软件工程第15章-软件维护与再工程课件

软件演化是指件演化是指软件在交付以后，件在交付以后，对软件件进行的一系列活行的一系列活动的的总称。称。软件演化：件演化：软件的件的维护、软件再工程件再工程。软件件维护阶段覆盖了从段覆盖了从软件交付使用到件交付使用到软件被淘汰件被淘汰为止的整个止的整个时期。期。软件的开件的开发时间可能需要一、二年，甚至更短，但它的可能需要一、二年，甚至更短，但它的使用使用时间可能要可能要经历几年或几十年。几年或几十年。再工程再工程的主要目的是的主要目的是为遗留系留系统转化化为可可演化系演化系统提供一条提供一条现实可行的途径，是在可行的途径，是在软件生命周期件生命周期终止后开始的一个新的止后开始的一个新的阶段。段。2复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）内容摘要内容摘要软件件维护再工程技再工程技术3复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）内容摘要内容摘要软件件维护再工程技再工程技术4复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念 什么是什么是软件件维护是指软件系统交付使用以后，为了改正错误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或满足新的需要而修改软件的过程 国国标GB/T 11457-2006给出如下定出如下定义 在一软件产品交付使用后对其进行修改，以在一软件产品交付使用后对其进行修改，以纠正故障纠正故障;在一软件产品交付使用后对其进行修改，以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品适应改变了的环境5复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念软件件维护分分类两种两种错误认识 软件维护是一次新的开发活动软件维护是一次新的开发活动 软件维护就是改错软件维护就是改错 新开新开发活活动强调要在一定的要在一定的约束条件下从束条件下从头开始开始实施施 软件件维护强调必必须在在现有系有系统的限定和的限定和约束条件下束条件下实施施；根据起因不同，；根据起因不同，软件件维护可以分可以分为纠错性性维护、适适应性性维护、改改善性善性维护和和预防性防性维护四四类 6复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念软件件维护分分类纠错性性维护：为了改正了改正软件系件系统中的中的错误，使，使软件能件能够满足足预期的正常运行状期的正常运行状态的要求而的要求而进行的行的维护适适应性性维护：为了使了使软件适件适应内部或外部内部或外部环境境变化，而去修改化，而去修改软件的件的过程程改善性改善性维护：满足使用足使用过程中用程中用户提出增加新提出增加新功能或修改已有功能的建功能或修改已有功能的建议维护预防性防性维护：为了提高了提高软件的可件的可维护性、可靠性、可靠性等，性等，为以后以后进一步改一步改进软件打下良好基件打下良好基础而而修改修改软件的活件的活动7复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念软件件维护分分类在在实践中，践中，软件件维护各种活各种活动常常交常常交织在在一起，尽管一起，尽管这些些维护在性在性质上有些重叠，上有些重叠，但是但是还是有充分的理由区分是有充分的理由区分这些些维护活活动只有正确区分只有正确区分维护活活动的的类型才能型才能够更有更有效地确定效地确定维护需求的需求的优先先级 8复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护问题结构化构化维护：采用：采用软件工程的方法件工程的方法进行行软件开件开发，保，保证每个每个阶段都有完整且段都有完整且详细的文档的文档非非结构化构化维护：如果不采用：如果不采用软件工程方法开件工程方法开发软件，件，软件只有程序而欠缺文档，件只有程序而欠缺文档，则维护工作将工作将变得十分困得十分困难 维护时，开，开发人人员从分析需求从分析需求规格格说明开始，明白明开始，明白软件件功能和性能上的改功能和性能上的改变，对设计说明文档明文档进行修改和复行修改和复查，再根据再根据设计修改修改进行程序行程序变动，并用，并用测试文档中的文档中的测试用例用例进行回行回归测试，最后将修改后的，最后将修改后的软件再次交付使用。件再次交付使用。9复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护问题和和软件件维护有关的部分有关的部分问题：理解别人的代码通常是非常困难的，而且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料严重不足、或软件的变化未在相应的文档中反映出来档中反映出来10复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护问题当软件要求维护时，不能指望由原来的开当软件要求维护时，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附近了候，往往开发人员已经不在附近了绝大多数软件在设计时没有考虑到将来的绝大多数软件在设计时没有考虑到将来的修改问题修改问题软件维护这项工作毫无吸引力。