13章软件维护与再工程

软件工程第13章软件维护与再工程2内容摘要•软件维护•再工程技术3软件维护的概念•什么是软件维护–是指软件系统交付使用以后，为了改正错误或满足新的需要而修改软件的过程•国标GB/T11457-95给出如下定义–在一软件产品交付使用后对其进行修改，以纠正故障、改进其性能和其它属性，或使产品适应改变了的环境。•两种错误认识–软件维护是一次新的开发活动–软件维护就是改错•新开发活动强调要在一定的约束条件下从头开始实施•软件维护强调必须在现有系统的限定和约束条件下实；4软件维护的概念－软件维护分类•根据起因不同，软件维护可以分为四类–纠错性维护–适应性维护–改善性维护–预防性维护5软件维护的概念－软件维护分类•纠错性维护：为了改正软件系统中的错误，使软件能够满足预期的正常运行状态的要求而进行的维护•适应性维护：为了使软件适应内部或外部环境变化，而去修改软件的过程•改善性维护：满足使用过程中用户提出增加新功能或修改已有功能的建议维护•预防性维护：为了提高软件的可维护性、可靠性等，为以后进一步改进软件打下良好基础而修改软件的活动•在实践中，软件维护各种活动常常交织在一起，尽管这些维护在性质上有些重叠，但是还是有充分的理由区分这些维护活动•只有正确区分维护活动的类型才能够更有效地确定维护需求的优先级6四类软件维护的比例纠错性维护适应性维护完善性维护预防性维护纠错性维护25%适应性维护21%完善性维护50%预防性维护4%7软件维护的概念－维护问题•结构化维护：采用软件工程的方法进行软件开发，保证每个阶段都有完整且详细的文档•非结构化维护：如果不采用软件工程方法开发软件，软件只有程序而欠缺文档，则维护工作将变得十分困难维护时，开发人员从分析需求规格说明开始，明白软件功能和性能上的改变，对设计说明文档进行修改和复查，再根据设计修改进行程序变动，并用测试文档中的测试用例进行回归测试，最后将修改后的软件再次交付使用。8软件维护的概念－维护问题•和软件维护有关的部分问题：理解别人的代码通常是非常困难的，而且难度随着软件配置成分的缺失而迅速增加需要维护的软件往往没有文档、或文档资料严重不足、或软件的变化未在相应的文档中反映出来当软件要求维护时，不能指望由原来的开发人员来完成或提供软件的解释。由于维护持续时间很长，因此当需要解释软件时候，往往开发人员已经不在附近了绝大多数软件在设计时没有考虑到将来的修改问题软件维护这项工作毫无吸引力。一方面是因为软件维护，看不到什么“成果”，但工作量很大，更重要的是维护工作难度大，软件维护人员经常遭受挫折。9软件维护的概念－维护成本•软件维护除费用外的无形代价包括①维护活动占用了其他软件开发可用的资源，使资源的利用率降低②一些修复或修改请求得不到及时安排，使得客户满意率下降③维护的结果把一些新的潜在的错误引入软件，降低了软件质量④将软件人员抽调到维护工作中，使得其它软件开发过程受到干扰10软件维护的概念－维护成本•维护的工作可划分成：–生产性活动如，分析评价、修改设计、编写程序代码等–非生产性活动如，程序代码功能理解、数据结构解释、接口特点和性能界限分析等•维护工作量的模型–M：维护的总工作量；P：生产性工作量；K：经验常数；c：复杂程度；d：维护人员对软件的熟悉程度dcKepM11软件维护的概念－维护成本•影响维护工作量的因素主要有以下六种系统的规模：系统规模越大，其功能就越复杂，软件维护的工作量也随之增大程序设计语言：使用强功能的程序设计语言可以控制程序的规模。语言的功能越强，生成程序的模块化和结构化程度越高，所需的指令数就越少，程序的可读性也越好系统年龄：老系统比新系统需要更多的维护工作量。