一、度量的目的

1、引例

引用Lord Kelvin曾說過一句話： ①當(dāng)你能夠測量你所說的并將其用數(shù)字表達(dá)出來，你就對它有了一些了解；②但當(dāng)你不能測量，不能用數(shù)字表達(dá)它時，你對它的了解就很貧乏、很不令人滿意；③它可能是知識的開始，但你在思想上還遠(yuǎn)沒有進(jìn)入科學(xué)的境地。

這句話說明，想要得到一個可量化的結(jié)果，需要先去測量它，有了測量結(jié)果后，才會有度量；也就是說，測量是度量的基礎(chǔ)。

2、度量的目的

進(jìn)行度量工作，是為了了解產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)過程和產(chǎn)品本身。

• 度量開發(fā)過程的目的是為了改進(jìn)過程；

• 度量產(chǎn)品的目的是為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、度量的作用

• 度量的作用是為了有效地定量地進(jìn)行管理。

二、測量、度量和指標(biāo)區(qū)別

1、引例

假設(shè)有A和B兩個人，我們都知道A比B高。但不知道A比B高多少？

這個時候是不是就得經(jīng)過測量身高才能知道具體值。

所以，A和B的身高值即為測量值。

經(jīng)過測量，A的身高為189cm，B的身高為170cm。

得出結(jié)論，A比B高19cm。

所以，A比B高19cm是度量值。

2、測量、度量和指標(biāo)的區(qū)別

（1）測量(measure)—— 對一個產(chǎn)品或過程的某個屬性的范圍、數(shù)量、維數(shù)、容量或大小提供了一個定量的指示。

（2）度量(metrics)—— 對一個系統(tǒng)、部件或過程具有的某個給定屬性的度的一個定量測量。

（3）指標(biāo)(indicator)—— 軟件工程師收集測量并開發(fā)度量，這樣就可以獲得“指標(biāo)(indicator)”；指標(biāo)是一個度量或度量的組合，它對軟件過程、軟件項目或產(chǎn)品本身提供了更深入的理解。

3、思考題

Q：指出下面這段話中哪些是測量，哪些是度量，哪些是指標(biāo)？

有四個軟件小組共同完成一個大型項目，但是每個小組必須進(jìn)行技術(shù)評審，

通過檢查每人每小時所發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)，管理者發(fā)現(xiàn)，采用更加正式評審方法的兩個小組比起另外兩個小組，每人每小時所發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)要高40%。

Answer：

從上面這段話中可以得出，每人每小時所發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)為測量值，更加正式的評審方法為指標(biāo)，每人每小時所發(fā)現(xiàn)的錯誤數(shù)要高40%為度量值。

假設(shè)其它參數(shù)相同，這就給管理者提供一個指標(biāo)：正式的評審方法比起其他評審方法在時間投資上能得到更大的回報，他可能會建議所有小組都采用正式的評審方法。

得出結(jié)論，測量是度量的基礎(chǔ)，度量是為了得到指標(biāo)，它們的關(guān)系為：測量->度量->指標(biāo)。

三、過程度量和項目度量

軟件過程度量主要用于戰(zhàn)略的目的，軟件項目度量則是戰(zhàn)術(shù)的。

1、過程

（1）過程度量

• 在軟件發(fā)布之前的錯誤數(shù)的測量；

• 交付給最終用戶并由最終用戶報告的缺陷的測量；

• 交付的工作產(chǎn)品（生產(chǎn)率）的測量；

• 花費的工作量的測量;

• 花費的時間的測量；

• 與進(jìn)度是否一致的測量。

（2）過程指標(biāo)

• 使得軟件工程組織能夠洞悉一個已有過程的功效（如范型、軟件工程任務(wù)、工作產(chǎn)品及里程碑）；

• 使得管理者和開發(fā)者能夠評估哪些部分可以起作用，哪些部分不行；

• 過程度量(Metrics)的收集跨越所有的項目，并經(jīng)歷很長的時間，目的是獲得改善軟件過程的指標(biāo)。

2、項目

（1）項目度量

• 大多數(shù)軟件項目度量的第一個應(yīng)用是在估算時發(fā)生的；

• 從過去的項目中收集的度量可用來作為估算現(xiàn)在軟件項目的工作量及時間的基礎(chǔ)；

• 所花費的工作量及時間的測量可以和預(yù)估算值進(jìn)行比較，項目管理者使用這些數(shù)據(jù)來監(jiān)督和控制項目的進(jìn)展。

（2）項目度量的目的

• 能指導(dǎo)進(jìn)行一些進(jìn)度上的必要調(diào)整，以避免延遲、減少問題及風(fēng)險，從而使得開發(fā)時間減到最少；

• 項目度量可在項目進(jìn)行的基礎(chǔ)上評估質(zhì)量，在必要時修改技術(shù)方法以改進(jìn)質(zhì)量。

（3）項目指標(biāo)

