軟件工程課件

1、軟件工程軟件工程第十五章 軟件維護(hù)在軟件開發(fā)過程中始終強調(diào)軟件的可維護(hù)性。原因是,一個應(yīng)用系統(tǒng)由于需求和環(huán)境的變化以及自身暴露的問題,在交付用戶使用后，對它進(jìn)行維護(hù)是不可避免的,統(tǒng)計和估測結(jié)果表明，信息技術(shù)中硬件費用一般占35%，軟件占65%，而軟件后期維護(hù)費用有時竟高達(dá)軟件總費用的80%，所有前期開發(fā)費用僅占20%。許多大型軟件公司為維護(hù)已有軟件耗費大量人力、財力。因此，必須建立一套評估、控制和實施軟件維護(hù)的機制,這就是本章重點討論的內(nèi)容。2022/9/102國防科技大學(xué)計算機學(xué)院第十五章 軟件維護(hù)在軟件開發(fā)過程中始終強調(diào)軟件的可維護(hù)性。15.1 軟件維護(hù)的分類存周期的最后一個階段,所有活動

2、都發(fā)生在軟件交付并投入運行之后。維護(hù)活動根據(jù)起因可分為改正性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、改善性維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)四類：改正性維護(hù)是為診斷和改正軟件系統(tǒng)中潛藏的錯誤而進(jìn)行的活動。適應(yīng)性維護(hù)是為適應(yīng)環(huán)境的變化而修改軟件的活動。改善性維護(hù)是根據(jù)用戶在使用過程中提出的一些建設(shè)性意見而進(jìn)行的維護(hù)活動。預(yù)防性維護(hù)是為了進(jìn)一步改善軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性和可靠性,并為以后的改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。第十五章 軟件維護(hù)2022/9/103國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.1 軟件維護(hù)的分類存周期的最后一個階段,所有活動都發(fā)生15.2 維護(hù)過程軟件維護(hù)與軟件開發(fā)階段的各項活動相比,直到近期才引起人們足夠的重視,因此有關(guān)維護(hù)的技術(shù)和方法研究得還很不

3、夠。本節(jié)主要討論:(1)維護(hù)階段的主要活動及軟件工程的目標(biāo)、原則對這些活動的影響;(2)維護(hù)階段的代價;(3)軟件維護(hù)中經(jīng)常遇到的一些問題。第十五章 軟件維護(hù)2022/9/104國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.2 維護(hù)過程軟件維護(hù)與軟件開發(fā)階段的各項活動相比,直15.2.1 結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的維護(hù)15.2維護(hù)過程2022/9/105國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.2.1 結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的維護(hù)15.2維護(hù)過程2022非結(jié)構(gòu)化如果軟件配置中唯一可用的是源代碼,那么維護(hù)只能從“苦讀”代碼開始。由于缺乏內(nèi)部文檔,讀代碼是一項很枯燥、很困難的工作。軟件系統(tǒng)的許多微妙之處(例如軟件總體結(jié)構(gòu)、全局?jǐn)?shù)據(jù)、系統(tǒng)接口、

4、性能和設(shè)計方面的約束等)不是搞不清楚就是常常被誤解,以致無法估量對源代碼修改所產(chǎn)生的后果。特別是，由于沒有保存測試記錄,使“回歸測試”無法進(jìn)行。對于沒有使用良好開發(fā)方法開發(fā)的軟件,不得不采用非結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行維護(hù)并為此付出高昂的代價(浪費大量人力,且讓維護(hù)人員有挫折感)。15.2維護(hù)過程2022/9/106國防科技大學(xué)計算機學(xué)院非結(jié)構(gòu)化如果軟件配置中唯一可用的是源代碼,那么維護(hù)只能從“苦結(jié)構(gòu)化如果欲維護(hù)的軟件存在一個完整的軟件配置,維護(hù)活動將從閱讀設(shè)計文檔開始。首先確定軟件的重要結(jié)構(gòu)、性能及接口特征,評估這次維護(hù)可能帶來的影響并規(guī)劃出一個具體實施方案;然后從修改設(shè)計入手(采用以前討論過的設(shè)計技