一方面是软件维护这项工作毫无吸引力。一方面是因为软件维护，看不到什么因为软件维护，看不到什么“成果成果”，但，但工作量很大，更重要的是维护工作难度大，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。软件维护人员经常遭受挫折。11复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护成本成本软件件维护除除费用外的无形代价包括用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，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，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件开发过程受到干扰 12复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护成本成本维护的工作可划分成：的工作可划分成：生产性活动生产性活动 如，分析评价、修改设计、编写如，分析评价、修改设计、编写程序代码等程序代码等 非生产性活动非生产性活动 如，程序代码功能理解、数据如，程序代码功能理解、数据结构解释、接口特点和性能界限分析等结构解释、接口特点和性能界限分析等维护工作量的模型工作量的模型 M：维护的总工作量：维护的总工作量；P：生产性工作量；：生产性工作量；K：经验常数；：经验常数；c：复杂程度；复杂程度；d：维护人员对软件的熟悉程度：维护人员对软件的熟悉程度 13复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护成本成本影响影响维护工作量的因素主要有以下六种工作量的因素主要有以下六种系统的规模系统的规模：系统规模越大，其功能就越复：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杂，软件维护的工作量也随之增大程序设计语言程序设计语言：使用强功能的程序设计语言：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指令数就越少，程序的可读性也越好14复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护成本成本系统年龄系统年龄：老系统比新系统需要更多的维护：老系统比新系统需要更多的维护工作量。工作量。数据库技术的应用数据库技术的应用：使用数据库，可以简单：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应用软件的维护工作可以减少生成用户报表应用软件的维护工作量量 先进的软件开发技术先进的软件开发技术：在软件开发过程中，：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，可减少术，如面向对象技术、复用技术等，可减少大量的维护工作量大量的维护工作量15复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的概念的概念维护成本成本其它一些因素其它一些因素：如：如应用的用的类型、数学模型、型、数学模型、任任务的的难度、度、IF嵌套深度、索引或下嵌套深度、索引或下标数数等，等，对维护工作量也有影响工作量也有影响 16复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护组织维护组织结构构图 17复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护组织系系统监督督员一般都是一般都是对程序程序(某一部分某一部分)特特别熟悉的技熟悉的技术人人员。在在维护人人员对程序程序进行修改的行修改的过程中，由程中，由配置管理配置管理员严格把关，控制修改的范格把关，控制修改的范围，对软件配置件配置进行行审计。维护管理管理员、系、系统监督督员、修改控制决策、修改控制决策机构等，均代表机构等，均代表维护工作的某个工作的某个职责范范围。18复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护组织修改控制决策机构、修改控制决策机构、维护管理管理员可以是指可以是指定的某个人，也可以是一个包括管理人定的某个人，也可以是一个包括管理人员、高高级技技术人人员在内的小在内的小组。系系统监督督员可以有其他可以有其他职责，但，但应具体分具体分管某一个管某一个软件包。件包。19复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护组织维护团队根据根据时间的不同的不同,可以分可以分为短期短期团队和和长期期团队 短期短期团队一般是当需要一般是当需要执行相关具体任行相关具体任务时，临时组织起来解决手起来解决手头的的问题 长期期团队则更正式，能更正式，能够专业化化创建沟通建沟通渠道，可以管理渠道，可以管理软件系件系统整个生存期的成整个生存期的成功演化功演化 无无论是短期是短期团队还是是长期期团队，都要把有，都要把有经验的的员工和新工和新员工混合起来。