• 評估正在進(jìn)行的項目的狀態(tài)；

• 跟蹤潛在的風(fēng)險；

• 在問題造成不良影響之前發(fā)現(xiàn)它們；

• 調(diào)整工作流程或任務(wù)；

• 評估項目組在控制軟件工程工作產(chǎn)品的質(zhì)量的能力。

四、度量的方式

1、物理世界中的測量

（1）直接測量—— 例如，測量一個螺栓的長度；

（2）間接測量—— 例如，用次品率來測量生產(chǎn)出的螺栓質(zhì)量。

2、軟件測量

軟件測量與物理測量一樣，也同樣分為兩類。

（1）直接測量

過程 —— 軟件工程過程的直接測量包括所投入的成本和工作量；

產(chǎn)品 —— 軟件產(chǎn)品的直接測量包括產(chǎn)生的代碼行數(shù)(LOC)、執(zhí)行速度、存儲量大小、在某種時間周期中所報告的差錯數(shù)。

（2）間接測量

產(chǎn)品 —— 軟件產(chǎn)品的間接測量包括功能性、復(fù)雜性、效率、可靠性、可維護(hù)性和許多其它的質(zhì)量特性。

五、面向規(guī)模的度量

1、定義

（1）面向規(guī)模的度量是對軟件和軟件開發(fā)過程的直接度量；

（2）可以建立一個面向規(guī)模的數(shù)據(jù)表格來記錄項目的某些信息。

2、有用度量的計算——舉例闡述

Q：該表格列出了在過去幾年完成的每一個軟件開發(fā)項目和關(guān)于這些項目的相應(yīng)的面向規(guī)模的數(shù)據(jù)。那么，①從該表中可以獲得哪些有用信息？②三個項目哪個項目的軟件質(zhì)量最高？③哪個項目的生產(chǎn)率最高？④哪個項目的單位成本最高？

注：LOC即Line Of Code，表示代碼行數(shù)；PM即Person Month，表示每人每月。

需要注意的是：在表格中記載的工作量和成本是整個軟件工程的活動（分析、設(shè)計、編碼和測試），而不僅僅是編碼活動；

對于每一個項目，可以根據(jù)表格中列出的基本數(shù)據(jù)計算簡單的面向規(guī)模的生產(chǎn)率和質(zhì)量等的度量。

A：根據(jù)表格可以對所有的項目計算出以下有用度量：

生產(chǎn)率 ＝ KLOC／PM(人月)；（成正比）

質(zhì)量 ＝ 錯誤數(shù)／KLOC；（成正比）

質(zhì)量 = 缺陷數(shù)/KLOC；（成反比）

成本 ＝ 元／LOC；（成正比）

文檔 ＝ 文檔頁數(shù)／KLOC。（成正比）

六、面向功能的度量

1、定義

（1）面向功能的軟件度量是對軟件和軟件開發(fā)過程的間接度量；

（2）面向功能的度量主要考慮程序的“功能性”和“實用性”，而不是對LOC計數(shù)；

（3）該度量是一種叫做功能點方法的生產(chǎn)率度量法，利用軟件信息域中的一些計數(shù)和軟件復(fù)雜性估計的經(jīng)驗關(guān)系式而導(dǎo)出功能點FP。

2、功能點度量的計算

（1）圖例

需了解以下公式：

①FP=總計數(shù)值х(0.65 0.01 х ΣFi)；

②“ 0.65 0.01 х ΣFi ” ：復(fù)雜度調(diào)整因子。

注：

• FP即Function Points，表示功能點；

• 總計數(shù)值是所有加權(quán)計數(shù)項的和；與五個信息域有關(guān)，即輸入，輸出，查詢，文件，接口，且需考慮加權(quán)因子；

• Fi為復(fù)雜度校正值，需回答14個問題，詳情看下方第（3）點

（2）五個信息域

• 用戶輸入數(shù)：各個用戶輸入是面向不同應(yīng)用的輸入數(shù)據(jù)；

• 用戶輸出數(shù)：各個用戶輸出是面向應(yīng)用的輸出信息，包括報表，屏幕信息，錯誤信息等。在報表中的各個數(shù)據(jù)項不應(yīng)該再分別計數(shù)；

