邵秀秀　趙衛(wèi)東　邱會(huì)魯?shù)?/p>

摘要：軟件度量是對(duì)軟件開發(fā)項(xiàng)目、過程及其產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)定義、收集以及分析的量化過程。在度量的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，有利于對(duì)開發(fā)項(xiàng)目、過程及其產(chǎn)品加以理解、預(yù)測、評(píng)估、控制和改善。介紹了軟件度量常用模型GQM，并對(duì)規(guī)模度量的功能點(diǎn)分析方法、成本度量的COCOMO模型、復(fù)雜性度量的環(huán)形復(fù)雜度理論和C&K方法以及顧客滿意度要素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：GQM；功能點(diǎn)分析方法；COCOMO；環(huán)形復(fù)雜度；C&K

DOIDOI：10.11907/rjdk.151129

中圖分類號(hào)：TP301

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

文章編號(hào)：16727800（2015）006002303

作者簡介作者簡介：邵秀秀（1988-），女，山東聊城人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)；趙衛(wèi)東（1967-），男，山東泰安人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檐浖こ獭?shù)據(jù)庫；邱會(huì)魯（1990-），男，山東濟(jì)寧人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)；呂峰（1989-），男，山東青島人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)。

1 GQM模型

GQM，即GoalQuestionMeasure，為軟件度量最常見模型，其將度量結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次，從高到低分別是：目標(biāo)層、問題層、度量層[1]。三層逐步遞進(jìn)、逐步求精，將抽象級(jí)別較高的組織或項(xiàng)目目標(biāo)與度量項(xiàng)實(shí)際收集的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，有利于盡快根據(jù)信息的需要和優(yōu)先級(jí)決定度量并進(jìn)行度量。針對(duì)軟件規(guī)模、成本、復(fù)雜度、顧客滿意度或其它方面的度量，都可依據(jù)此模型逐步完成度量過程。

GQM的主要步驟：①確定度量目標(biāo)；②提出滿足目標(biāo)的問題；③確定回答問題所需要的度量[2]。GQM度量過程如圖1所示。

2 規(guī)模度量方法

規(guī)模度量常用方法有功能點(diǎn)分析、代碼估算、德爾菲法、用例點(diǎn)、對(duì)象點(diǎn)方法等。其中功能點(diǎn)分析方法是使用最多的一種規(guī)模度量方法。

功能點(diǎn)分析方法，即Function Point Analysis，是以系統(tǒng)的功能點(diǎn)來估算系統(tǒng)規(guī)模的一種常用方法，用功能點(diǎn)的數(shù)量來表示系統(tǒng)規(guī)模大小，而與實(shí)現(xiàn)語音及編程環(huán)境無關(guān)，在系統(tǒng)需求分析階段即可發(fā)揮作用。

FPA有5項(xiàng)基本計(jì)數(shù)：①外部輸入數(shù)（EI，external input）；②外部輸出數(shù)（EO，external output）；③外部查詢數(shù)（EQ，external query）；④內(nèi)部邏輯文件（ILF，internal logical file）；⑤外部接口文件（EIF，external interface file）。功能點(diǎn)分析法的主要步驟如表1所示。

功能點(diǎn)分析法主要適用于估算出開發(fā)前軟件項(xiàng)目的規(guī)模，以及有很多輸入輸出或文件應(yīng)用的軟件，與程序設(shè)計(jì)語言無關(guān)。由于功能點(diǎn)主要由經(jīng)驗(yàn)來估算，不同的人針對(duì)同一系統(tǒng)可得出完全不同的數(shù)據(jù)，主觀因素較多，因此雖然可估算系統(tǒng)規(guī)模，但常常不太準(zhǔn)確。

3 成本度量方法

成本度量常用方法包括構(gòu)造性成本模型、類比估算、細(xì)分估算、周期估算方法。構(gòu)造性成本模型COCOMO（Constructive Cost Model）最早由B.W.Boehm[4]提出，它包括3個(gè)層次：①基本模型：用已估算出的代碼行長度配以相應(yīng)參數(shù)來估算開發(fā)需要的工作量；②中間模型：在基本模型的基礎(chǔ)上增加項(xiàng)目、人員等影響因素?cái)?shù)據(jù)來估算工作量；③詳細(xì)模型：包含中間模型的各種特性，并考慮了軟件開發(fā)過程中各步驟的影響。

一般來說，基本模型適合項(xiàng)目信息較少的估算，中間模型在需求確定后即可使用，詳細(xì)模型在項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成后可使用。

模型還提供了3種軟件應(yīng)用開發(fā)模式，根據(jù)軟件不同應(yīng)用領(lǐng)域劃分：①組織式：泛指一些比較小或者不需要太多創(chuàng)新的項(xiàng)目，比如數(shù)據(jù)的處理等；②嵌入式：指軟硬件環(huán)境被嚴(yán)格限制的項(xiàng)目，比如各種系統(tǒng)程序等；③分離式：介于組織式和嵌入式之間的類型，指各類實(shí)用程序，如編譯器、分析器等。

3.1 COCOMO基本模型

公式：Effort=a*KLOCb Time=c*Effortd Person=Effort/Time

其中：Effort是所需的人力，如人/月、人/年等。a、b、c、d是參數(shù)，如表2所示。

（1）提供了3個(gè)層次的開發(fā)工作量估算模型：①應(yīng)用系統(tǒng)組成模型：用于原型構(gòu)建階段；②早期設(shè)計(jì)模型：用于體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段；③后體系結(jié)構(gòu)模型：用于完成體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后的軟件開發(fā)階段。

