在組織當前使用的平臺和操作系統(tǒng)上運行。（2）

產品將是可靠的并能防止數(shù)據(jù)丟失的機制。（3）

產品將提供完成某些任務所必需的功能。（4）

產品將易于使用。四層模型質量特性：表示與整個質量需求有關的特殊質量特性，它代表了用戶的質量需求。它采用從用戶角度考慮的立場，把軟件質量分解成四類質量特性，這四個質量特性是軟件的基本特征。IEEE的四個質量特性是：可移植性、可靠性、功能性、可使用性?？煽啃裕涸谝?guī)定的時間和條件下，軟件所能維持其性能水平的程度?？煽啃詫δ承┸浖侵匾馁|量要求，它除了反映軟件滿足用戶需求正常運行的程度，且反映了在故障發(fā)生時能繼續(xù)運行的程度。功能性：軟件所實現(xiàn)的功能滿足用戶需求的程度．功能性反映了所開發(fā)的軟件滿足用戶指明的或隱含的需求的程度，即用戶要求的功能是否全部實現(xiàn)了?？梢浦残裕簭囊粋€計算機系統(tǒng)或環(huán)境轉移到另一個計算機系統(tǒng)或環(huán)境的容易程度。易使用性：對于一個軟件，用戶學習、操作、準備輸入和理解輸出時，所做努力的程度。易使用性反映了與用戶的友善性，即用戶在使用本軟件時是否方便。四層模型質量需求質量特性質量子特性直接度量度量描述（例子）產品將在多平臺和當前用戶正在使用的操作系統(tǒng)上運行可移植性硬件獨立性硬件依賴性計算硬件的依賴性軟件獨立性軟件依賴性計算軟件的依賴性易安裝性安裝時間測量安裝時間可重用性能夠用于其他應用軟件中計算能夠或已經(jīng)應用于其他軟件系統(tǒng)的模塊數(shù)量產品將是可靠的并能提供防止數(shù)據(jù)丟失的機制可靠性無缺陷性測試覆蓋測量測試覆蓋度審查覆蓋計算已做過的代碼審查模塊容錯性數(shù)據(jù)完整性統(tǒng)計用戶數(shù)據(jù)被破壞情況數(shù)據(jù)恢復測量恢復被破壞的數(shù)據(jù)的能力可用性軟件可用的百分比軟件可用時間除以總的軟件使用時間產品將提供完成某些任務所必需的功能功能性完備性測試覆蓋計算調用或分支測量覆蓋正確性缺陷密度計算每一版本發(fā)布前的缺陷安全性

數(shù)據(jù)安全性統(tǒng)計用戶數(shù)據(jù)被破壞的情況用戶安全性

沒有被阻止的非法用戶入侵數(shù)兼容性

環(huán)境變化

軟件安裝后必須修改的環(huán)境變量數(shù)量互操作性混合應用環(huán)境下軟件的可操作性混合應用環(huán)境下可正確運行的數(shù)量產品將易于使用可使用性易理解性學習所用時間新用戶學習軟件特性所花費的時間易學性學習所用時間新用戶學會操作軟件提供的基本功能所花費的時間易操作性人的因素新用戶基于人類工程學對軟件消極方面的評價數(shù)量溝通性人的因素新用戶基于人類工程學對軟件消極方面的評價數(shù)量質量需求質量特性質量子特性直接度量度量描述（例子）四層模型Back

軟件質量管理基本概念軟件質量管理的主要活動軟件質量管理的內容軟件質量標準簡介軟件文件標準與規(guī)范軟件質量管理的基本概念質量管理體系為實施質量管理所需的組織結構，程序、過程和資源。組織結構：組織為行使其職能按某種方式建立的職責、權限及其相互關系。程序：為進行某項活動所規(guī)定的途徑。1在很多情況下，程序可形成文件［如質量體系程序］。2程序形成文件時，通常稱之為“書面程序”或“文件化程序”。3書面或文件化程序中通常包括活動的目的和范圍；做什么和誰來做，何時、何地和如何做；應使用什么材料、設備和文件；如何對活動進行控制和記錄。過程：將輸入轉化為輸出的一組彼此相關的資源和活動。資源：可包括人員、資金、設施、設備、技術和方法。對于質量管理體系：1質量體系的內容應以滿足質量目標的需要為準。2一個組織的質量體系主要是為滿足該組織內部管理的需要而設計的。它比特定顧客的要求要廣泛。顧客僅僅評價質量體系中的有關部分。3為了合同或強制性質量評價的目的，可要求對已確定的質量體系要求的實施進行證實。軟件質量管理的基本概念質量方針

由組織的最高管理者正式發(fā)布的該組織總的質量宗旨和質量方向。

質量策劃確定質量以及采用質量體系要素的目標和要求的活動。質量策劃包括：a)產品策劃：對質量特性進行識別、分類和比較，并建立其目標、質量要求和約束條件。b)管理和作業(yè)策劃：為實施質量體系進行準備，包括組織和安排。c)編制質量計劃和作出質量改進的規(guī)定。軟件質量管理的基本概念質量控制為達到質量要求所采取的作業(yè)技術和活動。1