• 用戶查詢數(shù)：查詢是一種聯(lián)機(jī)的交互操作，每一個不同的查詢都要計算；

• 文件數(shù)：每一個邏輯主文件都應(yīng)計數(shù)。邏輯主文件是指邏輯上的一組數(shù)據(jù)，可以是一個大數(shù)據(jù)庫的一部分，也可以是一個單獨的文件；

• 外部接口數(shù)：與系統(tǒng)中其他設(shè)備通過外部接口讀寫信息次數(shù)均應(yīng)計數(shù)。

（3）關(guān)于復(fù)雜性校正值Fi

1. 系統(tǒng)是否需要可靠的備份和恢復(fù)？

2. 是否需要數(shù)據(jù)通信？

3. 是否有分布處理的功能？

4. 是否性能成為關(guān)鍵？

5. 系統(tǒng)是否運行在現(xiàn)存的高度實用化的操作環(huán)境中？

6. 系統(tǒng)是否需要聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)項？

7. 聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)項是否需要建立多重窗口顯示和操作，以處理輸入處理？

8. 主文件是否聯(lián)機(jī)更新？

9. 輸入、輸出、文件、查詢是否復(fù)雜？

10. 內(nèi)部處理過程是否復(fù)雜？

11. 程序代碼是否可復(fù)用？

12. 設(shè)計中是否包括了轉(zhuǎn)移和安裝？

13. 系統(tǒng)是否設(shè)計成可以重復(fù)安裝在不同機(jī)構(gòu)中?

14. 系統(tǒng)是否設(shè)計成易修改和易使用？

（4）關(guān)于計算

①一旦收集到上述數(shù)據(jù)，就可以計算出與每一個計數(shù)相關(guān)的復(fù)雜性值；

②一個信息域是簡單的、平均（中等）的還是復(fù)雜的，由使用功能點方法的機(jī)構(gòu)自行確定，從而計算出加權(quán)計數(shù)；

③計算功能點，使用如下的計算公式：

FP=總計數(shù)值×[0.65 0.01 × ∑(Fi)]，總計數(shù)值是所有加權(quán)計數(shù)項的和；

④Fi(i＝1..14)是復(fù)雜性校正值，它們應(yīng)該通過逐一回答14個問題來確定，詳情看第（3）點；

③④注意點：

• Fi的取值0~5：0表示沒有影響；1表示微小影響；2表示輕度；3表示中度；4表示顯著；5表示重大；

• ∑(Fi)是求和函數(shù)。

⑤一旦計算出功能點，就可仿照LOC的方式度量軟件的生產(chǎn)率、質(zhì)量和其它屬性，具體公式如下：

生產(chǎn)率＝FP／PM（人月）；（成正比）

質(zhì)量＝錯誤數(shù)／FP；（成正比）

質(zhì)量 = 缺陷數(shù)/FP；（成反比）

成本＝元／FP；（成正比）

文檔＝文檔頁數(shù)／FP；（成正比）

（5）基于FP的軟件度量

• 每個FP的錯誤數(shù)(Errors per FP) —— 質(zhì)量

  每個FP的缺陷數(shù)(Defects per FP) —— 質(zhì)量

• 每個FP的花費($ per FP) —— 成本

• 每個FP的文檔頁數(shù)(Pages of documentation per FP) —— 文檔

• 每人月完成的FP數(shù)(FP per person-month) —— 生產(chǎn)率

（6）思考題——think more

功能點FP和總計數(shù)值之間的關(guān)系，最小值是x 總計數(shù)值，最大值是x 總計數(shù)值。

如果14個問題的復(fù)雜度調(diào)整值總和為42，總計數(shù)值假設(shè)為100，則功能點FP的值為___。

解析：

• 最小值為0.65 x 總計數(shù)值，最大值為1.35 x 總計數(shù)值。

• 功能點FP的值為FP = 總計數(shù)值×[0.65 0.01 × ∑(Fi)] = 100 x (0.65 0.01 x 42) = 100 x 1.07 = 107

3、擴(kuò)展的功能點度量 —— 特征點

（1）基礎(chǔ)知識

①擴(kuò)展的功能點也叫特征點度量法，是另外一種功能點度量；

②功能點度量最初主要是用于商業(yè)信息系統(tǒng)應(yīng)用中；

③強調(diào)數(shù)據(jù)維而排除了功能維及行為(控制)維；

④因此，功能點度量不適合用于很多工程及嵌入式系統(tǒng)（它們強調(diào)功能及控制）。

（2）特征點

功能點測量的超集(superset)，適用于算法復(fù)雜性較高的應(yīng)用，主要應(yīng)用于系統(tǒng)和工程軟件的應(yīng)用，例如，實時系統(tǒng)、過程控制軟件及嵌入式軟件應(yīng)用。

