软件工程8(西南交通大学软件工程课件)

第8章：维护软件维护是软件生命周期的最后一个阶段。它的任务是：维护软件的正常运行，不断改进软件的性能和质量，为软件的进一步推广应用和更新替换做积极工作。软件维护所需的工作量非常大，一般说来，大型软件的维护成本高达开发总成本的四倍左右。目前，软件开发组织把60%以上的工作量用于维护自己的软件上。问题：软件交付使用软件验收测试以后，就标志着软件设计开发阶段的结束。而软件交付用户使用，才真正标志漫长的维护阶段的开始。软件交付使用就是新系统和旧系统的转换。旧系统可能是人工作业系统，也可能是某个旧的计算机系统。软件交付应该是一个过程，而不是一个突然事件，软件的交付使用应尽可能平稳过渡，不影响生产或工作，新系统逐步安全地取代旧系统。一、软件交付使用的工作1）将旧系统的数据转换到新系统（如数据库数据）；2）新系统调试完成并加载入机器，准备运行；3）将有关资料（如使用说明）转交给用户；4）对用户做适当的培训。二、软件交付使用的方式1）直接方式旧系统新系统（a）直接方式直接方式是用新系统直接替换旧系统，没有过渡。优点：转换简单，费用最省。缺点：风险大。由于新系统没有承担过实际工作，可能会出现意想不到的问题，甚至出现程序设计错误。因此，实际应用时，采取一些措施，以便新系统一旦出错，旧系统能够恢复运行。直接方式不适用于一些关系重大的系统。2）并行方式旧系统新系统（b）并行方式一些关系重大的软件产品在验收测试后，并不立即投入生产性运行，而是同时运行新系统和旧系统，以比较处理结果，这就是并行方式。优点：A.可以对系统进行全面测试，减少了新系统失灵带来的风险，因为旧系统也仍然存在；B．用户也能够有一段熟悉新系统的时间。缺点：所需费用较高，双系统要投入更多的人力财力。3）逐步方式逐步方式是将软件分期，部分地交付使用。这种方式克服了上面两种方式的缺点，既能防止直接转换产生的危险性，又能减少并行方式的费用。但是这种方法使得整个系统中一部分是旧系统，一部分是新系统，所以必须考虑好它们的相互配合问题和接口问题。实际应用中，常常是混合以上几种方法。对系统不重要的部分采用直接方式，对系统重要部分采用并行方式，使系统平稳交付使用。通常要求进行软件维护的原因有三种：1）改正在特定使用条件下暴露出来的一些潜在程序错误或设计缺陷；2）因在软件使用过程中数据环境发生变化（如所要处理的数据发生变化）或处理环境发生变化（如硬件或软件操作系统等发生变化），需要修改软件，以适应这种变化；8.1软件维护的定义8.1.1软件维护的原因3）用户和数据处理人员在使用时常提出改进现有功能、增加新功能、以及改善总体性能的要求，为满足这些要求，需要修改软件。1）改正性维护交付给用户使用的软件，即使通过严格的测试，仍可能有一些潜在的错误在用户使用的过程中发现和修改。诊断和改正错误的过程称为改正性维护。8.1.2软件维护的类型2）适应性维护随着计算机的飞速发展，新的硬件系统和外部设备时常更新和升级，一些数据库环境、数据输入/输出方式、数据存储介质等也可能发生变换。为了使软件适应这些环境变化而修改软件的过程叫做适应性维护。3）完善性维护在软件投入使用过程中，用户可能还会有新的功能和性能要求，可能会提出增加新功能、修改现有功能等要求。为了满足这类要求而进行的维护称为完善性维护。4）预防性维护为了改进软件未来的可维护性或可靠性，或者为了给未来的改进奠定更好的基础而进行的修改，称为预防性维护。这种维护活动在实践中比较少见。在各类维护中，完善性维护占软件维护工作的大部分。根据国外的数据统计表明，完善性维护占全部维护活动的50%～66%，改正性维护占17%～21%，适应性维护占18%～25%，其它维护活动占4%左右。8.2.1结构化维护与非结构化维护的差别1.非结构化维护软件配置的唯一成分是代码，维护从评价程序代码开始，对软件结构、数据结构、系统接口、设计约束等常产生误解，不能进行回归测试，维护代价大。2.