12软件维护的概念－维护成本数据库技术的应用：使用数据库，可以简单而有效地管理和存储用户程序中的数据，还可以减少生成用户报表应用软件的维护工作量先进的软件开发技术：在软件开发过程中，如果采用先进的分析设计技术和程序设计技术，如面向对象技术、复用技术等，可减少大量的维护工作量其它一些因素：如应用的类型、数学模型、任务的难度、IF嵌套深度、索引或下标数等，对维护工作量也有影响13软件维护的过程维护活动包括：–建立维护组织–确定维护过程–保管维护记录–进行维护评价14软件维护的过程－维护组织•维护组织结构图16软件维护的过程－维护组织•维护团队根据时间的不同,可以分为短期团队和长期团队•短期团队一般是当需要执行相关具体任务时，临时组织起来解决手头的问题•长期团队则更正式，能够专业化创建沟通渠道，可以管理软件系统整个生存期的成功演化•无论是短期团队还是长期团队，都要把有经验的员工和新员工混合起来。17软件维护的过程－维护过程•对于非纠错性维护，则首先判断维护类型，对适应性维护，按照评估后得到的优先级放入队列•对于改善性维护，则还要考虑是否采取行动，如果接受申请，则同样按照评估后得到的优先级放入队列，如果拒绝申请，则通知请求者，并说明原因•对于工作安排队列中的任务，由修改负责人依次从队列中取出任务，按照软件工程方法学规划、组织、实施工程。18软件维护的过程－维护过程维护请求类型类型严重性评估后按优先级在队列排队救火行动，当排在队列之首评估后分类评估后按优先级在队列排队采取的行动通知请求者并说明原因按优先级在队列中排队从维护请求队列之首取出一任务按SE方法学规划、组织、实施工程队列中还有维护请求吗？资源用于开发新的软件。yn纠错性维护其他改善性维护适应性维护拒绝接受并不严重非常严重维护过程图19软件维护的过程－维护过程•每种维护请求都要进行同样的一系列技术工作：–修改软件需求说明、–修改软件设计、–设计评审、–必要时重新编码、–单元测试、–集成测试(包括回归测试)、–确认测试等•维护工作最后一步是复审,保证满足维护请求的要求20软件维护的过程－维护记录•维护人员对程序进行修改前要着重做好两个记录–维护申请报告–软件修改报告•维护请求表（报告）即软件问题报告，该报告（表）由要求一项维护活动的用户填写。对改正性维护，用户需要将错误出现的现场信息详细描述出来，包括输入数据、错误清单以及其它有关材料。对适应性维护或改善性维护，应该给出一个简短的需求规格说明书。维护申请被批准后，维护申请报告就成为外部文档，作为本次维护的依据•软件修改报告指明：为满足维护申请报告提出的需求所需的工作量、本次维护活动的类别、本次维护请求的优先级、本次修改的背景数据。在拟定进一步维护计划前，软件修改报告要提交给修改决策机构，供进一步规划维护活动使用21软件维护的过程－维护评价•如果已经开始保存维护记录，可以对维护工作做一些定量度量，至少可以从如下7方面进行评价：–每次程序运行平均失败的次数；–用于每一类维护活动的总人时数；–平均每个程序、每种语言、每种维护类型所必需的程序变动数；–维护过程中增加或删除源语句平均花费的人时数；–维护每种语言平均花费的人时数；–一张维护请求表的平均周转时间；–不同维护类型所占的比例；22软件可维护性•可维护性（maintainability）–指理解、改正、调整和改进软件的难易程度。–对软件可维护性影响的主要因素有：•可理解性（understandability）、•可测试性（testability）、•可修改性、modifiability）•和可移植性（portability）23软件可维护性－主要影响因素•可理解性：指理解软件的结构、接口、功能和内部过程的难易程度。•提高软件可理解性的措施有：•采用模块化的程序结构；•书写详细正确的文档；•采用结构化程序设计；•书写源程序的内部文档；•使用良好的编程语言；•具有良好的程序设计风格等24软件可维护性－主要影响因素•可测试性：指测试和诊断软件（主要指程序）中错误的难易程度。•提高软件可测试性的措施有：•采用良好的程序结构；•书写详细正确的文档；•使用测试工具和调试工具；•保存以前的测试过程和测试用例等25软件可维护性－主要影响因素•可修改性：指修改软件（主要指程序）的难易程度。