工混合起来。20复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护过程程对于非于非纠错性性维护，则首先判断首先判断维护类型，型，对适适应性性维护，按照，按照评估后得到的估后得到的优先先级放入放入队列列 对于于改善性改善性维护，则还要考要考虑是否采取行是否采取行动，如果接受申如果接受申请，则同同样按照按照评估后得到的估后得到的优先先级放入放入队列，如果拒列，如果拒绝申申请，则通知通知请求者，求者，并并说明原因明原因对于工作安排于工作安排队列中的任列中的任务，由修改，由修改负责人依人依次从次从队列中取出任列中取出任务，按照，按照软件工程方法学件工程方法学规划、划、组织、实施工程。施工程。21复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护过程程维护请求维护请求类型类型类型类型严重性严重性评估后按优先评估后按优先级在队列排队级在队列排队救火行动，当救火行动，当排在队列之首排在队列之首评估后分类评估后分类评估后按优先评估后按优先级在队列排队级在队列排队采取的行动采取的行动通知请求者通知请求者并说明原因并说明原因按优先级在按优先级在队列中排队队列中排队从维护请求队列之首取出一任务从维护请求队列之首取出一任务按按SESE方法学规划、组织、实施工程方法学规划、组织、实施工程队列中还有维护请求吗？队列中还有维护请求吗？资源用于开发新的软件。资源用于开发新的软件。y yn n纠错性维护纠错性维护其他其他改善性维护改善性维护适应性维护适应性维护拒绝拒绝接受接受并不严重并不严重非常严重非常严重维护过程程图22复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护过程程每种每种维护请求都要求都要进行同行同样的一系列技的一系列技术工作：工作：修改修改软件需求件需求说明明、修改修改软件件设计、设计评审、必要必要时重新重新编码、单元元测试、集成集成测试(包括回包括回归测试)、确确认测试等等 维护工作最后一步是复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些方面还能用其他方法进行?哪些维护资源可用但未用哪些维护资源可用但未用?23复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护过程程这次维护活动中主要这次维护活动中主要(或次要或次要)的障碍有哪些的障碍有哪些?在维护请求中有预防性维护吗在维护请求中有预防性维护吗?24复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护记录维护人人员对程序程序进行修改前要着重做好两个行修改前要着重做好两个记录维护申请报告维护申请报告软件修改报告软件修改报告 维护请求表（求表（报告）即告）即软件件问题报告，告，该报告告（表）由要求一（表）由要求一项维护活活动的用的用户填写。填写。对改改正性正性维护，用，用户需要将需要将错误出出现的的现场信息信息详细描述出来，包括描述出来，包括输入数据、入数据、错误清清单以及其以及其它有关材料。它有关材料。对适适应性性维护或改善性或改善性维护，应该给出一个出一个简短的需求短的需求规格格说明明书。维护申申请被批准后，被批准后，维护申申请报告就成告就成为外部文档，作外部文档，作为本次本次维护的依据的依据 25复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护记录软件修改件修改报告指明：告指明：为满足足维护申申请报告告提出的需求所需的工作量、本次提出的需求所需的工作量、本次维护活活动的的类别、本次、本次维护请求的求的优先先级、本次修、本次修改的背景数据。在改的背景数据。在拟定定进一步一步维护计划前，划前，软件修改件修改报告要提交告要提交给修改决策机构，供修改决策机构，供进一步一步规划划维护活活动使用使用 保存保存维护记录的第一个的第一个问题就是哪些数据就是哪些数据值得保存？得保存？26复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件件维护的的过程程维护评价价如果已如果已经开始保存开始保存维护记录，可以，可以对维护工作工作做一些定量度量，至少可以从如下做一些定量度量，至少可以从如下7方面方面进行行评价：价：每次程序运行平均失败的次数；每次程序运行平均失败的次数；用于每一类维护活动的总人时数；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；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；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；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；不同维护类型所占的比例；27复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性性 可可维护性（性（maintainability）指理解、改正、调整和改进软件的难易程度。