王麗麗

（長(zhǎng)春理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130022）

手機(jī)軟件質(zhì)量度量研究

王麗麗

（長(zhǎng)春理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130022）

軟件質(zhì)量度量是軟件開發(fā)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)評(píng)估軟件整體質(zhì)量，加強(qiáng)項(xiàng)目管理有著至關(guān)重要的作用。隨著手機(jī)行業(yè)異軍突起，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，對(duì)于軟件質(zhì)量要求逐漸提高，手機(jī)軟件質(zhì)量管理勢(shì)在必行。對(duì)于手機(jī)軟件質(zhì)量度量的研究，將度量過程和手機(jī)軟件特性綜合分析后，提出了基于缺陷的積分法。首先，分析軟件質(zhì)量度量過程；然后分析手機(jī)軟件基于敏捷開發(fā)過程的獨(dú)特性；之后，提出基于缺陷的加權(quán)法手機(jī)軟件質(zhì)量度量方法；最后，通過實(shí)例分析將度量方法應(yīng)用于實(shí)踐中并得出手機(jī)軟件的質(zhì)量評(píng)價(jià)。研究?jī)?nèi)容對(duì)于手機(jī)軟件的管理和推廣具有積極意義。

手機(jī)軟件；質(zhì)量度量；敏捷開發(fā)；缺陷；加權(quán)法

軟件質(zhì)量管理是貫穿整個(gè)軟件生命周期的重要工作，是軟件項(xiàng)目成功完成并順利實(shí)施的可靠保證［1］。智能手機(jī)已經(jīng)席卷全球，在生產(chǎn)生活中正扮演著重要的角色。隨著手機(jī)的普及和信息的爆炸式發(fā)展，用戶對(duì)于手機(jī)軟件的質(zhì)量要求逐漸增高，對(duì)于手機(jī)軟件的質(zhì)量管理理所應(yīng)當(dāng)成為項(xiàng)目管理的重要工作。通過嚴(yán)格度量手機(jī)軟件生命周期的階段，階段性地評(píng)估手機(jī)軟件質(zhì)量水平，可以避免錯(cuò)誤的發(fā)生率，提高產(chǎn)品質(zhì)量指數(shù)，增加管理可見性。軟件質(zhì)量度量提供了一種定量方法來度量產(chǎn)品內(nèi)部屬性的質(zhì)量，通過軟件質(zhì)量度量可以預(yù)測(cè)軟件中潛在的錯(cuò)誤，能夠在軟件產(chǎn)品完成之前進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，因而減少了軟件質(zhì)量評(píng)估的主觀性，并且根據(jù)度量結(jié)果還可以改進(jìn)軟件質(zhì)量［1-3］。軟件質(zhì)量度量方法有很多，基本思想都是將軟件質(zhì)量按照“質(zhì)量特性—子特性—影響子特性的因素”進(jìn)行分層，從中尋找度量元，定量或定性地進(jìn)行度量［4］。