结构化维护有完整的软件配置，维护从评价设计文档开始，确定软件结构、性能和接口特点，现修改设计，接着修改代码，再进行回归测试。8.2软件维护的特点软件维护的代价表现为有形代价和无形代价。有形代价指软件维护的费用开支。70年代，用于软件维护的费用只占软件总预算的30%～40%，80年代上升到60%左右，90年代许多软件项目的维护经费预算达到了80%。8.2.2软件维护的代价1.有形代价与无形代价无形代价：1）当一些看起来合理的要求不能及时满足时，会引起用户的不满；2）改动软件可能会引入新的错误，使软件质量下降；3）把许多软件工程师调去从事维护工作，势必影响开发工作。软件维护所花费的工作量，一部分用于生产性活动，如分析、评价、修改设计、编写程序等；另一部分用于非生产性活动，如理解代码的含义、解释数据结构和接口特点等。2.软件维护工作量模型Belady和Lehman提出了一种维护工作量模型：M=P+Ke(c-d)其中：M：用于维护工作的总工作量；P：生产性工作量；K：经验常数；c：因缺乏好的设计和文档而导致软件复杂性的度量；d：维护人员对软件熟悉程度的度量。上述模型指出：如果使用了不好的软件开发方法，原来参加开发的人员或小组不能参加维护，则工作量和成本将按指数级增加。8.2.3软件维护的典型问题1）如果维护时只有程序代码而没有注释说明，维护起来就相当困难；2）由于软件维护阶段时间长，软件开发人员经常流动，所以在维护时，不可能所有的维护工作都依靠原来的开发人员。这会使得维护工作量增加；3）软件没有足够的文档资料，或者程序修改后与文档资料不一致；4）绝大多数软件在设计时没有考虑将来的修改，所以建议采用功能独立的模块化设计原则，增加软件的可维护性；5）软件维护被许多人视为一种毫无吸引力的工作，因为维护工作常常受到挫折。要缓解以上典型问题，建议采用软件工程的方法来开发程序。8.3软件维护过程1.维护组织…维护要求（软件问题报告）维护管理员系统管理员软件系统变化授权人图8.1维护组织根据软件问题报告（维护要求），作出的软件修改报告包含的信息主要有：1）满足维护要求表中提出的要求所需要的工作量；2）维护要求的性质；3）这项要求的优先次序；4）与修改有关的事后数据（如测试数据等）。2.维护报告3.维护的事件流类型开始分析问题评价优先度计划改正进度开始分析维护任务复审估量错误严重程度维护要求错误严重适应完善不严重错误改正目录开发目录高低分配的人员分配的人员修改后的软件配置复审后供使用的软件配置图8.2维护阶段的工作流程⊕⊕⊕⊕4.保存维护记录1）程序标识；2）源语句数；3）机器指令数；4）使用的程序设计语言；5）程序安装的日期；6）自安装以来程序运行次数；7）自安装以来程序失效次数8）程序变动的层次和标识；9）因程序变动而增加的源语句数；10）因程序变动而删除的源语句数；11）每个改动耗费的人时数；12）程序改动的日期；13）软件工程师的名字；14）维护要求表的标识；15）维护类型；16）维护开始和完成的日期；17）累计用于维护的人时数；18）与完成的维护相联系的纯效益。5.评价维护活动可以从以下方面度量维护工作：1）每次程序运行平均失效的次数；2）用于每一类维护活动的总人时数；3）平均每个程序、每种维护类型所做的程序变动数；4）维护过程中增加或删除一个源语句平均花费的人时数；5）维护每种语言平均花费的人时数；6）一张维护要求表的平均周转时间；7）不同维护类型所占的百分比。8.4软件的可维护性软件可维护性是：维护人员理解、改正和改进软件的难易程度。一个软件的可维护性，主要由三个因素决定：1.可理解性可理解性表现为外来读者理解软件的结构、接口、功能和内部过程的难易程度。8.4.1决定软件可维护性的因素影响软件可理解性的重要因素有：模块化、结构化设计、详细的设计文档资料、源代码内部文档、良好的程序设计语言等。2.可测试性在设计开发阶段应该注意尽量把软件设计成容易测试和容易诊断的，可用的测试工具和调试工具对测试和诊断非常重要。3.