高质量软件开发之道

高质量软件开发之道——内建高质量而非修补质量的理念与方法林锐博士[e-mail]2目录1.IT企业面临的软件工程难题与对策2.软件过程改进：理念与解决方案3.细说软件质量4.高质量软件开发的理念：内建质量而非修补质量5.现场交流Page31.IT企业长期面临的软件工程难题1.1企业的目的根本目的：合法地赚钱，获取尽可能多的利润。第一推论：为了使利润最大化，产品开发应当“做得好、做得快并且少花钱”软件工程学科的目的：提高软件产品质量、提高生产率并且降低开发成本质量、生产率、成本之间的复杂关系成本重要还是TimetoMarket重要？1.2企业长期面临的软件工程难题产品质量低下、进度延误、费用超支…（软件工程学科发展30年尚未彻底解决）经典软件工程：研究需求分析、系统设计、编程、测试、维护等领域的方法、技术和工具问题之源：人们逐渐意识到，由于企业管理软件过程的能力比较弱，常常导致项目处于混乱状态。过程混乱使得新技术、新工具的优势难以体现。经典的软件工程不是不好，而是不够用。用于提高软件过程能力的实践通称为软件过程改进。Page42.软件过程改进：理念与解决方案2.1软件过程改进理念提高软件过程能力可以比喻为“练内功”，“练内功”没有捷径可走，唯有走“规范化”之路，即“制定适合于本企业的软件过程规范，并按照此规范执行”。“规范化”不会抑止人们的创造力，相反地，它使得团队可以大规模地复用前人积累的智慧和财富。这种方法非常适合于现代的工业化生产。（麦当劳与中餐馆对比）业界实践已经证明，走“规范化”之路是“成本最低、见效最快、能持续发展”的软件过程改进方法，犹如人类的“养生之道”。任何IT企业（不论大小），都有办法以其承受得起的代价“走规范化之路”，从而有效地提高软件过程能力。2.2IT企业软件过程改进的需求首先制定适合于本企业的软件过程规范。对员工们进行培训，指导他们依据规范来开发产品。购买一些软件工程和项目管理工具，提高员工们的工作效率。2.3CMMI3级软件过程改进解决方案通用的CMMI3级软件过程改进方法与规范，命名为“精简并行过程”（SPP）。与SPP配套的软件工程和项目管理培训教材。一套基于Web的集成化软件项目管理工具，主要功能包括项目规划、项目监控、质量管理、配置管理、需求管理、工作流管理等，命名为Future。CMMI3级精简并行过程SPP模型软件工程著作基于Web的集成化软件项目管理工具Page83.细说软件质量3.1如何描述质量用人的健康做类比如何判断人是否健康？体检因素：身高、体重、心跳、血压、血液、体温等运行正确的软件就是高质量的软件吗？不贪污的官就是好官吗？3.2十大软件质量因素功能性质量因素：正确性，健壮性，可靠性非功能性质量因素：性能，易用性，清晰性，安全性，可扩展性，兼容性，可移植性为什么是“十大”质量因素逐一解释“十大”质量因素（参见《高质量程序设计指南——C++/C语言》）3.3正确性正确性是指软件按照需求正确执行任务的能力。“正确性”的语义涵盖了“精确性”。正确性无疑是第一重要的软件质量属性。技术评审和测试的第一关都是检查工作成果的正确性。机器不会主动欺骗人，软件运行出错通常都是人造成的，所以不要找借口埋怨机器有毛病。Page93.细说软件质量3.4健壮性健壮性是指在异常情况下，软件能够正常运行的能力。正确性描述软件在需求范围之内的行为，而健壮性描述软件在需求范围之外的行为。开发者往往把异常情况错当成正常情况而不作处理，结果降低了健壮性。用户才不管正确性与健壮性的区别，反正软件出了差错都是开发方的错。所以提高软件的健壮性也是开发者的义务。健壮性有两层含义：一是容错能力，二是恢复能力。3.5可靠性可靠性是指在一定的环境下，在给定的时间内，系统不发生故障的概率。可靠性本来是硬件领域的术语。