1 軟件質(zhì)量度量

1.1 軟件質(zhì)量度量的過程

想要得到科學(xué)的軟件評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，使軟件質(zhì)量發(fā)揮真正的作用，就必須對(duì)軟件質(zhì)量的度量過程充分理解，并且遵循正確的質(zhì)量度量過程，確立完整的質(zhì)量度量體系。在度量過程中，隨著時(shí)代的發(fā)展和人們的認(rèn)知水平提升，不斷涌現(xiàn)出質(zhì)量過程的想法。這其中非常著名的有美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）和能力成熟度模型集成（Capability Maturity Model Integration，CMMI）過程。IEEE著重于軟件過程質(zhì)量，運(yùn)用系統(tǒng)方法進(jìn)行研究［5-6］。它將質(zhì)量度量過程分為5個(gè)階段：第一，確認(rèn)質(zhì)量度量需求，對(duì)軟件質(zhì)量度量的需求進(jìn)行正確的確認(rèn)；第二，選定軟件質(zhì)量度量的表示，選擇合適的度量方法；第三，實(shí)施質(zhì)量度量活動(dòng)，對(duì)軟件進(jìn)行質(zhì)量度量操作；第四，分析和整理數(shù)據(jù)，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理，存儲(chǔ)；第五，得出結(jié)果，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析最后得到軟件質(zhì)量度量結(jié)果。CMMI由美國(guó)國(guó)防部與卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)和美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)共同研制和開發(fā)［7］，將整個(gè)軟件生命周期的度量分為三個(gè)階段：一是計(jì)劃階段，確定軟件質(zhì)量目標(biāo)；二是收集階段，采集收集數(shù)據(jù)；三是分析階段，在整理分析數(shù)據(jù)的同時(shí)存儲(chǔ)。度量的過程是對(duì)軟件質(zhì)量評(píng)估的想法表示，思路體現(xiàn)。這兩種度量過程在本質(zhì)上是相同的，沒有明顯區(qū)別，將兩者綜合起來可以得到以下的軟件質(zhì)量度量過程，如圖1所示。

圖1 軟件質(zhì)量度量過程

1.2 軟件質(zhì)量度量的模型及質(zhì)量性質(zhì)

為了保證軟件質(zhì)量度量的有效進(jìn)行，保證工作的有效組織，軟件行業(yè)在軟件開發(fā)的實(shí)際過程中總結(jié)出了很多質(zhì)量度量模型，來實(shí)現(xiàn)對(duì)于軟件的質(zhì)量度量，實(shí)現(xiàn)軟件的質(zhì)量評(píng)估。目前，主流的軟件質(zhì)量模型分為兩類：關(guān)系模型和層次模型。比較有代表性的關(guān)系模型有Perry模型和Gillies模型。比較著名的層次模型包括McCall模型和ISO/IEC 9126質(zhì)量模型。

ISO/IEC 9126軟件質(zhì)量模型把軟件產(chǎn)品的質(zhì)量劃分為三個(gè)不同的層次，分別是外部質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量和使用質(zhì)量。內(nèi)部質(zhì)量是軟件產(chǎn)品自身的質(zhì)量，是一種靜態(tài)的屬性，用來衡量產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量；外部質(zhì)量是通過運(yùn)行程序，對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行測(cè)量得出的。內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量的關(guān)系密不可分，緊密相聯(lián)。內(nèi)部質(zhì)量是軟件自有的內(nèi)在屬性，外部質(zhì)量是軟件產(chǎn)品的外在表現(xiàn)，是通過運(yùn)行程序得到的質(zhì)量。內(nèi)部質(zhì)量是外部質(zhì)量表現(xiàn)的內(nèi)在因素，外部質(zhì)量屬性是內(nèi)部質(zhì)量屬性的表現(xiàn)形式。外部質(zhì)量的缺陷會(huì)由內(nèi)部的質(zhì)量問題引發(fā)，在特定的環(huán)境下會(huì)影響軟件產(chǎn)品使用的質(zhì)量，造成不良后果。這里將內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量劃分為六個(gè)質(zhì)量特性，包括功能性、易用性、可靠性、高效性、維護(hù)性和可移植性6個(gè)一級(jí)指標(biāo)，分析軟件的質(zhì)量特征如圖2所示。

圖2 軟件內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量特征圖

2 敏捷開發(fā)下的質(zhì)量層次

2.1 敏捷開發(fā)