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：可理解对软件可维护性影响的主要因素有：可理解性（性（understandability）、可测试性）、可测试性（testability）、可修改性、）、可修改性、modifiability）和可移植性（）和可移植性（portability）28复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素可理解性可理解性：指理解：指理解软件的件的结构、接口、功构、接口、功能和内部能和内部过程的程的难易程度。易程度。提高提高软件可理解性的措施有：采用模件可理解性的措施有：采用模块化化的程序的程序结构；构；书写写详细正确的文档；采用正确的文档；采用结构化程序构化程序设计；书写源程序的内部文档；写源程序的内部文档；使用良好的使用良好的编程程语言；具有良好的程序言；具有良好的程序设计风格等格等 29复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素可可测试性性：指：指测试和和诊断断软件（主要指程件（主要指程序）中序）中错误的的难易程度。易程度。提高提高软件可件可测试性的措施有：采用良好的性的措施有：采用良好的程序程序结构；构；书写写详细正确的文档；使用正确的文档；使用测试工具和工具和调试工具；保存以前的工具；保存以前的测试过程程和和测试用例等用例等 30复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素可修改性可修改性：指修改：指修改软件（主要指程序）的件（主要指程序）的难易程度。易程度。在修改在修改软件件时经常会常会发生生这样的情况：修的情况：修改了程序中某个改了程序中某个错误的同的同时又又产生新的生新的错误（由程序的修改引起的）；或者在程序（由程序的修改引起的）；或者在程序中增加了某个功能后，中增加了某个功能后，导致原先的某些功致原先的某些功能不能正常能不能正常执行。行。31复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素可移植性可移植性：指程序：指程序转移到一个新的移到一个新的计算算环境的境的难易程度。易程度。影响影响软件可移植性的因素有：信息件可移植性的因素有：信息隐蔽原蔽原则；模模块独立；模独立；模块化；高内聚低耦合；良好的程化；高内聚低耦合；良好的程序序结构；不用构；不用标准文本以外的准文本以外的语句等句等一个可移植的程序一个可移植的程序应具有具有结构良好、灵活、不构良好、灵活、不依依赖于某一具体于某一具体计算机或操作系算机或操作系统的性能的性能 32复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素通常通常对于于软件可移植性的度量考件可移植性的度量考虑如下因素如下因素 是否是用高级的独立于机器的语言来编写是否是用高级的独立于机器的语言来编写程序程序?是否采用广泛使用的标准化的程序设计语是否采用广泛使用的标准化的程序设计语言来编写程序言来编写程序?是否仅使用了这种语言的是否仅使用了这种语言的标准版本和特性标准版本和特性?程序中是否使用了标准的普遍使用的库功程序中是否使用了标准的普遍使用的库功能和子程序能和子程序?程序中是否极少使用或根本不使用操作系程序中是否极少使用或根本不使用操作系统的功能统的功能?33复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性主要影响因素性主要影响因素程序在执行之前是否初始化内存程序在执行之前是否初始化内存?程序在执行之前是否测定当前的输入输出程序在执行之前是否测定当前的输入输出设备设备?程序是否把与机器相关的语句分离了出来，程序是否把与机器相关的语句分离了出来，集中放在了一些单独的程序模块中，并有说集中放在了一些单独的程序模块中，并有说明文件明文件?程序是否结构化程序是否结构化?并允许在小一些的计算机并允许在小一些的计算机上分段上分段(覆盖覆盖)运行运行?程序中是否避免了依赖于字母数字或特殊字程序中是否避免了依赖于字母数字或特殊字符的内部位表示符的内部位表示?34复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性性软件可件可维护性性评审在在进行行设计评审时，要从易于，要从易于维护和提高和提高设计总体体质量的角度全面量的角度全面评审数据数据设计、总体体结构构设计、过程程设计和界面和界面设计。在。在进行代行代码评审时，要，要强调编程程风格和内部格和内部文档。在文档。在进行行测试时应指出指出软件正式交付件正式交付前前应进行的行的预防性防性维护。在。在维护活活动完成完成后也要后也要进行行评审。35复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法通常采用的方法有通常采用的方法有确定质量管理目标和优先级确定质量管理目标和优先级规范化程序设计风格规范化程序设计风格选择可维护性高的程序设计语言选择可维护性高的程序设计语言改进程序文档改进程序文档保证软件质量审查方法保证软件质量审查方法 36复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法确定确定质量管理目量管理目标和和优先先级 一个可维护的程序应该是可理解的，可修改一个可维护的程序应该是可理解的，可修改的和可测试的。