5、術(shù))，設(shè)計復(fù)審?fù)ㄟ^之后再修改代碼,并參照測試規(guī)格說明書對軟件進(jìn)行回歸測試,測試通過后交付用戶使用。上述過程也稱為結(jié)構(gòu)化維護(hù),它是采用軟件工程方法學(xué)開發(fā)軟件的自然結(jié)果。擁有完整的軟件配置能減少維護(hù)工作量，提高維護(hù)質(zhì)量。15.2維護(hù)過程2022/9/107國防科技大學(xué)計算機學(xué)院結(jié)構(gòu)化如果欲維護(hù)的軟件存在一個完整的軟件配置,維護(hù)活動將從閱15.2.2 維護(hù)的成本過去的二十年,軟件維護(hù)的成本在不斷增長。七十年代,一個信息系統(tǒng)機構(gòu)用于軟件維護(hù)的費用占其軟件總預(yù)算的3540%,八十年代接近60%。若維護(hù)方式?jīng)]有大的改進(jìn),未來幾年，許多大型軟件公司可能要將其預(yù)算的80%用于軟件系統(tǒng)的維護(hù)上。15.2維護(hù)過程

6、2022/9/108國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.2.2 維護(hù)的成本過去的二十年,軟件維護(hù)的成本在不斷維護(hù)的成本其他因素也已經(jīng)引起人們的注意。如：由于資源(人力、設(shè)備)優(yōu)先用于維護(hù)任務(wù),影響新軟件系統(tǒng)的開發(fā)，可能會喪失機會；有時還要付出一些無形的代價，如某些貌似合理但實際不能滿足的維護(hù)請求將引起用戶不滿;在軟件維護(hù)過程中引入的潛在錯誤降低了軟件的質(zhì)量;從開發(fā)小組中臨時抽調(diào)工程師從事維護(hù)工作沖擊正在進(jìn)行的開發(fā)等等。最后，維護(hù)舊程序使生產(chǎn)率(按每人月代碼行或每人月功能點計算)大幅度下降。15.2維護(hù)過程2022/9/109國防科技大學(xué)計算機學(xué)院維護(hù)的成本其他因素也已經(jīng)引起人們的注意。如：15.2維護(hù)

7、過程估算模型軟件維護(hù)工作量分為生產(chǎn)性(用于分析與評價，修改設(shè)計和代碼等)和助動性(用于理解代碼功能，解釋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、接口特征與性能約束等)兩類。下面給出維護(hù)工作量的一種估算模型:M=P+K*e(c-d)其中，M=維護(hù)所用總工作量 P=生產(chǎn)性工作量 K=經(jīng)驗常數(shù) c=復(fù)雜度,標(biāo)志設(shè)計的好壞及文檔完整程度 d=對欲維護(hù)軟件的熟悉程度模型表明,倘若未用好的軟件開發(fā)方法(即未遵循軟件工程的思想)或軟件開發(fā)人員不能參與維護(hù),則維護(hù)工作量(和成本)將成指數(shù)增長。15.2維護(hù)過程2022/9/1010國防科技大學(xué)計算機學(xué)院估算模型軟件維護(hù)工作量分為生產(chǎn)性(用于分析與評價，修改設(shè)計和15.2.3 可能存在的問題