–在修改软件时经常会发生这样的情况：修改了程序中某个错误的同时又产生新的错误（由程序的修改引起的）；或者在程序中增加了某个功能后，导致原先的某些功能不能正常执行。•修改影响波及范围越大,则程序的可修改性就越差。•影响可修改性因素：软件设计中的设计准则和启发式规则。•一个可修改的软件应当是可理解的、通用的、灵活的、简单的。其中：通用性：指软件适用于各种功能变化而无需修改。灵活性：是指能够容易的对软件进行修改。26软件可维护性－主要影响因素•可移植性：指程序转移到一个新的计算环境的难易程度。•影响软件可移植性的因素有：信息隐蔽原则；模块独立；模块化；高内聚低耦合；良好的程序结构；不用标准文本以外的语句等•一个可移植的程序应具有结构良好、灵活、不依赖于某一具体计算机或操作系统的性能27软件可维护性－主要影响因素•通常对于软件可移植性的度量考虑如下因素①是否是用高级的独立于机器的语言来编写程序?②是否采用广泛使用的标准化的程序设计语言来编写程序?是否仅使用了这种语言的标准版本和特性?③程序中是否使用了标准的普遍使用的库功能和子程序?④程序中是否极少使用或根本不使用操作系统的功能?⑤程序在执行之前是否初始化内存?⑥程序在执行之前是否测定当前的输入／输出设备?⑦程序是否把与机器相关的语句分离了出来，集中放在了一些单独的程序模块中，并有说明文件?⑧程序是否结构化?并允许在小一些的计算机上分段(覆盖)运行?⑨程序中是否避免了依赖于字母数字或特殊字符的内部位表示?28软件可维护性－软件可维护性评审•在进行需求分析评审时，要考虑可修改性、可移植性，及影响维护的系统接口。•在进行设计评审时，要从易于维护和提高设计总体质量的角度全面评审数据设计、总体结构设计、过程设计和界面设计。•在进行代码评审时，要强调编程风格和内部文档。•在进行测试时应指出软件正式交付前应进行的预防性维护。在维护活动完成后也要进行评审。29软件可维护性－提高可维护性的方法•通常采用的方法有–确定质量管理目标和优先级–使用提高软件质量的技术与工具–选择可维护性高的程序设计语言–改进程序文档–进行质量保证审查30软件可维护性－提高可维护性的方法•确定质量管理目标和优先级–一个可维护的程序应该是可理解的，可修改的和可测试的。但是要实现所有这些目标，需要付出很大的代价。因为有些维护属性之间是相互促进的，例如，可理解性和可测试性，可理解性和可修改性，另外一些属性之间则是相互抵触的。–在程序的开发阶段就应保证软件具有可理解性。可修改性和可测试性。在软件开发的每一个阶段都应尽力考虑软件的可维护性。31软件可维护性－提高可维护性的方法•使用提高软件质量的技术与工具–在进行软件设计时，采用如本书前面所述的模块化程序设计、结构化程序设计等程序设计方法，在软件开发过程中，采用结构化小组，建立主程序小组，实现严格的组织化管理，职能分工，规范标准，在对程序的质量进行检测时，也可以采用分工合作的方法，这些方法会有效地提高软件质量和检测效率，进而提高软件的可维护性。32软件可维护性－提高可维护性的方法•选择可维护性高的程序设计语言–选择较好的程序设计语言对软件维护有很大的影响。低级语言（如：机器代码或汇编语言）程序是一般人很难掌握和理解的，因而很难维护。高级语言比低级语言容易理解，具有更好的可维护性。在高级语言中，一些语言可能比另外一些语言更容易理解。例如，cobol语言比fortran语言更容易理解，因为cobol的变量接近英语；pl/1比cobol更容易理解，因为pl/1有更丰富、更强的语言集等33软件可维护性－提高可维护性的方法•改进程序文档–程序文档对提高程序的可理解性有着重要的作用。即使是一个相对简单的程序，要想有效地，迅速对它进行维护，也需要编制文档对它的目的和任务进行解释。而对于程序的维护人员来说，要想对程序编制人员的意图进行重新修改，并对今后可能出现的变化估计，缺少文档的帮助也将很难实现。另一方面，对于程序文档一定要能及时反映程序的变化，否则将