软件质量的生命周期及其度量

软件产品度量用于对软件产品进行评价，并在此基础之上推进产品设计、产品制造和产品服务优化。软件产品的度量实质上是软件质量的度量，而软件的质量度量与其质量的周期密切相关。

软件质量度量模型

软件产品的度量主要针对作为软件开发成果的软件产品的质量而言，独立于其过程。软件的质量由一系列质量要素组成，每一个质量要素又由一些衡量标准组成，每个衡量标准又由一些量度标准加以定量刻划。质量度量贯穿于软件工程的全过程以及软件交付之后，在软件交付之前的度量主要包括程序复杂性、模块的有效性和总的程序规模，在软件交付之后的度量则主要包括残存的缺陷数和系统的可维护性方面。一般情况下，可以将软件质量特性定义成分层模型。勃姆(Barry W. Boehm)在《软件风险管理》(Software Risk Management)中第一次提出了软件质量度量的层次模型。而麦考尔(McCall)等人将软件质量分解至能够度量的层次，提出FCM 3层模型(参见表5-13):软件质量要素(factor)、衡量标准(criteria)和量度标准(metrics)，包括11个标准，分为产品操作(product operation)、产品修正(product revision)和产品转移(product transition)。ISO 9126将软件质量总结为6大特性，每个特性包括一系列副特性，其软件质量模型包括3层，即高层:软件质量需求评价准则(SQRC);中层:软件质量设计评价准则(SQDC);低层:软件质量度量评价准则(SQMC)。

过程度量是对软件开发过程的各个方面进行度量，目的在于预测过程的未来性能，减少过程结果的偏差，对软件过程的行为进行目标管理，为过程控制、过程评价持续改善提供定量性基础。过程度量与软件开发流程密切相关，具有战略性意义。软件过程质量的好坏会直接影响软件产品质量的好坏，度量并评估过程、提高过程成熟度可以改进产品质量。相反，度量并评估软件产品质量会为提高软件过程质量提供必要的反馈和依据。过程度量与软件过程的成熟度密切相关。

弗罗哈克(William A.Florac)、帕克(Robert E.Park)和卡尔顿(Anita D.Carleton)在《实用软件度量:过程管理和改善之度量》(Practical Software Measurement:Measuring for Process Management and Improvement)中描述了过程管理和项目管理的关系。认为软件项目团队生产产品基于三大要素:产品需求、项目计划和已定义软件过程。度量数据在项目管理中将被用来:(1)识别和描述需求，(2)准备能够实现目标的计划，(3)执行计划，(4)跟踪基于项目计划目标的工作执行状态和进展。而过程管理也能使用相同的数据和相关度量来控制和改善软件过程本身。这就意味着，软件组织能使用建构和维持度量活动的共同框架来为过程管理和项目管理两大管理功能提供数据。

软件过程管理包括定义过程、计划度量、执行软件过程、应用度量、控制过程和改善过程，其中计划度量和应用度量是软件过程管理中的重要步骤，也是软件过程度量的核心内容。计划度量建立在对已定义软件过程的理解之上，产品、过程、资源的相关事项和属性已经被识别，收集和使用度量以进行过程性能跟踪的规定都被集成到软件过程之中。应用度量通过过程度量将执行软件过程所获得的数据，以及通过产品度量将产品相关数据用来控制和改善软件过程。

软件过程度量主要包括三大方面的内容，一是成熟度度量(maturity metrics)，主要包括组织度量、资源度量、培训度量、文档标准化度量、数据管理与分析度量、过程质量度量等等;二是管理度量(management metrics)，主要包括项目管理度量(如里程碑管理度量、风险度量、作业流程度量、控制度量、管理数据库度量等)、质量管理度量(如质量审查度量、质量测试度量、质量保证度量等)、配置管理度量(如式样变更控制度量、版本管理控制度量等);三是生命周期度量(life cycle metrics)，主要包括问题定义度量、需求分析度量、设计度量、制造度量、维护度量等。

软件过程的度量，需要按照已经明确定义的度量流程加以实施，这样能使软件过程度量作业具有可控制性和可跟踪性，从而提高度量的有效性。软件过程度量的一般流程主要包括:确认过程问题;收集过程数据;分析过程数据;解释过程数据;汇报过程分析;提出过程建议;实施过程行动;实施监督和控制。这一度量过程的流程质量能保证软件过程度量获得有关软件过程的数据和问题，并进而对软件过程实施改善。