（3）特征點的計算

由上圖可以發(fā)現(xiàn)：

①在FP信息域值計算的基礎(chǔ)上增加了一個新的軟件特性，即算法——特定計算機(jī)程序中所包含的一個界定的計算問題；

②在特征點的計算中，權(quán)值是固定的，而原來功能點的度量計算中，權(quán)值有簡單、平均、復(fù)雜三種取值。

PS：權(quán)值即加權(quán)因子

4、調(diào)和不同的度量方法

Q：如果我知道LOC的數(shù)量，有沒有可能估算功能點(FP)的數(shù)量？

A：代碼行數(shù)和功能點之間的關(guān)系依賴于用來實現(xiàn)軟件的程序設(shè)計語言和設(shè)計質(zhì)量。

那么不同程序語言建造一個功能點所需的平均代碼行數(shù)是多少呢？

如下圖所示：

看到這里，小伙伴們對功能點是否有一定了解了呢？

不妨試問下自己，如果開發(fā)一個信息系統(tǒng)需要用到56000行VB代碼，3000行SQL代碼，那么該系統(tǒng)的功能點(FP)是多少？

軟件質(zhì)量度量

1、軟件質(zhì)量的度量

質(zhì)量度量貫穿于軟件工程的全過程以及軟件交付給用戶使用之后。

（1）交付前度量

• 在軟件交付之前得到的度量可作為判斷設(shè)計和測試質(zhì)量好壞的依據(jù)；

• 這一類度量包括程序復(fù)雜性、有效的模塊性和總的程序規(guī)模。

（2）交付后度量

• 在軟件交付之后的度量則把注意力集中于還未發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)和系統(tǒng)的可維護(hù)性方面；

2、軟件質(zhì)量的度量指標(biāo)

為了實現(xiàn)實時的質(zhì)量評估，工程師們必須采用技術(shù)測量客觀地評估質(zhì)量，而不能采用主觀的方法。以下列出4種客觀的度量指標(biāo)：

（1）正確性（最重要）

• 一個程序必須正確地運行，并為它的用戶提供某些輸出；

• 正確性要求軟件執(zhí)行所要求的功能；

• 關(guān)于正確性的最常用的測量是每KLOC的缺陷數(shù)(Defects/KLOC)，這里的缺陷數(shù)定義為“驗證結(jié)果與需求不符的地方”。

思考：

Q：缺陷數(shù)越高越好還是越少越好？

A：缺陷數(shù)越高，軟件質(zhì)量越低；所以缺陷數(shù)應(yīng)該盡可能少。

（2）可維護(hù)性

• 可維護(hù)性是指遇到錯誤時程序能被修改的容易程度，維護(hù)所占的工作量比其他活動都大，它無法直接測量；

• 面向時間：

  有一種簡單的面向時間的度量，稱MTTC（平均變更時間），可以作為可維護(hù)性的度量；

  這個時間包括分析變更要求、設(shè)計適當(dāng)?shù)男薷?/strong>、實現(xiàn)變更并測試、及把變更發(fā)送給所有的用戶。

• 面向成本：

  還有一種面向成本的可維護(hù)性度量，稱損壞度，指的是軟件發(fā)布給最終用戶后修改遇到缺陷的成本。

思考：

Q1：MTTC越低，可維護(hù)性越好還是越差呢？

A1：MTTC即平均變更時間，變更時間越少，說明軟件質(zhì)量越好；所以，MTTC越低，可維護(hù)性越好。

Q2：當(dāng)每千代碼行的缺陷數(shù)降低的同時，損壞度有可能提高嗎？

A2：損壞度即遇到缺陷的成本。

舉個例子：

假設(shè)在一個軟件中，遇到50個缺陷，這50個缺陷都是些很小很細(xì)微的問題，很快就能修復(fù)完，那么所花費的成本也就不會很高；

再或者在另一個軟件中，遇到5個缺陷，這5個缺陷剛好是5個非常重大的漏洞問題，需要很多時日才能修復(fù)完，那么所花費的成本就會很高，即損壞度提高；

所以，缺陷數(shù)低并不代表成本就會低，這也就意味著，當(dāng)每千代碼行的缺陷數(shù)降低的同時，損壞度有可能提高。