但是要实现所有这些目标，的和可测试的。但是要实现所有这些目标，需要付出很大的代价。因为有些维护属性之需要付出很大的代价。因为有些维护属性之间是相互促进的，例如，可理解性和可测试间是相互促进的，例如，可理解性和可测试性，可理解性和可修改性，另外一些属性之性，可理解性和可修改性，另外一些属性之间则是相互抵触的。间则是相互抵触的。在程序的开发阶段就应保证软件具有可理解在程序的开发阶段就应保证软件具有可理解性。可修改性和可测试性。在软件开发的每性。可修改性和可测试性。在软件开发的每一个阶段都应尽力考虑软件的可维护性。一个阶段都应尽力考虑软件的可维护性。37复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法使用提高使用提高软件件质量的技量的技术与工具与工具在进行软件设计时，采用如本书前面所述在进行软件设计时，采用如本书前面所述的模块化程序设计、结构化程序设计等程的模块化程序设计、结构化程序设计等程序设计方法，在软件开发过程中，采用结序设计方法，在软件开发过程中，采用结构化小组，建立主程序小组，实现严格的构化小组，建立主程序小组，实现严格的组织化管理，职能分工，规范标准，在对组织化管理，职能分工，规范标准，在对程序的质量进行检测时，也可以采用分工程序的质量进行检测时，也可以采用分工合作的方法，这些方法会有效地提高软件合作的方法，这些方法会有效地提高软件质量和检测效率，进而提高软件的可维护质量和检测效率，进而提高软件的可维护性。性。38复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法选择可可维护性高的程序性高的程序设计语言言 选择较好的程序设计语言对软件维护有很大选择较好的程序设计语言对软件维护有很大的影响。低级语言（如：机器代码或汇编语的影响。低级语言（如：机器代码或汇编语言）程序是一般人很难掌握和理解的，因而言）程序是一般人很难掌握和理解的，因而很难维护。高级语言比低级语言容易理解，很难维护。高级语言比低级语言容易理解，具有更好的可维护性。在高级语言中，一些具有更好的可维护性。在高级语言中，一些语言可能比另外一些语言更容易理解。例如，语言可能比另外一些语言更容易理解。例如，cobol语言比语言比fortran语言更容易理解，因为语言更容易理解，因为cobol的变量接近英语；的变量接近英语；pl/1比比cobol更容易更容易理解，因为理解，因为pl/1有更丰富、更强的语言集等有更丰富、更强的语言集等 39复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法改改进程序文档程序文档 程序文档对提高程序的可理解性有着重要的程序文档对提高程序的可理解性有着重要的作用。即使是一个相对简单的程序，要想有作用。即使是一个相对简单的程序，要想有效地，迅速对它进行维护，也需要编制文档效地，迅速对它进行维护，也需要编制文档对它的目的和任务进行解释。而对于程序的对它的目的和任务进行解释。而对于程序的维护人员来说，要想对程序编制人员的意图维护人员来说，要想对程序编制人员的意图进行重新修改，并对今后可能出现的变化估进行重新修改，并对今后可能出现的变化估计，缺少文档的帮助也将很难实现。另一方计，缺少文档的帮助也将很难实现。另一方面，对于程序文档一定要能及时反映程序的面，对于程序文档一定要能及时反映程序的变化，否则将对后续维护人员产生误导。变化，否则将对后续维护人员产生误导。40复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件可件可维护性提高可性提高可维护性的方法性的方法进行行质量保量保证审查 除了保证软件得到适当的质量外，审查还可除了保证软件得到适当的质量外，审查还可以用来检测在开发和维护阶段内发生的质量以用来检测在开发和维护阶段内发生的质量变化。一旦检测出问题来，就可以采取措施变化。一旦检测出问题来，就可以采取措施来纠正，以控制不断增长的软件维护成本，来纠正，以控制不断增长的软件维护成本，延长软件系统的有效生命期。为了保证软件延长软件系统的有效生命期。为了保证软件的可维护性，有四种类型的软件审查：的可维护性，有四种类型的软件审查：在检在检查点进行复审查点进行复审、验收检查验收检查、周期性地维护审周期性地维护审查查、对软件包进行检查对软件包进行检查。41复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）内容摘要内容摘要软件件维护再工程技再工程技术42复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）再工程的概念再工程的概念 逆向工程（逆向工程（reverse engineering）：指在：指在软件生存周期中，将件生存周期中，将软件的某种形式描述件的某种形式描述转换成更抽象形式的活成更抽象形式的活动重构（重构（restructuring）：指在同一抽象：指在同一抽象级别上上转换系系统的描述形式。如把的描述形式。如把C+程程序序转换成成Java程序程序设计恢复（恢复（design recovery）：指借助工：指借助工具从已有程序中抽象出有关数据具从已有程序中抽象出有关数据结构构设计、总体体结构构设计和和过程程设计的信息。