一、度量的目的

1、引例

引用Lord Kelvin曾說(shuō)過(guò)一句話： ①當(dāng)你能夠測(cè)量你所說(shuō)的并將其用數(shù)字表達(dá)出來(lái)，你就對(duì)它有了一些了解；②但當(dāng)你不能測(cè)量，不能用數(shù)字表達(dá)它時(shí)，你對(duì)它的了解就很貧乏、很不令人滿(mǎn)意；③它可能是知識(shí)的開(kāi)始，但你在思想上還遠(yuǎn)沒(méi)有進(jìn)入科學(xué)的境地。

這句話說(shuō)明，想要得到一個(gè)可量化的結(jié)果，需要先去測(cè)量它，有了測(cè)量結(jié)果后，才會(huì)有度量；也就是說(shuō)，測(cè)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(kāi)發(fā)的技術(shù)過(guò)程和產(chǎn)品本身。

• 度量開(kāi)發(fā)過(guò)程的目的是為了改進(jìn)過(guò)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(cè)量、度量和指標(biāo)區(qū)別

1、引例

假設(shè)有A和B兩個(gè)人，我們都知道A比B高。但不知道A比B高多少？

這個(gè)時(shí)候是不是就得經(jīng)過(guò)測(cè)量身高才能知道具體值。

所以，A和B的身高值即為測(cè)量值。

經(jīng)過(guò)測(cè)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(cè)量、度量和指標(biāo)的區(qū)別

（1）測(cè)量(measure)—— 對(duì)一個(gè)產(chǎn)品或過(guò)程的某個(gè)屬性的范圍、數(shù)量、維數(shù)、容量或大小提供了一個(gè)定量的指示。

（2）度量(metrics)—— 對(duì)一個(gè)系統(tǒng)、部件或過(guò)程具有的某個(gè)給定屬性的度的一個(gè)定量測(cè)量。

（3）指標(biāo)(indicator)—— 軟件工程師收集測(cè)量并開(kāi)發(fā)度量，這樣就可以獲得“指標(biāo)(indicator)”；指標(biāo)是一個(gè)度量或度量的組合，它對(duì)軟件過(guò)程、軟件項(xiàng)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(cè)量，哪些是度量，哪些是指標(biāo)？

有四個(gè)軟件小組共同完成一個(gè)大型項(xiàng)目，但是每個(gè)小組必須進(jìn)行技術(shù)評(píng)審，

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

Answer：

從上面這段話中可以得出，每人每小時(shí)所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤數(shù)為測(cè)量值，更加正式的評(píng)審方法為指標(biāo)，每人每小時(shí)所發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)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(gè)指標(biāo)：正式的評(píng)審方法比起其他評(píng)審方法在時(shí)間投資上能得到更大的回報(bào)，他可能會(huì)建議所有小組都采用正式的評(píng)審方法。

得出結(jié)論，測(cè)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(cè)量->度量->指標(biāo)。

三、過(guò)程度量和項(xiàng)目度量

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

1、過(guò)程

（1）過(guò)程度量

• 在軟件發(fā)布之前的錯(cuò)誤數(shù)的測(cè)量；

• 交付給最終用戶(hù)并由最終用戶(hù)報(bào)告的缺陷的測(cè)量；

• 交付的工作產(chǎn)品（生產(chǎn)率）的測(cè)量；

• 花費(fèi)的工作量的測(cè)量;

• 花費(fèi)的時(shí)間的測(cè)量；

• 與進(jìn)度是否一致的測(cè)量。

（2）過(guò)程指標(biāo)

• 使得軟件工程組織能夠洞悉一個(gè)已有過(guò)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(kāi)發(fā)者能夠評(píng)估哪些部分可以起作用，哪些部分不行；

• 過(guò)程度量(Metrics)的收集跨越所有的項(xiàng)目，并經(jīng)歷很長(zhǎng)的時(shí)間，目的是獲得改善軟件過(guò)程的指標(biāo)。

2、項(xiàng)目

（1）項(xiàng)目度量

• 大多數(shù)軟件項(xiàng)目度量的第一個(gè)應(yīng)用是在估算時(shí)發(fā)生的；

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

• 所花費(fèi)的工作量及時(shí)間的測(cè)量可以和預(yù)估算值進(jìn)行比較，項(xiàng)目管理者使用這些數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)督和控制項(xiàng)目的進(jìn)展。