敏捷開發(fā)是一種當(dāng)下流行的手機(jī)開發(fā)模式，采用迭代、循序漸進(jìn)的方法進(jìn)行軟件開發(fā)，同時(shí)以用戶的需求進(jìn)化為核心。敏捷開發(fā)的應(yīng)運(yùn)而生并逐漸推廣，主要目的是為了應(yīng)對(duì)需求不斷快速變化的軟件開發(fā)難題。敏捷開發(fā)對(duì)與客戶和開發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的關(guān)系進(jìn)行了變更，敏捷開發(fā)鼓勵(lì)客戶團(tuán)隊(duì)與開發(fā)團(tuán)隊(duì)雙方之間的面對(duì)面相互溝通，及時(shí)交換意見，同時(shí)提倡雙方改變傳統(tǒng)的合作關(guān)系，在溝通的基礎(chǔ)上進(jìn)行緊密的合作。通過時(shí)時(shí)的互動(dòng)，和用戶需求的及時(shí)接受，可以快速的向客戶交付新的軟件版本，來滿足客戶隨時(shí)變化的需求。在與用戶交流時(shí)，注重收集用戶反饋，根據(jù)用戶的反饋及時(shí)地針對(duì)性地做出回應(yīng)。敏捷開發(fā)的這種開發(fā)方式，就是為了即時(shí)了解客戶需求并滿足，這樣可以得到真正符合用戶需求的軟件產(chǎn)品。

敏捷開發(fā)里運(yùn)用最廣泛的方法之一是Scrum方法。在一個(gè)Scrum敏捷項(xiàng)目中，整個(gè)產(chǎn)品主要被分為四個(gè)部分：Product Backlog，Sprint Backlog，User Story，和Obstacles。它們相對(duì)應(yīng)的是：產(chǎn)品的待開發(fā)項(xiàng)，迭代周期的待開發(fā)項(xiàng)，用戶故事和障礙。產(chǎn)品的待開發(fā)項(xiàng)包括所有的用戶需求和軟件要求；迭代的待開發(fā)項(xiàng)是指在一個(gè)迭代周期內(nèi)的任務(wù)項(xiàng)；用戶故事是對(duì)用戶需求的一個(gè)簡(jiǎn)化，是系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)某種功能的模塊稱謂；障礙即為產(chǎn)品缺陷，缺陷是軟件產(chǎn)品開發(fā)或維護(hù)過程中存在的錯(cuò)誤等各種問題；從產(chǎn)品外部看，缺陷是系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的某種功能的失效或違背［8］。

敏捷開發(fā)的主要特點(diǎn)就是頻繁的迭代開發(fā)，之后再把每個(gè)迭代的開發(fā)任務(wù)細(xì)分到以天為單位，并要求每天都發(fā)布可以運(yùn)行的版本［9，10］。在不斷的迭代周期中評(píng)估軟件的質(zhì)量，是敏捷開發(fā)環(huán)境中手機(jī)軟件質(zhì)量度量的難點(diǎn)。

2.2 敏捷開發(fā)環(huán)境下的質(zhì)量層次

在敏捷開發(fā)模式中，產(chǎn)品待開發(fā)項(xiàng)目就是軟件項(xiàng)目，在整個(gè)軟件項(xiàng)目開發(fā)周期中，通過模塊或者其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分解，可以得到多個(gè)迭代周期，也就是說，軟件的生命周期是由一個(gè)個(gè)連續(xù)的迭代周期組成的。在每個(gè)迭代周期內(nèi)，完成這個(gè)周期的開發(fā)任務(wù)，進(jìn)行用戶故事的實(shí)現(xiàn)和編寫，通過反復(fù)迭代達(dá)到增量開發(fā)的結(jié)果，最后將各個(gè)迭代周期的完成成果組合統(tǒng)一，就得到了最終的開發(fā)結(jié)果。敏捷開發(fā)任務(wù)分解如圖3所示。

圖3 敏捷開發(fā)任務(wù)分解

3 基于缺陷的加權(quán)評(píng)價(jià)方法

3.1 需要的數(shù)據(jù)