的信息。43复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）再工程的概念再工程的概念再工程（再工程（reengineering）：指在逆向工程所：指在逆向工程所获信息的基信息的基础上修改或重构已有的系上修改或重构已有的系统，产生系生系统的一个新版本的一个新版本 再工程的再工程的主要目的主要目的：为遗留系留系统转化化为可演化可演化系系统提供一条提供一条现实可行的途径可行的途径 再工程是一个工程再工程是一个工程过程，它将逆向工程、重构程，它将逆向工程、重构和正向工程和正向工程组合起来，将合起来，将现存系存系统重新构造重新构造为新的形式。当新的形式。当实施施软件的再工程件的再工程时，软件理解件理解是再工程的基是再工程的基础和前提。和前提。44复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）再工程的概念再工程的概念为什么要什么要进行再工程行再工程 维护一行源代码的代价可能是最初开发该行维护一行源代码的代价可能是最初开发该行源代码代价的源代码代价的14-20倍；同时重新设计软件倍；同时重新设计软件体系结构时使用了现代设计概念，它对将来体系结构时使用了现代设计概念，它对将来的维护会有很大的帮助；现有的程序版本可的维护会有很大的帮助；现有的程序版本可以作为软件原型使用，开发生产率可以大大以作为软件原型使用，开发生产率可以大大高于平均水平；用户具有较多使用该软件的高于平均水平；用户具有较多使用该软件的经验，因此，能够很容易地搞清新的变更需经验，因此，能够很容易地搞清新的变更需求和变更的范围；另外，利用逆向工程和再求和变更的范围；另外，利用逆向工程和再工程的工具，可以使一部分工作自动化；在工程的工具，可以使一部分工作自动化；在完成预防性维护的过程中还可以建立起完整完成预防性维护的过程中还可以建立起完整的软件配置。的软件配置。45复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）再工程的概念再工程的概念通常再工程包含：通常再工程包含：业务过程再工程程再工程、软件件再工程再工程 业务过程再工程业务过程再工程（BPRBusiness Process Re-engineering，也称业务过程重，也称业务过程重组）定义业务目标、标示并评估现有的业务组）定义业务目标、标示并评估现有的业务过程以及修订业务过程以更好满足业务目标，过程以及修订业务过程以更好满足业务目标，这一部分通常由咨询公司的业务专家完成这一部分通常由咨询公司的业务专家完成软件再工程软件再工程包含库存目录分析、文档重构、包含库存目录分析、文档重构、逆向工程、程序和数据重构以及正向工程。逆向工程、程序和数据重构以及正向工程。这一部分通常由软件工程师完成这一部分通常由软件工程师完成 46复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程 Michael Hammer的的是是业务过程和程和计算管算管理革命的奠基性文章，理革命的奠基性文章，Hammer在文章中在文章中大力呼吁使用大力呼吁使用业务过程再工程技程再工程技术。不。不过，到到21世世纪初，初，对于于业务过程再工程的宣程再工程的宣传已已经不太常不太常见，但是，但是这种种过程已程已经在很在很多公司中得到使用。多公司中得到使用。业务过程是一程是一组“逻辑相关的任相关的任务，它，它们被被执行以达到符合行以达到符合预定定义的的业务结果果”。47复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程每个系每个系统都是由不同的子系都是由不同的子系统构成，而子构成，而子系系统还可以再可以再细分分为更更细的子系的子系统，从而，从而整个整个业务呈呈现一种一种层次次结构构 业务业务 业务系统业务系统 业务过程业务过程 业务子过程业务子过程业务层次业务层次 48复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程在理想情况下，在理想情况下，BPR应该自自顶向下地向下地进行，从行，从标示主要的示主要的业务目目标或子目或子目标开开始，而以生成始，而以生成业务（子）（子）过程中每个任程中每个任务的的详细的的规约结束束 对一个一个业务过程程进行再工程需要服从一行再工程需要服从一定的原定的原则。Hammer在在1990年提出一年提出一组原原则，用于指，用于指导BPR活活动 围绕结果而不是任务进行组织；围绕结果而不是任务进行组织；49复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程让那些使用过程结果的人来执行流程；让那些使用过程结果的人来执行流程；将信息处理工作合并到生产原始信息的现将信息处理工作合并到生产原始信息的现实工作中；实工作中；将地理分散的资源视为好像它们是集中的；将地理分散的资源视为好像它们是集中的；连接并行的活动以代替集成它们的结果；连接并行的活动以代替集成它们的结果；在工作完成的地方设置决策点，并将控制在工作完成的地方设置决策点，并将控制加入过程中；加入过程中；在其源头一次性获取数据。在其源头一次性获取数据。50复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程业务过程再工程是迭代的。