比如某个电子设备在刚开始工作时挺好的，但由于器件在工作中其物理性质会发生变化（如发热），慢慢地系统的功能或性能就会失常。所以一个从设计到生产完全正确的硬件系统，在工作中未必就是可靠的。软件在运行时不会发生物理性质的变化，人们常以为如果软件的某个功能是正确的，那么它一辈子都是正确的。可是我们无法对软件进行彻底地测试，无法根除软件中潜在的错误。平时软件运行得好好的，说不准哪一天就不正常了，如有千年等一回的“千年虫”问题，司空见惯的“内存泄露”问题、“误差累积”问题等等。时隐时现的错误一般都属于可靠性问题，纠错的代价很高。Page103.细说软件质量3.6性能性能通常是指软件的“时间-空间”效率，而不仅是指软件的运行速度。人们总希望软件的运行速度高些，并且占用资源少些。性能优化的关键工作是找出限制性能的“瓶颈”可以通过优化数据结构、算法和代码来提高软件的性能。3.7易用性易用性是指用户使用软件的容易程度。现代人的生活节奏快，干啥事都想图个方便。所以把易用性作为重要的质量属性对待无可非议。导致软件易用性差的根本原因：–理工科大学教育存在缺陷：没有开设人机工程学、美学、心理学这些必修课，大部分开发人员不知道如何设计易用的软件产品。–开发人员犯了“错位”的毛病：他以为只要自己用起来方便，用户也就会满意。软件的易用性要让用户来评价。当用户真的感到软件很好用时，一股温暖的感觉油然而生，于是就用“界面友好”、“方便易用”等词来评价软件产品。Page113.细说软件质量3.8清晰性清晰意味者所有的工作成果易读、易理解，可以提高团队开发效率，降低维护代价。开发人员只有在自己思路清晰的时候才可能写出让别人易读、易理解的程序和文档。可理解的东西通常是简洁的。一个原始问题可能很复杂，但高水平的人就能够把软件系统设计得很简洁。如果软件系统臃肿不堪，它迟早会出问题。所以简洁是人们对工作“精益求精”的结果，而不是潦草应付的结果。千万不要把在学校里“造文章”的手法用于开发产品！3.9安全性这里安全性是指信息安全，英文是Security而不是Safety。安全性是指防止系统被非法入侵的能力，既属于技术问题又属于管理问题。“道高一尺，魔高一丈”，绝对安全的信息系统几乎不存在。开发商和客户愿意为提高安全性而投入的资金是有限的，他们要考虑值不值得。究竟什么样的安全性是令人满意的呢？–一般地，如果黑客为非法入侵花费的代价（考虑时间、费用、风险等因素）高于得到的好处，那么这样的系统可以认为是安全的。Page123.细说软件质量3.10可扩展性可扩展性反映软件适应“变化”的能力。在软件开发过程中，“变化”是司空见惯的事情，如需求、设计的变化，算法的改进，程序的变化等等。由于软件是“软”的，是否它天生就容易修改以适应“变化”？关键要看软件的规模和复杂性。现代软件产品通常采用“增量开发模式”，不断推出新版本，获取增值利润。可扩展性越来越重要。可扩展性是系统设计阶段重点考虑的质量属性。3.11兼容性兼容性是指两个或两个以上的软件相互交换信息的能力。兼容性的商业规则：弱者设法与强者兼容，否则无容身之地；强者应当避免被兼容，否则市场将被瓜分。示例：–中国联通和中国移动的手机互联互通问题–金山软件公司的WPS与微软的Word之争3.12可移植性可移植性是指软件运行于不同软硬件环境的能力编程语言越低级，其程序越难移植，反之则容易。软件设计时应该将“设备相关程序”与“设备无关程序”分开，将“功能模块”与“用户界面”分开。Page134.高质量软件开发理念4.1质量与缺陷质量的死对头是缺陷（defect,bug…），消除缺陷就是提高质量。中国郎中看病的故事消除软件缺陷的3种方式：预防工作成果产生缺陷。工作成果刚刚完成时立即进行质量检查，如技术评审，测试，质量保证。软件交付给用户后，发现错误再补救。4.2高质量软件开发理念遵循软件过程规范，在开发过程之中内建高质量，而非事后修补质量。Page145.现场交流