根據(jù)軟件質(zhì)量的定義，從整體結(jié)果來看，對(duì)用戶的滿意度評(píng)估是軟件質(zhì)量的評(píng)估的主要依據(jù)，從軟件項(xiàng)目管理的角度看，用戶滿意度的高低就是用戶需求的實(shí)現(xiàn)程度，用戶需求達(dá)到的高度。在敏捷開發(fā)模式中，用戶故事代表用戶需求，缺陷代表測(cè)試發(fā)現(xiàn)的問題，缺陷的發(fā)生當(dāng)然會(huì)包含到軟件評(píng)估中，因此，對(duì)軟件質(zhì)量的評(píng)估可以通過軟件用戶需求的實(shí)現(xiàn)程度來衡量，也就是說，可以通過用戶需求的缺陷程度來衡量。缺陷越多，軟件質(zhì)量越差；反之，缺陷越少，用戶的需求實(shí)現(xiàn)度越高，軟件質(zhì)量越好。

為了度量軟件質(zhì)量，用戶故事和缺陷的屬性除了本身的基本性質(zhì)外，還應(yīng)具備以下屬性：

（1）模塊，就是該用戶故事或缺陷屬于軟件模塊的哪個(gè)部分，可以通過這個(gè)屬性評(píng)價(jià)模塊的軟件質(zhì)量，從而比較各個(gè)模塊間的質(zhì)量程度高低。

（2）權(quán)重，就是用戶故事的優(yōu)先級(jí)或者缺陷的嚴(yán)重程度，區(qū)分了用戶故事的優(yōu)先級(jí)和缺陷的嚴(yán)重程度，不同級(jí)別的用戶故事或者缺陷對(duì)于整體軟件的用戶滿意度起到的作用是截然不同的。

（3）質(zhì)量特性，就是一個(gè)用戶故事的設(shè)計(jì)是為了度量哪種質(zhì)量特性，是度量功能性、可靠性、易使用性等6個(gè)質(zhì)量性質(zhì)中的哪一種或者哪幾種。一個(gè)用戶故事可以設(shè)計(jì)為一條或幾條質(zhì)量特性，這個(gè)屬性可以衡量不同的質(zhì)量特性的質(zhì)量水平，便于最后進(jìn)行綜合的質(zhì)量度量計(jì)算。

（4）迭代周期，就是用戶該用戶故事或者缺陷屬于哪一個(gè)迭代周期，這個(gè)屬性可以對(duì)不同的迭代周期的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 加權(quán)法手機(jī)軟件質(zhì)量度量方法

通過掙值分析的思想得知，綜合手機(jī)軟件質(zhì)量度量的目標(biāo)，手機(jī)軟件的質(zhì)量得分，由總分和缺陷分兩個(gè)方面的分?jǐn)?shù)決定：第一方面是總的質(zhì)量得分，是計(jì)劃實(shí)現(xiàn)用戶故事的質(zhì)量得分；第二個(gè)方面是抵扣的質(zhì)量得分，這一部分得分是因?yàn)槿毕莓a(chǎn)生的，缺陷對(duì)軟質(zhì)量的負(fù)面影響需要作為被減數(shù)被減掉。手機(jī)軟件的質(zhì)量得分則等于：總分減去缺陷分，再除以總分。

前文提到的軟件的質(zhì)量特性有功能性、可靠性、易用性、高效性、維護(hù)性和可移植性6個(gè)方面，在此將六個(gè)方面進(jìn)行分別評(píng)估，再進(jìn)行匯總。

3.2.1 單個(gè)模塊在單個(gè)迭代周期的軟件質(zhì)量性質(zhì)水平

假設(shè)某個(gè)模塊在一個(gè)迭代周期里，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)某種質(zhì)量特性的用戶故事數(shù)量是n，其中按影響力可分為三個(gè)等級(jí)，用戶故事數(shù)量分別是n1，n2，n3，三種故事的權(quán)重分別a1，a2，a3，那么總的質(zhì)量得分Q則為：

