软件工程,第11讲软件维护与再工程,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,2,软件演化是指软件在交付以后，对软件进行的一系列活动的总称。 软件演化包括：软件的维护、软件再工程。 软件维护阶段覆盖了从软件交付使用到软件被淘汰为止的整个时期。软件的开发时间可能需要一、二年，甚至更短，但它的使用时间可能要经历几年或几十年。维护是不可避免的，维护成本甚至达到整个软件生存周期总成本的40%70%。如何提高软件维护的效率、降低软件维护的代价成为了关键问题。 再工程的主要目的是为遗留系统转化为可演化系统提供一条现实可行的途径，是在软件生命周期终止后开始的一个新的阶段。,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,3,内容摘要,软件维护 再工程技术,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,4,内容摘要,软件维护 再工程技术,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,5,软件维护的概念,什么是软件维护 是软件生存周期的最后一个阶段，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/T 11457-95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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,6,软件维护的概念软件维护分类,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施 根据起因不同，软件维护可以分为纠错性维护、适应性维护、改善性维护和预防性维护四类,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,7,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（软件或硬件）而去修改软件的过程 改善性维护：在软件使用过程中，为了满足用户提出增加新功能或修改已有功能的建议而修改软件的过程 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。可定义为“把今天的方法学用于昨天的系统以满足明天的需要”,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,8,软件维护的概念软件维护分类,实践表明：在这四种维护中，改善性维护所占比重最大，即来自用户要求扩充、加强软件功能、性能的维护活动约占整个维护工作的50% 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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,9,软件维护的概念维护问题,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 非结构化维护中，开发人员只能通过阅读、理解和分析源程序来了解系统功能、软件结构、数据结构、系统接口和设计约束等，这样做十分困难且容易误解。要弄清楚整个系统，势必要花费大量的人力和物力，对源程序修改产生的后果也难以估计，在没有文档的情况下，也不可能进行回归测试，很难保证程序的正确性 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，这样维护会相对容易 结构化维护中，开发各阶段中生成的文档对于理解和掌握软件的功能、性能、体系结构、数据结构、系统接口和设计约束等有很大的帮助。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。有利于减少工作量和降低成本，大大提高软件的维护效率,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,10,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岗位了 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“创造性成果”，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。,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,11,软件维护的概念维护成本,软件维护除开维护费用以外的无形代价包括 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 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 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 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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,12,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、接口特点分析和性能界限分析等 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 该模型表明：如果软件开发没有运用软件工程方法学，而且原来的开发人员未能参与到维护工作之中，则维护工作量和费用将呈指数增加,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,13,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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,14,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的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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,15,软件维护的过程：1、建立维护组织,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 维护组织结构图,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,16,软件维护的过程：1、建立维护组织,系统监督员一般都是对程序(某一部分)特别熟悉的技术人员，他们对维护申请及可能引起的软件修改提出意见，并向修改控制决策机构报告，由其最后确定是否采取维护 在维护人员对程序进行修改的过程中，由配置管理员严格把关，控制修改的范围，对软件配置进行审计 。 维护管理员、系统监督员、修改控制决策机构等，均代表维护工作的某个职责范围 。 修改控制决策机构、维护管理员可以是指定的某个人，也可以是一个包括管理人员、高级技术人员在内的小组。 系统监督员可以有其他职责，但应具体分管某一个软件包,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,17,软件维护的过程：1、建立维护组织,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。,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,18,软件维护的过程：2、确定维护过程,对于纠错性维护，由系统监督员判断本次申请的严重性，若很严重则将申请放入工作安排队列之首，否则按评估后得到的优先级放入队列 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。,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,19,软件维护的过程：2、确定维护过程,维护过程图,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,20,软件维护的过程：2、确定维护过程,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 依照当前状态，在设计、编码和测试的哪些方面还能用其他方法进行? 哪些维护资源可用但未用? 这次维护活动中主要(或次要)的障碍有哪些? 在维护请求中有预防性维护吗?,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,21,软件维护的过程：3、保管维护记录,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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,22,软件维护的过程：3、保管维护记录,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 保存维护记录的第一个问题就是哪些数据值得保存？ 程序标识、源语句数；机器指令数；程序设计语言；软件安装日期；软件运行次数；软件失效次数；程序变动的层次、标识、增加或删除的源语句数、变动的人力和物力消耗、变动日期、软件工程师姓名、维护类型、维护开始和完成时间、维护累计人时数、维护纯收益等,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,23,软件维护的过程：4、进行维护评价,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，至少可从如下7方面进行评价： 每次程序运行平均失效的次数； 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 根据这些统计量可对开发技术、编程语言、以及对维护工作量的预测与资源分配等诸多方面的决策进行评价和积累经验,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,24,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）,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,25,软件可维护性主要影响因素,1、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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,26,软件可维护性主要影响因素,2、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,乐山师范学院计算机科学系 软件工程课程,27,软件可维护性主要影响因素,