（2）17個(gè)工作量乘數(shù)因子（Cost Drivers）。

4 復(fù)雜性度量方法

復(fù)雜性度量方法可以從面向結(jié)構(gòu)的度量、面向?qū)ο蟮亩攘績蓚€(gè)方面來分析。

4.1 結(jié)構(gòu)化程序復(fù)雜性度量方法

結(jié)構(gòu)化程序復(fù)雜性度量往往針對(duì)3個(gè)方面進(jìn)行，即模塊、結(jié)構(gòu)及總體復(fù)雜性。作為程序復(fù)雜性度量的基礎(chǔ)，模塊的復(fù)雜性度量又分為程序長度和程序控制流度量。McCabe環(huán)形復(fù)雜度理論是常用的程序控制流度量方法[5]。

環(huán)形復(fù)雜度理論以圖論為基礎(chǔ)，通過程序的控制流圖來獲得程序的復(fù)雜度，定義如下：

M=V（G）=e-n+2p

其中，G為控制流圖，V（G）是G中環(huán)形的數(shù)目，e是G中邊的數(shù)目，n是節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，p是不相連部分的數(shù)量。

例：（1）根據(jù)代碼畫出控制流圖，如圖2。

（2）計(jì)算環(huán)形復(fù)雜度，可用3個(gè)數(shù)據(jù)表示：①流圖中區(qū)域的數(shù)量；②流圖中邊的數(shù)量-流圖中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量+2；③流圖中判定節(jié)點(diǎn)的數(shù)量+1。

因此，對(duì)應(yīng)圖2，例子中的環(huán)形復(fù)雜度V（G）=4。

4.2 面向?qū)ο筌浖?fù)雜性度量

面向?qū)ο筌浖?fù)雜性度量方法主要有C&K方法、MOOD方法等[6]，C&K方法更為常見。C&K方法給出了6個(gè)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)和復(fù)雜性的度量因子：

（1）每類加權(quán)方法數(shù)（WMC），即Weighted Methods per Class，表示一個(gè)類的靜態(tài)復(fù)雜度總和，設(shè)類C1，類中定義了方法Mi，，，Mn，令c1，，，，cn為這些方法的復(fù)雜度，則：

（2） 繼承樹深度（DIT），即Depth of Inheritance Tree，表示類繼承樹的最大深度。

（3） 每個(gè)類的孩子數(shù)（NOC），即Number Of Children，表示直接繼承本類的孩子數(shù)目。

（4） 類耦合（CBO），即Coupling Between Object classes，表示和本類耦合的類數(shù)目。

（5） 類的響應(yīng)（RFC），即Response For a Class，為本類方法及本類調(diào)用方法的數(shù)目和。

（6） 方法間內(nèi)聚缺乏（LCOM），即Lack of Cohesion in Methods，為相似度為0的方法對(duì)減去相似度不為0的方法對(duì)的數(shù)量，該數(shù)目越大表示類的內(nèi)聚越強(qiáng)。

C&K方法的6個(gè)度量因子能在一定程度說明面向?qū)ο筌浖膹?fù)雜性，但仍存在一定的缺陷，譬如：①針對(duì)WMC，未說明如何繼承的情況；②針對(duì)DIT，定義有二義性，多繼承情況考慮不全面；③針對(duì)NOC，未考慮間接繼承孩子，得到的度量結(jié)果比較扭曲；④針對(duì)RFC，容易區(qū)分是否為本類方法，不易區(qū)分是否為系統(tǒng)函數(shù)；⑤針對(duì)CBO，根據(jù)多種情況進(jìn)行判斷；⑥針對(duì)LCOM，沒有訪問屬性方法的百分比，度量有一定缺陷；⑦缺少對(duì)封裝性的度量；⑧缺少對(duì)多態(tài)性的度量。

針對(duì)這些不足，使用時(shí)可以對(duì)每個(gè)度量進(jìn)行改進(jìn)，比如：①WMC將基類的公有、保護(hù)函數(shù)計(jì)入本類 ；②DIT可以將多個(gè)繼承定義為單個(gè)繼承的和；③NOC將間接繼承的孩子考慮進(jìn)來；④RFC不區(qū)分本類方法，只統(tǒng)計(jì)出所有被本類調(diào)用的方法；⑤CBO考慮多種情況的耦合，得到最終數(shù)目；⑥LCOM提出克服一些缺陷的定義；增加了對(duì)封裝性、多態(tài)性的度量。

5 結(jié)語

本文針對(duì)不同的度量內(nèi)容介紹了常用的度量方法，包括功能點(diǎn)分析方法、COCOMO模型、環(huán)形復(fù)雜度理論和C&K方法[7]以及GQM模型，這些方法可用于軟件度量。此外，軟件度量往往涉及多個(gè)學(xué)科或技術(shù)，在對(duì)其進(jìn)行學(xué)術(shù)研究或?qū)嶋H應(yīng)用時(shí)，應(yīng)適當(dāng)結(jié)合多領(lǐng)域技術(shù)，以促進(jìn)度量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

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[6]易彤.面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中軟件度量學(xué)：回顧與熱點(diǎn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2011，28（2）：427434.

[7]Measurement manual version 3.0 [Z＼]. COSMIC Measurement Practices Committee，2007.

責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：杜能鋼）

英文摘要Abstract：Software measurement is a quantitative process of the date definition，collection and analysis of softwares development project，process and product.Based on the measurement，to make a comprehensive analysis of the measurement data，is good to understand，predict，evaluate，control and improve the project，process and its products.This paper mainly introduced the commonly used model of GQM，and analyzed the Function Point Analysis，Constructive Cost Model，the theory of McCabe，the method of C&K and Customer satisfaction factors.

英文關(guān)鍵詞Key Words：GQM；Function Point Analysis；COCOMO；McCabe；C&K