同樣在這個(gè)迭代周期的同一模塊中，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)了一些沒有完成的用戶故事，也就是缺陷m，其中有不同影響力的缺陷數(shù)量為m1,m2,m3，三種缺陷的質(zhì)量影響權(quán)重分別為b1,b2,b3，那么缺陷的不利影響也就是需要抵扣的質(zhì)量分Q1為：

需要注意的是必須是同一迭代周期中同一模塊的缺陷，否則不需要計(jì)算其中。

綜上，可以得到，在單個(gè)迭代周期中某個(gè)模塊的某種質(zhì)量特性水平Qs為：

為了便于對(duì)其他模塊的橫向比較，將所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)分，也就是如上式所示的比值。同時(shí)，在上述的情況中，用戶故事的缺陷數(shù)量是不大于用戶故事總量的，因?yàn)闇y(cè)試是在同模塊中操作的，所以Qs的大小是位于0到100之間的，數(shù)量越大表示用戶故事完成率越高，可靠性越高，質(zhì)量越好。

通過上文的計(jì)算，就可以評(píng)估出各個(gè)質(zhì)量特性的質(zhì)量水平。例如要計(jì)算某個(gè)模塊在某個(gè)迭代周期中的功能性質(zhì)量水平，就可以將這個(gè)周期內(nèi)所有功能性用戶故事挑選出來，進(jìn)行測(cè)試，得到相應(yīng)的總質(zhì)量得分和需要抵扣的不利影響得分，便可以計(jì)算出功能性質(zhì)量水平Qs1。同理，可靠性、效率等都可得出相應(yīng)的Qs2、Qs3等等。

3.2.2 積分法手機(jī)軟件質(zhì)量度量模型

在上文中計(jì)算的是軟件或者模塊對(duì)于不同的軟件質(zhì)量性質(zhì)的結(jié)果，比如功能性、可靠性等等。對(duì)于軟件整體的質(zhì)量評(píng)價(jià)，需要對(duì)所得的6個(gè)方面的質(zhì)量性質(zhì)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在這里，需要對(duì)這6種性質(zhì)進(jìn)行權(quán)重的確定，因?yàn)椴煌臋?quán)重的設(shè)計(jì)，權(quán)重的確定是否合理對(duì)于最后的評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性有直接的作用。確定權(quán)重的方法有很多，文中運(yùn)用專家排序法并結(jié)合作者的經(jīng)驗(yàn)確定。在此，將設(shè)定質(zhì)量性質(zhì)權(quán)重W為：

W=｛功能性，可靠性，易用性，高效性，維護(hù)性，移植性｝=｛W1，W2，W3，W4，W5，W6｝=｛0.27，0.22，0.15，0.13，0.17，0.06｝

假設(shè)整個(gè)手機(jī)軟件系統(tǒng)截至當(dāng)前計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的用戶故事數(shù)是N，根據(jù)影響力區(qū)分，分別有N1，N2，N3個(gè)不同級(jí)別的用戶故事，期間通過測(cè)試活動(dòng)發(fā)現(xiàn)了M個(gè)不同影響力的缺陷，分別有M1，M2，M3個(gè)不同級(jí)別的缺陷。為了便于計(jì)算，在此將用戶故事的實(shí)現(xiàn)和缺陷都分為三個(gè)級(jí)別：嚴(yán)重，重要，次要。通過賦予不同權(quán)重并兩兩比較進(jìn)行計(jì)算，將用戶故事權(quán)重A和缺陷權(quán)重B設(shè)為：

A=｛嚴(yán)重，重要，次要｝=｛A1，A2，A3｝=｛0.7，0.2，0.1｝

B=｛嚴(yán)重，重要，次要｝=｛B1，B2，B3｝=｛0.7，0.2，0.1｝

至此，積分法手機(jī)軟件質(zhì)量度量模型可以總結(jié)為2步。

第1步：計(jì)算6個(gè)方面軟件性質(zhì)得分。計(jì)算方法為：

第2步：將6個(gè)方面的質(zhì)量得分通過權(quán)重進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。軟件質(zhì)量總分為：