因此程再工程是迭代的。因此业务过程程再工程没有开始和再工程没有开始和结束，只有不断的演化。束，只有不断的演化。整个整个业务过程再工程模型可用下程再工程模型可用下图表示表示业务定义业务定义过程标识过程标识过程评估过程评估过程规约过程规约和设计和设计原型实现原型实现求精和实例化求精和实例化51复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）业务过程再工程程再工程软件件规模的模的扩大大导致出致出现软件的管理、件的管理、质量等一些量等一些严重的重的问题，人，人们开始开始寻找找软件件业中的中的银弹。BPR的出的出现，使人，使人们误以以为BPR就是就是传说中的中的银弹。然而。然而经过几年的几年的夸大宣夸大宣传后，后，BRP陷于陷于严重的批重的批评中，又中，又被人被人们认为一文不一文不值。因此有必要。因此有必要树立一立一种种对BRP认识的正确的正确观点。点。BRP不是不是银弹，当然当然BRP确确实可以提高可以提高软件的件的质量。量。52复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程 在在业务过程被分析清楚后，可以程被分析清楚后，可以对软件件实施再工程，整个施再工程，整个软件再工程件再工程过程模型如下程模型如下图 53复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程库存目存目录分析分析包含关于每个应用系统的基本信息包含关于每个应用系统的基本信息(例如，应用系例如，应用系统的名字，最初构建它的日期，已做过的实质性修统的名字，最初构建它的日期，已做过的实质性修改次数，过去改次数，过去18个月报告的错误，用户数量，安个月报告的错误，用户数量，安装它的机器数量，它的复杂程度，文档质量，整体装它的机器数量，它的复杂程度，文档质量，整体可维护性等级，预期寿命，在未来可维护性等级，预期寿命，在未来36个月内的预个月内的预期修改次数，业务重要程度等期修改次数，业务重要程度等)。下述下述3类程序有可能成为预防性维护的对象：类程序有可能成为预防性维护的对象：预定预定将使用多年的程序将使用多年的程序、当前正在成功地使用着的程序当前正在成功地使用着的程序和和在最近的将来可能要做重大修改或增强的程序在最近的将来可能要做重大修改或增强的程序。54复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程文档重构文档重构建立文档非常耗费时间，不可能为数百个建立文档非常耗费时间，不可能为数百个程序都重新建立文档。如果一个程序是相程序都重新建立文档。如果一个程序是相对稳定的，而且可能不会再经历什么变化，对稳定的，而且可能不会再经历什么变化，那么，让它保持现状。为了便于今后的维那么，让它保持现状。为了便于今后的维护，必须更新文档，但只针对系统中当前护，必须更新文档，但只针对系统中当前正在修改的那些部分建立完整文档。如果正在修改的那些部分建立完整文档。如果某应用系统是完成业务工作的关键，而且某应用系统是完成业务工作的关键，而且必须重构全部文档，则仍然应该设法把文必须重构全部文档，则仍然应该设法把文档工作减少到必需的最小量。档工作减少到必需的最小量。55复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程逆向工程逆向工程软件的逆向工程是分析程序以便在比源代码软件的逆向工程是分析程序以便在比源代码更高的抽象层次上创建出程序的某种表示的更高的抽象层次上创建出程序的某种表示的过程，逆向工程工具从现存的程序代码中抽过程，逆向工程工具从现存的程序代码中抽取有关数据、体系结构和处理过程的设计信取有关数据、体系结构和处理过程的设计信息。息。56复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程代代码重构重构某些老程序具有比较完整、合理的体系结构，但是，某些老程序具有比较完整、合理的体系结构，但是，个体模块的编码方式却是难于理解、测试和维护的。个体模块的编码方式却是难于理解、测试和维护的。在这种情况下，可以重构可疑模块的代码。在这种情况下，可以重构可疑模块的代码。为了完成代码重构活动，首先用重构工具分析源代为了完成代码重构活动，首先用重构工具分析源代码，标注出和结构化程序设计概念相违背的部分。码，标注出和结构化程序设计概念相违背的部分。然后重构有问题的代码然后重构有问题的代码(此项工作可自动进行此项工作可自动进行)。最。最后，复审和测试生成的重构代码后，复审和测试生成的重构代码(以保证没有引入以保证没有引入异常异常)并更新代码文档。并更新代码文档。57复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程数据重构数据重构数据重构发生在相当低的抽象层次上，它数据重构发生在相当低的抽象层次上，它是一种全范围的再工程活动。在大多数情是一种全范围的再工程活动。在大多数情况下，数据重构始于逆向工程活动，分解况下，数据重构始于逆向工程活动，分解当前使用的数据体系结构，必要时定义数当前使用的数据体系结构，必要时定义数据模型，标识数据对象和属性，并从软件据模型，标识数据对象和属性，并从软件质量的角度复审现存的数据结构。质量的角度复审现存的数据结构。