8、軟件維護(hù)中出現(xiàn)的大部分問題都可歸咎于軟件規(guī)劃和開發(fā)方法的缺陷。軟件開發(fā)時采用急功近利還是放眼未來的態(tài)度,對軟件維護(hù)影響極大。一般說來,軟件開發(fā)若不嚴(yán)格遵循軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn),軟件維護(hù)就會遇到許多困難。15.2維護(hù)過程2022/9/1011國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.2.3 可能存在的問題軟件維護(hù)中出現(xiàn)的大部分問題都可典型問題(1)很難甚至不可能追蹤軟件版本的進(jìn)化過程,軟件的變化沒在相應(yīng)文檔中反映出來; (2)很難甚至不可能追蹤軟件的整個創(chuàng)建過程；(3)理解他人的程序非常困難,當(dāng)軟件配置不全,僅有源代碼時問題尤為嚴(yán)重; (4)軟件人員流動性很大,維護(hù)他人軟件時很難得到開發(fā)者的幫助；(5)軟件沒有文檔、

9、或文檔不全、或文檔不易理解、或與源代碼不一致；(6)多數(shù)軟件設(shè)計未考慮修改的需要(有些設(shè)計方法采用了功能獨立和對象類型等一些便于修改的概念),軟件修改不僅困難而且容易出錯。(7)軟件維護(hù)不是一項有吸引力的工作,從事這項工作令人缺乏成就感。15.2維護(hù)過程2022/9/1012國防科技大學(xué)計算機學(xué)院典型問題(1)很難甚至不可能追蹤軟件版本的進(jìn)化過程,軟件的變15.3 可維護(hù)性軟件可維護(hù)性指，軟件被理解、改正、調(diào)整和改進(jìn)的難易程度?？删S護(hù)性是指導(dǎo)軟件工程各個階段工作的一條基本原則,也是軟件工程追求的目標(biāo)之一。第十五章 軟件維護(hù)2022/9/1013國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.3 可維護(hù)性軟件可維護(hù)

10、性指，軟件被理解、改正、調(diào)整和改15.3.1 影響可維護(hù)性的因素軟件的可維護(hù)性受各種因素的影響。設(shè)計、編碼和測試時漫不經(jīng)心，軟件配置不全都會給維護(hù)帶來困難。除了與開發(fā)方法有關(guān)的因素外,還有下列與開發(fā)環(huán)境有關(guān)的因素:是否擁有一組訓(xùn)練有素的軟件人員;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否可理解;是否使用標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計語言;是否使用標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng);文檔的結(jié)構(gòu)是否標(biāo)準(zhǔn)化;測試用例是否合適;是否已有嵌入系統(tǒng)的調(diào)試工具;是否有一臺計算機可用于維護(hù)。除此之外,軟件開發(fā)時的原班人馬是否能參加維護(hù)也是一個值得考慮的因素。15.3可維護(hù)性2022/9/1014國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.3.1 影響可維護(hù)性的因素軟件的可維護(hù)性受各種因素的

11、15.3.2 若干量化的測度軟件可維護(hù)性與軟件質(zhì)量和可靠性一樣是難于量化的概念,然而借助維護(hù)活動中可以定量估算的屬性,能間接地度量可維護(hù)性:察覺到問題所耗的時間;收集維護(hù)工具所用的時間;分析問題所需時間;形成修改說明書所需時間；糾錯(或修改)所用時間;局部測試所用時間;整體測試所用時間;維護(hù)復(fù)審所用時間;完全恢復(fù)所用時間。15.3可維護(hù)性2022/9/1015國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.3.2 若干量化的測度軟件可維護(hù)性與軟件質(zhì)量和可靠性15.3.3 保證可維護(hù)性的復(fù)審可維護(hù)性是所有軟件都努力追求的一個基本特性。在軟件工程每一階段的復(fù)審中,可維護(hù)性都是重要指標(biāo)。在需求分析階段的復(fù)審中,應(yīng)對將來