在软件开发中，软件度量的根本目的是为了管理的需要。利用度量来改进软件过程。人们是无法管理不能度量的事物。在软件开发的历史中，我们可以意识到，在60年代末期的大型软件所面临的软件危机反映了软件开发中管理的重要性。而对于管理层人员来说:没有对软件过程的可见度就无法管理;而没有对见到的事物有适当的度量或适当的准则去判断、评估和决策，也无法进行优秀的管理。我们说软件工程的方法论主要在提供可见度方面下工夫。但仅仅是方法论的提高并不能使其成为工程学科。这就需要使用度量。度量是一种可用于决策的可比较的对象。度量已知的事物是为了进行跟踪和评估。对于未知的事物，度量则用于预测。本专题将讨论软件度量的一些基本问题。但应认识到软件度量的成果是非常初步的，还需要大量工作才可能真正地做到实用化，但它的实用化成就将对软件的高质量和高速发展有不可估量的影响。那么, 一、什么是度量呢?

度量存在于左右我们生活的很多系统的核心之中。在经济领域,度量决定着价格和付款的增加;在雷达系统中,度量使我们能透过云层探测到飞机;在医疗系统中,度量使得能够诊断某些特殊疾病;在天气预测系统中,度量是天气预报的基础;没有度量,技术的发展根本无法进行。度量的正式定义是: 度量 是指在现实的世界中,把数字或符号指定给实体的某一属性, 以便以这种方式来根据已明确的规则来描述它们.

因此,度量关注的是获取关于实体属性的信息。一个实体可以是一个实物,如人或房间;或者是一个事件，如旅行;或软件项目的测试阶段。属性是我们所关注的实体的特征或特性,如血压的高度(人)、时间(测试阶段)、范围或颜色(房间)、花销(旅行) 等。因此,说"度量事物"或"度量属性"的说法是不完全正确的;应该说"度量事物的属性"。"度量房间"的说法是模糊的;我们可以说度量它的长度、范围和温度等。同样说"度量温度"的说法也是模糊的,应该说:我们度量的是某一特定地理位置和特定情况下的温度。

如在设计电路的时候我们应用欧姆定律。这个定律描述了电路中电阻、电流和电压三者之间的关系。但是这些理论已超出了一般意义上的科学方法的范畴，在这种范畴里最基本的东西是度量。度量除了在发展一个理论的过程中起作用外，我们使用度量并应用它们。因此设计一个特定电流和电阻的电路时我们就知道需要多大的电压。

如果没有度量，我们很难想象关于电子、机械、及普通工程的定律能得到发展。但事实上在软件工程的主流里度量却被忽略了。

情况是:

■当我们在设计和开发软件产品的时候，我们并未能制定出度量的目标。例如:我们保证说我们将使用户界面友好、可靠、易于维护;而并未使用度量的术语来详细说明它们的具体含义。Gilb曾经说过:所谓模糊目标定理，就是没有明确目标的项目将不能明确地达到它的目标。

■我们未能对构成软件项目实际费用的各个不同的部分进行有效的度量。譬如:通常我们并不知道，和测试阶段相比，设计阶段花费时间多大。

■我们并未试图使我们开发的产品的各种质量合格。因此我们未能使用术语(如:在一段时间里使用故障的可能性、把产品安装到新环境中需花费的工作量等)向潜在的用户说明产品的可靠性很高。

■我们总是试图说服自己使用另一种新的革新的开发技术和方法进行软件开发

事实上，我们在软件度量方面做的工作很少很少，而且所作的度量方面的工作也与一般科学意义上的度量相分离。我们经常会看到诸如此类的话:"软件的费用有80%花费在维护上。"或"软件每一千行程序中平均有55个Bugs。"。但是这些话并没有告诉我们这样的结果是怎样产生的、试验是怎样设计、执行的、度量的是那个实体、及错误的框架是什么等等。没有这些东西，我们就不能在我们自己的环境中客观地进行反复度量，重现度量的结果以获得与工业标准的真实比较。因此，归因于度量不充分的问题的产生是由于缺乏严格的度量方法造成的。

除了传统的对计算机硬件的性能进行度量外，对算法的复杂性的度量一直是计算机科学的重要组成部分。但是，这种度量方法只适用于小程序，而对大型、复杂的软件来说它却无能为力了。这就属于软件工程的范畴了。如果我们不承认度量将会一个更重要的作用的话，软件危机将在随后的几年里依然存在