58复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）软件再工程件再工程过程程正向工程正向工程正向工程过程应用软件工程的原理、概念、正向工程过程应用软件工程的原理、概念、技术和方法来重新开发某个现有的应用系技术和方法来重新开发某个现有的应用系统。在大多数情况下，被再工程的软件不统。在大多数情况下，被再工程的软件不仅重新实现现有系统的功能，而且加入了仅重新实现现有系统的功能，而且加入了新功能和提高了整体性能。新功能和提高了整体性能。59复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）逆向工程逆向工程 逆向工程是把逆向工程是把软件源程序件源程序还原原为软件文档或件文档或软件件设计的的过程。通程。通过逆向工程，可以从更高的逆向工程，可以从更高的抽象度来抽象度来观察察软件。抽象度的多少可由抽象的件。抽象度的多少可由抽象的层次，文档的完整性，工具等因素决定。次，文档的完整性，工具等因素决定。逆向工程来源于硬件世界。硬件厂商逆向工程来源于硬件世界。硬件厂商总想弄到想弄到竞争争对手手产品的品的设计和制造和制造“奥秘奥秘”。但是又。但是又得不到得不到现成的档案，只好拆卸成的档案，只好拆卸对手的手的产品并品并进行分析，企行分析，企图从中从中获取有价取有价值的的东西。西。软件的逆向工程在道理上与硬件相似。但在很件的逆向工程在道理上与硬件相似。但在很多多时候，候，软件的逆向工程并不是件的逆向工程并不是针对竞争争对手手的，而是的，而是针对自己公司多年前的自己公司多年前的产品。期望从品。期望从老老产品中提取系品中提取系统设计、需求、需求说明等有价明等有价值的的信息。信息。60复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）逆向工程逆向工程逆向工程逆向工程导出的信息可分出的信息可分为四个抽象四个抽象层次次实现级实现级：包括程序的抽象语法树、符号表等信息；：包括程序的抽象语法树、符号表等信息；结构级结构级：包括反映程序分量之间相互依赖关系的信：包括反映程序分量之间相互依赖关系的信息，如调用图、结构图等；息，如调用图、结构图等；功能级功能级：包括反映程序段功能及程序段之间关系的：包括反映程序段功能及程序段之间关系的信息；信息；领域级领域级：包括反映程序分量或程序诸实体与应用领：包括反映程序分量或程序诸实体与应用领域概念之间对应关系的信息。对于一项具体的维护域概念之间对应关系的信息。对于一项具体的维护任务，一般不必导出所有抽象级别上的信息。如代任务，一般不必导出所有抽象级别上的信息。如代码重构任务，只需获得实现级信息即可。码重构任务，只需获得实现级信息即可。61复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）逆向工程逆向工程根据源程序的根据源程序的类别不同，逆向工程不同，逆向工程还可以可以分分为：对用用户界面的逆向工程界面的逆向工程、对数据的数据的逆向工程和逆向工程和对理解的逆向工程理解的逆向工程。现代的代的软件一般都件一般都拥有有华丽的界面，当准的界面，当准备对旧的旧的软件件进行用行用户界面的逆向工程界面的逆向工程时，必必须先理解旧先理解旧软件的用件的用户界面，并且刻画界面，并且刻画出界面的出界面的结构和行构和行为。62复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）逆向工程逆向工程对数据的逆向工程：由于程序中存在数据的逆向工程：由于程序中存在许多不同多不同种种类的数据，例如内部的数据的数据，例如内部的数据结构，以及底构，以及底层的数据的数据库和外部的文件。其中和外部的文件。其中对内部的数据内部的数据结构的逆向工程可以通构的逆向工程可以通过检查程序代程序代码以及以及变量量来完成；而来完成；而对数据数据库结构的重构可通构的重构可通过建立一建立一个初始的个初始的对象模型，确定侯象模型，确定侯选键，精化，精化实验性性的的类，定，定义一般化，以及一般化，以及发现关关联来完成。来完成。对理解的逆向工程，理解的逆向工程，为了去理解了去理解过程的抽象，程的抽象，代代码的分析必的分析必须在不同的在不同的层次次进行：系行：系统，程，程序，部件，模式和序，部件，模式和语句。句。对于大型系于大型系统，逆向，逆向工程通常用半自工程通常用半自动化的方法来完成。化的方法来完成。63复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）逆向工程逆向工程逆向工程中用于恢复信息的方法主要有逆向工程中用于恢复信息的方法主要有四四类用户指导下的搜索与变换用户指导下的搜索与变换：这类方法用于：这类方法用于导出实现级和结构级信息。这类方法一般导出实现级和结构级信息。这类方法一般可产生模块的略图（可产生模块的略图（outline）、流程图和）、流程图和交叉访问表。交叉访问表。变换方法变换方法：这类方法可用于恢复实现级、：这类方法可用于恢复实现级、结构级和功能级的信息。这类方法可用工结构级和功能级的信息。这类方法可用工具实现，如静态分析，调用图、控制流图具实现，如静态分析，调用图、控制流图生成等。生成等。64复旦大学计算机科学技术学院复旦大学计算机科学技术学院 软件工程（第二版）软件工程（第二版）感谢聆听