12、可能修改和可以改進(jìn)的部分加以注釋,對軟件的可移植性加以討論并考慮可能影響軟件維護(hù)的系統(tǒng)界面;在設(shè)計階段的復(fù)審中,應(yīng)從易于維護(hù)和提高設(shè)計總體質(zhì)量的角度全面評審數(shù)據(jù)設(shè)計、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、過程設(shè)計和界面設(shè)計;代碼復(fù)審主要強調(diào)編程風(fēng)格和內(nèi)部文檔這兩個直接影響可維護(hù)性的因素;最后,每一階段性測試都應(yīng)指出軟件正式交付之前,應(yīng)該進(jìn)行的預(yù)防性維護(hù)。軟件維護(hù)活動完成之際亦要進(jìn)行復(fù)審。正式的可維護(hù)性復(fù)審放在測試完成之后,稱為配置復(fù)審。15.3可維護(hù)性2022/9/1016國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.3.3 保證可維護(hù)性的復(fù)審可維護(hù)性是所有軟件都努力追15.4 維護(hù)活動軟件維護(hù)工作在維護(hù)申請?zhí)岢鲋熬烷_始了,它包括：

13、建立維護(hù)組織,強制報告和評估的過程;為每個維護(hù)申請確定標(biāo)準(zhǔn)化的事件序列;制定保存維護(hù)活動記錄的制度和有關(guān)復(fù)審及評估的標(biāo)準(zhǔn)。第十五章 軟件維護(hù)2022/9/1017國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4 維護(hù)活動軟件維護(hù)工作在維護(hù)申請?zhí)岢鲋熬烷_始了,它15.4.1 維護(hù)組織15.4維護(hù)活動2022/9/1018國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4.1 維護(hù)組織15.4維護(hù)活動2022/9/420維護(hù)的一種組織模式每個維護(hù)申請通過維護(hù)管理員轉(zhuǎn)告給系統(tǒng)管理員,系統(tǒng)管理員一般都是對程序(某一部分)特別熟悉的技術(shù)人員,他們對維護(hù)申請及可能引起的軟件修改進(jìn)行評估,并向修改控制決策機構(gòu)(一個或一組管理者)報告,由它最后

14、確定是否采取行動。依照這樣的組織方式開展維護(hù)活動能減少混亂和盲目性,避免因小失大的情況發(fā)生。上述各個崗位都不需要專職人員,但必須為勝任者,并且要早在維護(hù)活動開始之前就明確各自責(zé)任,避免互相推諉,急功近利的現(xiàn)象。15.4維護(hù)活動2022/9/1019國防科技大學(xué)計算機學(xué)院維護(hù)的一種組織模式每個維護(hù)申請通過維護(hù)管理員轉(zhuǎn)告給系統(tǒng)管理員15.4.2 維護(hù)的報告與評估所有的軟件維護(hù)申請都應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)化的格式,軟件開發(fā)人員統(tǒng)一發(fā)放的維護(hù)申請單MRF或稱為軟件問題報告單,由用戶根據(jù)需要填寫。如果用戶確實發(fā)現(xiàn)了錯誤,必須完整地記錄出錯現(xiàn)場信息(包括輸入數(shù)據(jù)、列表文件和其他有關(guān)信息)；如果用戶提出適應(yīng)性或改善性

15、維護(hù)請求,需同時提交一個簡短的修改規(guī)格說明書(即簡單的需求規(guī)格說明書)。維護(hù)管理員將MRF提交給系統(tǒng)管理員評估。一個維護(hù)申請被核準(zhǔn)后,MRF成為外部文檔,視作規(guī)劃本次維護(hù)任務(wù)的依據(jù)。15.4維護(hù)活動2022/9/1020國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4.2 維護(hù)的報告與評估所有的軟件維護(hù)申請都應(yīng)該采用維護(hù)修改報告單軟件組織內(nèi)部還要另外制定一個軟件修改報告單SCR用于說明:為滿足MRF提出的要求所需工作量；本次維護(hù)活動的性質(zhì)；本次維護(hù)請求的優(yōu)先級；本次修改的背景數(shù)據(jù)。將SCR提交給修改控制決策機構(gòu),供進(jìn)一步規(guī)劃維護(hù)活動使用。15.4維護(hù)活動2022/9/1021國防科技大學(xué)計算機學(xué)院維護(hù)修改報告單