（2）項(xiàng)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(wèn)題及風(fēng)險(xiǎn)，從而使得開(kāi)發(fā)時(shí)間減到最少；

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

（3）項(xiàng)目指標(biāo)

• 評(píng)估正在進(jìn)行的項(xiàng)目的狀態(tài)；

• 跟蹤潛在的風(fēng)險(xiǎn)；

• 在問(wèn)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(píng)估項(xiàng)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(cè)量

（1）直接測(cè)量—— 例如，測(cè)量一個(gè)螺栓的長(zhǎng)度；

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

2、軟件測(cè)量

軟件測(cè)量與物理測(cè)量一樣，也同樣分為兩類(lèi)。

（1）直接測(cè)量

過(guò)程 —— 軟件工程過(guò)程的直接測(cè)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(cè)量包括產(chǎn)生的代碼行數(shù)(LOC)、執(zhí)行速度、存儲(chǔ)量大小、在某種時(shí)間周期中所報(bào)告的差錯(cuò)數(shù)。

（2）間接測(cè)量

產(chǎn)品 —— 軟件產(chǎn)品的間接測(cè)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(duì)軟件和軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的直接度量；

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

2、有用度量的計(jì)算——舉例闡述

Q：該表格列出了在過(guò)去幾年完成的每一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和關(guān)于這些項(xiàng)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(gè)項(xiàng)目哪個(gè)項(xiàng)目的軟件質(zhì)量最高？③哪個(gè)項(xiàng)目的生產(chǎn)率最高？④哪個(gè)項(xiàng)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(gè)軟件工程的活動(dòng)（分析、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試），而不僅僅是編碼活動(dòng)；

對(duì)于每一個(gè)項(xiàng)目，可以根據(jù)表格中列出的基本數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)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(duì)所有的項(xiàng)目計(jì)算出以下有用度量：

生產(chǎn)率 ＝ KLOC／PM(人月)；（成正比）

質(zhì)量 ＝ 錯(cuò)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(yè)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(duì)軟件和軟件開(kāi)發(fā)過(guò)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(shí)用性”，而不是對(duì)LOC計(jì)數(shù)；

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

2、功能點(diǎn)度量的計(jì)算

（1）圖例

需了解以下公式：

①FP=總計(jì)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(diǎn)；

• 總計(jì)數(shù)值是所有加權(quán)計(jì)數(shù)項(xiàng)的和；與五個(gè)信息域有關(guān)，即輸入，輸出，查詢(xún)，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(gè)問(wèn)題，詳情看下方第（3）點(diǎn)

（2）五個(gè)信息域

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

• 用戶(hù)輸出數(shù)：各個(gè)用戶(hù)輸出是面向應(yīng)用的輸出信息，包括報(bào)表，屏幕信息，錯(cuò)誤信息等。在報(bào)表中的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)不應(yīng)該再分別計(jì)數(shù)；

• 用戶(hù)查詢(xún)數(shù)：查詢(xún)是一種聯(lián)機(jī)的交互操作，每一個(gè)不同的查詢(xún)都要計(jì)算；

• 文件數(shù)：每一個(gè)邏輯主文件都應(yīng)計(jì)數(shù)。邏輯主文件是指邏輯上的一組數(shù)據(jù)，可以是一個(gè)大數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分，也可以是一個(gè)單獨(dú)的文件；

• 外部接口數(shù)：與系統(tǒng)中其他設(shè)備通過(guò)外部接口讀寫(xiě)信息次數(shù)均應(yīng)計(jì)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(yùn)行在現(xiàn)存的高度實(shí)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(xiàng)？

7. 聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)項(xiàng)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(xún)是否復(fù)雜？

10. 內(nèi)部處理過(guò)程是否復(fù)雜？

11. 程序代碼是否可復(fù)用？

12. 設(shè)計(jì)中是否包括了轉(zhuǎn)移和安裝？

13. 系統(tǒng)是否設(shè)計(jì)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(jì)成易修改和易使用？

（4）關(guān)于計(jì)算

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

②一個(gè)信息域是簡(jiǎn)單的、平均（中等）的還是復(fù)雜的，由使用功能點(diǎn)方法的機(jī)構(gòu)自行確定，從而計(jì)算出加權(quán)計(jì)數(shù)；