可修改性软件的可修改程度与软件设计阶段采用的原则和策略是直接相关的。如：模块的耦合、内聚、控制范围和作用范围、局部化程度都直接影响软件的可修改性。4.可移植性5.可重用性决定软件可维护性的最终因素是软件设计阶段所采用的方法，以及软件文档资料的好坏。提高软件的可维护性是软件工程的一个重要目标。8.4.2文档1.用户文档1）功能描述；2）安装文档；3）使用手册；4）参考手册；5）操作员指南；2.系统文档SVN软件：配置修改记录、代码版本管理。8.4.3可维护性复审测试结束时进行正式的可维护性复审，称为配置复审，目的是：保证软件配置的所有成分是完整的、一致的和可理解的。在软件的维护过程中，花费的大量工作量会直接影响软件的成本。因此，应当考虑有哪些因素会影响软件维护的工作量，应该采取什么维护策略，才能有效地维护软件并控制维护的成本。8.4.4影响维护工作量的因素影响软件维护工作量的因素有：1）系统大小。系统越大，功能越复杂，理解掌握起来就越困难，需要的维护工作量越大。2）程序设计语言。使用功能强的程序设计语言可以控制程序的规模。语言的功能越强，生成程序所需的指令数就越少；语言的功能越弱，实现同样功能所需的语句就越多，程序就越大，维护起来就越困难。3）系统年龄。老系统比新系统需要更多的维护工作量。许多老系统在当初并未按照软件工程的要求进行开发，没有文档，或文档太少，或者在长期的维护中许多地方与程序不一致，维护起来困难较大。4）数据库技术的应用。使用数据库工具，可有效地管理和存储用户程序中的数据，可方便地修改、扩充报表。数据库技术的使用可以减少维护工作量。5）先进的软件开发技术。在软件开发时，如果使用能使软件结构比较稳定的分析与设计技术（如面向对象分析、设计技术），可以减少一定的工作量。6）其它。如，应用的类型、数学模型、任务的难度、IF嵌套深度等等都会对维护工作量产生一定的影响。8.5预防性维护对旧程序维护的做法：1）反复多次做修改程序的尝试；2）先通过仔细分析程序，尽可能多地掌握程序内部工作细节，再有效地修改；3）用软件工程方法重新设计、编码和测试需要变更的软件部分；4）以软件工程方法为指导，对程序全部重新设计、编码和测试。3）是局部再工程；4）是软件再工程/预防性维护进行预防性维护的主要理由：（1）对于旧系统而言，维护一行原代码的代价可能是最初开该行源代码代价的14－40倍；（2）重新设计软件体系结构（程序和数据结构）使用最新的设计理念，对将来的维护有较大帮助；（3）原有旧系统可作为软件原型使用，能提高开发效率。8.6软件再工程过程正向工程库存目录分析文档重构逆向工程代码重构数据重构活动以线性顺序发生，但并非总是这样。对于任意一个特定循环，可在完成任意一个活动后终止。该模型定义的6类活动：1.库存目录分析；包含每个应用系统的信息，如：名称、构建日期、修改次数、过去18个月报告的错误、用户数量、文档质量、预期寿命，等。从中选出再工程的候选者。2.文档重构；（1）如果一个程序走向生命终点，不再经历变化，则保持现状；（2）重构只针对当前正在修改的软件部分。3.逆向工程；逆向工程是一个恢复设计结果的过程，从程序代码中抽取数据结构、体系结构和处理过程的设计信息。4.代码重构；分析源代码，标注出与结构化程序设计概念不符的部分，重构它的代码，测试重构代码并更新代码。5.数据重构；当数据结构较差时，进行再工程。如以文件方式保存数据变为以数据库方式存储。6.正向工程。也称革新或改造，即应用软件工程的原理、概念、技术和方法来重新开发现有系统。第8章小结◇软件维护手册主要包括软件系统说明、程序模块说明、操作环境、支持软件的说明、维护过程的说明，便于软件的维护。◇软件问题报告指出软件问题的登记情况，如日期、发现人、状态、问题所属模块等，为软件修改提供准备文档。◇软件修改报告软件产品投入运行以后，发现了需对其进行修正、更改等问题，应将存在的问题、修改的考虑以及修改的影响作出详细的描述，提交审批。软件工程开发中其它重要的文档◇开发进