16、軟件組織內(nèi)部還要另外制定一個軟件修改報告單SC15.4.3 維護(hù)活動的事件流15.4維護(hù)活動2022/9/1022國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4.3 維護(hù)活動的事件流15.4維護(hù)活動2022/9/15.4維護(hù)活動2022/9/1023國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4維護(hù)活動2022/9/425國防科技大學(xué)計算機學(xué)院狀況復(fù)審當(dāng)一項軟件維護(hù)任務(wù)完成之后,進(jìn)行一次狀況復(fù)審大有益處。狀況復(fù)審主要考慮下列問題:依照當(dāng)前狀態(tài),在設(shè)計、編碼和測試的哪些方面還能用其他方法進(jìn)行?哪些維護(hù)資源可用但未用；這次維護(hù)活動中主要(或次要)的障礙有哪些?在維護(hù)請求中有預(yù)防性維護(hù)嗎?狀況復(fù)審的目的在于促進(jìn)未來的維護(hù)工作,同時

17、也為有效管理軟件組織提供重要的反饋信息。15.4維護(hù)活動2022/9/1024國防科技大學(xué)計算機學(xué)院狀況復(fù)審當(dāng)一項軟件維護(hù)任務(wù)完成之后,進(jìn)行一次狀況復(fù)審大有益處15.4.4 保存維護(hù)記錄維護(hù)過程中值得記錄的數(shù)據(jù)包括:1 程序標(biāo)志;2 源程序行數(shù);3 目標(biāo)程序指令條數(shù);4 所用編程語言;5 安裝程序的日期;6 自安裝之日起程序運行的次數(shù);7 自安裝之日起程序失敗的次數(shù);8 程序修改處的層數(shù)和標(biāo)志;9 因程序變動而增加的源程序行數(shù);15.4維護(hù)活動2022/9/1025國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4.4 保存維護(hù)記錄維護(hù)過程中值得記錄的數(shù)據(jù)包括:保存維護(hù)記錄10因程序變動而刪除的源程序行數(shù);11每

18、處改動所耗人時數(shù);12程序改動的日期;13軟件工程師的標(biāo)志;14MRF的標(biāo)志;15本次維護(hù)的類型;16維護(hù)開始和結(jié)束的日期;17用于此次維護(hù)累計人時數(shù);18執(zhí)行本次維護(hù)的純利潤。15.4維護(hù)活動2022/9/1026國防科技大學(xué)計算機學(xué)院保存維護(hù)記錄10因程序變動而刪除的源程序行數(shù);15.415.4.5 評價維護(hù)活動如果缺乏真實可信的數(shù)據(jù),評估活動毫無意義。在保存了維護(hù)記錄的前提下,可對維護(hù)性能進(jìn)行度量,統(tǒng)計下列數(shù)據(jù)是必要的:程序每次運行的平均失效次數(shù);各類維護(hù)耗費的總?cè)藭r數(shù);各種程序、各種語言及各類維護(hù)的程序平均變動數(shù);維護(hù)階段增刪一個語句平均花費的人時數(shù);維護(hù)每種語言的程序平均花費的人時數(shù)

19、;一張MRF的平均周轉(zhuǎn)時間;各類維護(hù)請求的百分比。根據(jù)這些統(tǒng)計量可對開發(fā)技術(shù)、編程語言,以及對維護(hù)工作量的預(yù)測與資源分配等諸多方面的決策進(jìn)行評價。15.4維護(hù)活動2022/9/1027國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.4.5 評價維護(hù)活動如果缺乏真實可信的數(shù)據(jù),評估活動毫15.5 維護(hù)的副作用軟件修改是一項很危險的工作,對一個復(fù)雜的邏輯過程,那怕做一項微小的改動,都可能引入潛在的錯誤,雖然設(shè)計文檔化和細(xì)致的回歸測試有助于排除錯誤,但是維護(hù)仍然會產(chǎn)生副作用。軟件維護(hù)的副作用指，由于維護(hù)或在維護(hù)過程中其他一些不期望的行為引入的錯誤,副作用大致可分為三類:(1)代碼副作用(2)數(shù)據(jù)副作用(3)文檔的副作用