③計(jì)算功能點(diǎn)，使用如下的計(jì)算公式：

FP=總計(jì)數(shù)值×[0.65 0.01 × ∑(Fi)]，總計(jì)數(shù)值是所有加權(quán)計(jì)數(shù)項(xiàng)的和；

④Fi(i＝1..14)是復(fù)雜性校正值，它們應(yīng)該通過(guò)逐一回答14個(gè)問(wèn)題來(lái)確定，詳情看第（3）點(diǎn)；

③④注意點(diǎn)：

• Fi的取值0~5：0表示沒(méi)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(jì)算出功能點(diǎn)，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(cuò)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(yè)數(shù)／FP；（成正比）

（5）基于FP的軟件度量

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

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

• 每個(gè)FP的花費(fèi)($ per FP) —— 成本

• 每個(gè)FP的文檔頁(yè)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(diǎn)FP和總計(jì)數(shù)值之間的關(guān)系，最小值是x 總計(jì)數(shù)值，最大值是x 總計(jì)數(shù)值。

如果14個(gè)問(wèn)題的復(fù)雜度調(diào)整值總和為42，總計(jì)數(shù)值假設(shè)為100，則功能點(diǎn)FP的值為_(kāi)__。

解析：

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

• 功能點(diǎn)FP的值為FP = 總計(jì)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(diǎn)度量 —— 特征點(diǎn)

（1）基礎(chǔ)知識(shí)

①擴(kuò)展的功能點(diǎn)也叫特征點(diǎn)度量法，是另外一種功能點(diǎn)度量；

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

③強(qiáng)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(diǎn)度量不適合用于很多工程及嵌入式系統(tǒng)（它們強(qiáng)調(diào)功能及控制）。

（2）特征點(diǎn)

功能點(diǎn)測(cè)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(shí)時(shí)系統(tǒng)、過(guò)程控制軟件及嵌入式軟件應(yīng)用。

（3）特征點(diǎn)的計(jì)算

由上圖可以發(fā)現(xiàn)：

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

②在特征點(diǎn)的計(jì)算中，權(quán)值是固定的，而原來(lái)功能點(diǎn)的度量計(jì)算中，權(quán)值有簡(jiǎn)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(méi)有可能估算功能點(diǎn)(FP)的數(shù)量？

A：代碼行數(shù)和功能點(diǎn)之間的關(guān)系依賴(lài)于用來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

那么不同程序語(yǔ)言建造一個(gè)功能點(diǎn)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(duì)功能點(diǎn)是否有一定了解了呢？

不妨試問(wèn)下自己，如果開(kāi)發(fā)一個(gè)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(diǎn)(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(guò)程以及軟件交付給用戶(hù)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(jì)和測(cè)試質(zhì)量好壞的依據(jù)；

• 這一類(lèi)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的質(zhì)量評(píng)估，工程師們必須采用技術(shù)測(cè)量客觀地評(píng)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(gè)程序必須正確地運(yùn)行，并為它的用戶(hù)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(cè)量是每KLOC的缺陷數(shù)(Defects/KLOC)，這里的缺陷數(shù)定義為“驗(yàn)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(cuò)誤時(shí)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(dòng)都大，它無(wú)法直接測(cè)量；

• 面向時(shí)間：

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

  這個(gè)時(shí)間包括分析變更要求、設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男薷?/strong>、實(shí)現(xiàn)變更并測(cè)試、及把變更發(fā)送給所有的用戶(hù)。

• 面向成本：

  還有一種面向成本的可維護(hù)性度量，稱(chēng)損壞度，指的是軟件發(fā)布給最終用戶(hù)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(shí)間，變更時(shí)間越少，說(shuō)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(shí)，損壞度有可能提高嗎？

A2：損壞度即遇到缺陷的成本。

舉個(gè)例子：

假設(shè)在一個(gè)軟件中，遇到50個(gè)缺陷，這50個(gè)缺陷都是些很小很細(xì)微的問(wèn)題，很快就能修復(fù)完，那么所花費(fèi)的成本也就不會(huì)很高；

再或者在另一個(gè)軟件中，遇到5個(gè)缺陷，這5個(gè)缺陷剛好是5個(gè)非常重大的漏洞問(wèn)題，需要很多時(shí)日才能修復(fù)完，那么所花費(fèi)的成本就會(huì)很高，即損壞度提高；

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