软件构造基础及过程Part2——质量指标

概述

软件系统的质量特性Quality properties

• External vs. internal quality factors 外部和内部质量因素
• Important external quality factors 重要的外部质量因素
• Tradeoff between quality factors 质量因素之间的权衡

软件构造的五个关键质量目标

• Easy to understand: elegant and beautiful code / understandability –易于理解：优雅美观的代码/可理解性
• Ready for change: maintainability and adaptability –准备好改变：可维护性和适应性
• Cheap for develop: design for/with reuse: reusability –开发成本低：设计/重用：可重用性
• Safe from bugs: robustness –避免错误：健壮性
• Efficient to run: performance –高效运行：性能

目标：

了解软件构造关心的质量因素
理解质量目标无法完成的后果
了解课程中每个质量因素对应的构造技术

正文

外部质量因素与内部质量因素的差异与关系：

• 诸如速度或易用性等质量，其在软件产品中的存在与否可由其用户检测（不仅是实际与最终产品交互的人，还包括购买软件或外包其开发的人）。
• 外部质量是用户能够感受到的，影响用户的使用
• 其他适用于软件产品的质量，例如模块化或可读性，都是内部因素，仅对访问实际软件文本的计算机专业人员可见。内部质量影响使用代码的相关人员，影响软件本身和开发者
• 只有外部因素才重要
• 但实现这些外部因素的关键在于内部因素：为了让用户享受可见的品质，设计师和实施者必须采用内部技术，以确保隐藏的品质。
• External quality factors affect users. 外部质量因素影响用户。
• Internal quality factors affect the software itself and its developers. 内部质量因素影响软件本身及其开发人员。
• External quality results from internal quality. 外部质量源于内部质量。

External quality factors 外部质量因素

1. Correctness 正确性

• 正确性是软件产品能够正确的执行任务的能力，是首要的质量目标。保证正确性的途径是有条件的
• 一个软件系统设计多个层面，所以不可能仅仅靠每个构件和属性的正确性来保证整体的正确性，各层之间是相互依赖的
• 假定一个软件系统是分层开发的，每层都要确保自己是正确的，同时假定其调用的低层也是正确的
• 保证正确性的途径：测试(Testing)和调试(Debugging)
• 防御性编程，如Typing(类型化/静态类型检查)和Assertions(断言)，旨在帮助构建从一开始就正确的软件，而不是将其调试成正确的软件。（防患于未然）
• 正式方法：“检查”、“保证”和“保证”—正式项目规范和验证的数学技术研究生课程

2. Robustness 健壮性

• 健壮性是软件系统对异常情况做出适当反应的能力
• 正确性解决了系统在其规范所涵盖的情况下的行为，而健壮性描述了在该规范之外发生的事情
• 健壮性是确保如果出现此类情况，系统不会导致catastrophic(灾难性)事件；它应生成适当的错误消息，干净地终止执行，或进入所谓的graceful degradation(优雅降级)模式。
• 健壮性同abnormal case(异常情况)相关，异常或非异常取决于程序的规格说明，异常情况是程序的规格说明中没有涉及的部分

abnormal case(异常情况):

• 异常情况只是规范中没有涉及的情况。异常情况是程序的规格说明中没有涉及的部分
• “正常”在这个意义上并不意味着“可取”，而是简单地“计划在软件设计中”
• 尽管一开始错误输入被称为正常情况似乎是矛盾的（相反的），但任何其他方法都必须依赖主观标准，因此是无用的
• 判断是否是异常的标准，不取决于客观的正确标准，而取决于程序的规格说明

3. Extendibility 可扩展性

• 可扩展性是指软件易于调整以适应变化的能力
• 可扩展性问题是规模问题之一。可扩展性同规模型密切相关
• 对于小程序来说，更改通常不是一个困难的问题；但是随着软件的增长，它变得越来越难适应
• 大型软件系统通常把维护者视为一个巨大的卡片库，在其中拉出任何一个元素都可能导致整个大厦（大厦）倒塌（越大越难以扩展）
• 软件是易变的，需要可扩展性
• 传统方法在最初的总结需求，假设没有变化，因此以适应变化。

两个提高可扩展性的原则：

1. 简单的体系结构总是比复杂的体系更容易适应变化。
2. 模块自治性越强，变化时对其余模块影响 越小。

4. Reusability 可复用性

• 可重用性是软件元素为许多不同应用程序的构造服务的能力
• 对可重用性的需求来自于对软件系统经常遵循类似模式的观察；应该可以利用这种共性，避免对以前遇到的问题重新设计解决方案
• 通过捕获这样的模式，可重用的软件元素将适用于许多不同的开发
• 总结：软件通常会遇到相似的模式，利用共同性，避免重复实现。

5. Compatibility 兼容性

兼容性是将软件元素与其他元素结合起来的简单性。

• 兼容性很重要，因为我们不在真空中开发软件元素：它们需要相互作用
• 难点：不同软件有不同的设定/规定，例如，许多操作系统支持多种不兼容的文件格式。只有当文件格式兼容时，程序才能直接使用另一个结果作为输入
• 兼容性的关键在于设计的同质性（一致性），以及就程序间通信的标准化约定达成一致

方法包括：

• 与Unix系统一样，标准化文件格式，其中每个文本文件只是一系列字符
• 标准化数据结构，如在Lisp系统中，所有数据和程序都由二进制树（在 Lisp 中称为列表）表示
• 标准化用户界面，如各种版本的Windows、OS/2和MacOS，其中所有工具都依赖于基于标准组件（如Windows、图标、菜单等）与用户进行通信的单一范例
• 通过定义标准化访问协议，向所有由软件。通过协议来实现更通用的兼容性

6. Efficiency 效率

效率是软件系统对硬件资源尽可能少的需求的能力，但前提是软件的正确性，并且需要与其他目标进行权衡。

7. Portability 可移植性

可移植性是指便于将软件产品转移到各种硬件和软件环境。

8. Ease of use 易用性

• 用户可以轻松掌握软件的使用，也包括安装、运行和监控的容易度
• 既方便初学者入门，也不影响熟练的用户直接使用
• 一个关键是结构要简洁，理解用户，换位思考，站在用户的角度设计软件。

9. Functionality 功能性

• 增加功能的同时也要防止陷入Featurism (often “creeping featurism”蠕变特征) 程序设计中一种不 适宜的趋势，即软件开发者增加越来越多的功能，企图跟上竞争，其 结果是程序极为复杂、不灵活、占用过多的磁盘空间
• 在质量提升技术的帮助下，可以在整个项目中保持质量水平不变，而不仅仅 是功能性
• 通常设计时，首先实现一小部分功能并保证各种质量目标，逐渐增加功能并继续保证质量目标

10. Timeliness 及时性

及时性是指软件系统能够在用户需要时或者需要需要之前发布。

10++. Other qualities

11. Verifiability 可验证性：是否易于验证
12. Integrity 完整性：软件系统保护其各种组件（程序和数据）免受未经授权的 访问和修改的能力
13. Repairability 可修复性：便于修复软件的缺点
14. Economy 经济性：同及时性相伴，是系统能够按照其分配的预算或低于预算完成的能力。

Internal quality factors 内部质量因素

1. 圈复杂度：用来衡量一个模块判定结构的复杂程度
2. 耦合度：设计中追求高内聚和低耦合
3. 可读性、易理解性、清晰度
4. 复杂度
5. 体积

内部质量因素通常用作外部质量因素的部分度量。

Tradeoff between quality properties 质量属性之间的权衡

待添加……