20、第十五章 軟件維護(hù)2022/9/1028國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.5 維護(hù)的副作用軟件修改是一項很危險的工作,對一個復(fù)1. 代碼副作用修改或刪除子程序;修改或刪除語句標(biāo)號;修改或刪除標(biāo)識符;為提高執(zhí)行效率而做的修改;修改文件的open、close操作;修改邏輯操作符;由設(shè)計變動引起的代碼修改;修改對邊界條件的測試。15.5維護(hù)的副作用2022/9/1029國防科技大學(xué)計算機學(xué)院1. 代碼副作用修改或刪除子程序;15.5維護(hù)的副作用22. 數(shù)據(jù)副作用局部和全局常量的再定義;記錄或文件格式的再定義;增減數(shù)據(jù)或其他復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的體積;修改全局?jǐn)?shù)據(jù);重新初始化控制標(biāo)志和指針;重新排列I/O表或子程序

21、參數(shù)表。15.5維護(hù)的副作用2022/9/1030國防科技大學(xué)計算機學(xué)院2. 數(shù)據(jù)副作用局部和全局常量的再定義;15.5維護(hù)的副3. 文檔的副作用維護(hù)應(yīng)統(tǒng)一考慮整個軟件配置,而不僅僅是源代碼。否則,由于在設(shè)計文檔和用戶手冊中未能準(zhǔn)確反映修改情況而引起文檔副作用。對軟件的任何修改都應(yīng)在相應(yīng)的技術(shù)文檔中反映出來,如果設(shè)計文檔不能與軟件當(dāng)前的狀況對應(yīng)則比沒有文檔更糟。對用戶來說,若使用說明中未能反映修改后的狀況,那么用戶在這些問題上必定出錯。一次維護(hù)完成之后,再次交付軟件之前應(yīng)仔細(xì)復(fù)審整個配置,有效地減少文檔副作用。某些維護(hù)申請不必修改設(shè)計和代碼,只需整理用戶文檔便可達(dá)到維護(hù)的目的。15.5維護(hù)的副

22、作用2022/9/1031國防科技大學(xué)計算機學(xué)院3. 文檔的副作用維護(hù)應(yīng)統(tǒng)一考慮整個軟件配置,而不僅僅是源代15.6 逆向工程與重構(gòu)工程逆向工程與重構(gòu)工程是目前預(yù)防性維護(hù)采用的主要技術(shù)。所謂軟件的逆向工程就是分析已有的程序,尋求比源代碼更高級的抽象表現(xiàn)形式。一般認(rèn)為，凡是在軟件生命周期內(nèi)，將軟件某種形式的描述轉(zhuǎn)換成更為抽象形式的活動都可稱為逆向工程。與之相關(guān)的概念是:重構(gòu)，指在同一抽象級別上轉(zhuǎn)換系統(tǒng)描述形式；設(shè)計恢復(fù)，指借助工具從已有程序中抽象出有關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和過程設(shè)計的信息(不一定是原設(shè)計)；重構(gòu)工程,也稱修復(fù)和改造工程,它是在逆向工程所獲信息的基礎(chǔ)上修改或重構(gòu)已有的系統(tǒng),產(chǎn)生系統(tǒng)的一個新版本。第十五章 軟件維護(hù)2022/9/1032國防科技大學(xué)計算機學(xué)院15.6 逆向工程與重構(gòu)工程逆向工程與重構(gòu)工程是目前預(yù)防性15.6.1 恢復(fù)信息的級別逆向工程導(dǎo)出的信息可分為四個抽象層次：(1)實現(xiàn)級，包括程序的抽象語法樹、符號表