加權(quán)法手機(jī)軟件質(zhì)量度量方法適用于各個(gè)質(zhì)量性質(zhì)之間互不影響、相互獨(dú)立的情況，這樣可以得到更科學(xué)的度量結(jié)果。這其中六個(gè)不同的質(zhì)量性質(zhì)之間雖然不完全獨(dú)立，但通過專家法對(duì)于不同的性質(zhì)賦予了不同的權(quán)重，所以質(zhì)量性質(zhì)之間的相互影響可以忽略不計(jì)。

4 實(shí)例分析

某手機(jī)企業(yè)欲推出一款手機(jī)，現(xiàn)在開發(fā)階段到對(duì)手機(jī)主要功能軟件的質(zhì)量進(jìn)行度量，得到質(zhì)量評(píng)價(jià)。經(jīng)過測(cè)試，得到對(duì)應(yīng)的更軟件質(zhì)量性質(zhì)的用戶故事的完成情況和缺陷數(shù)量如表1所示。

表1 用戶故事和缺陷數(shù)量

運(yùn)用公式（4）進(jìn)行規(guī)范化數(shù)據(jù)處理得到的結(jié)果如表2所示。

表2 質(zhì)量性質(zhì)水平

運(yùn)用公式（5）進(jìn)行總度量，手機(jī)軟件截止到目前的得分為：45.95。

5 結(jié)論

手機(jī)軟件質(zhì)量管理是貫穿整個(gè)軟件生命周期的重要工作，是軟件系項(xiàng)目成功完成并順利實(shí)施的可靠保證［1］。所提出的加權(quán)法相對(duì)于其他軟件質(zhì)量度量方法的優(yōu)點(diǎn)有：通過加權(quán)法可以對(duì)各個(gè)性質(zhì)之間進(jìn)行線性補(bǔ)償，使得結(jié)果更合理并且更科學(xué)；權(quán)重系數(shù)對(duì)于最后的評(píng)估結(jié)果影響大，因?yàn)闄?quán)重之間的設(shè)置本身就有一定差距，計(jì)算之后得到的結(jié)果有所偏重，可以對(duì)用戶需求的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行不同指標(biāo)的評(píng)估；計(jì)算簡(jiǎn)便，方法簡(jiǎn)易，可操作性強(qiáng)，容易上手；對(duì)于手機(jī)軟件在敏捷開發(fā)模式中對(duì)于迭代、模塊的分別評(píng)估可以基本做到，可以在開發(fā)的任何階段進(jìn)行任意模塊的檢測(cè)，便于進(jìn)行模塊間的縱向?qū)Ρ?，和迭代周期中的橫向比較。對(duì)于手機(jī)軟件的質(zhì)量度量具有研究意義。

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Research on Mobile Phone Software Quality Metrics

WANG Lili
（School of Computer Science and Technology，Changchun University of Science and Technology，Changchun 130022）

As an essential part in software development，software quality metric is of vital importance to software overall quality evaluation and strengthening project management.With the emergence of mobile phone industry，the industrial competition is growing increasingly fierce，while the demand for software quality has been gradually improved.Therefore，it is imperative to conduct quality management over mobile phone software.With regard to the research on mobile phone software quality metric，on the basis of a comprehensive analysis on the process and mobile phone software characteristics，the paper put forward the defect-based integral method.Firstly，it analyzed the metric process of mobile phone software.Secondly，it pointed out the particularity of agile development process-based mobile phone software.Thirdly，mobile phone software metric method，which is based on defect weighted-method.Fourthly，through case analysis，the paper applied metric method to practice and gained the quality evaluation of mobile phone software.The research contents are of positive significance to mobile phone software management and promotion.

mobile phone software；quality metric；agile development；defect；weighted-method

TP311

A

1672-9870（2017）05-0115-04

2017-09-20

王麗麗（1993-），女，碩士研究生，E-mail：774030950@qq.com