课程笔记

总览

软件多维视图

构建时

• Code-level view：源码、类结构；代码变化
  表示代码的逻辑组织
• Component-level view：文件、目录、包、库、静态链接、测试项；配置项、版本
  表示代码的物理组织
• Moment view：源码、类结构；文件、目录、包、库、静态链接、测试项
  表现源码和组件在特定时刻的软件形态
• Period view：代码变化；配置项、版本
  表现软件形态随时间的变化

源码组织在文件中，进而组织在目录中

文件存档在包中，并逻辑上归属于组件和子系统

可重用的模块以库的形式存在，库存储在磁盘文件中

静态链接：库被拷贝进代码形成整体，执行的时候无需提供库文件

运行时

• Code-level view：代码快照、内存转储；堆栈轨迹、并发线程
  逻辑实体在内存中如何呈现
• Component-level view：包、库、动态链接、数据库、网络、硬件；事件日志、多进程、分布式程序
  物理实体在物理硬件环境中如何呈现
• Moment view：代码快照、内存转储；包、库、动态链接、数据库、网络、硬件
  逻辑/物理实体在内存/硬件环境中特定时刻的形态
• Period view：堆栈轨迹、并发线程；事件日志、多进程、分布式程序
  逻辑/物理实体在内存/硬件环境中的形态随时间的变化

动态链接：库文件不会在构建阶段被加入可执行软件，仅仅做出标记；程序运行时，根据标记装载库至内存；发布软件时，将程序所依赖的所有动态库都复制给用户

分布式程序：需要多个运行程序，分别部署于多个计算机物理环境

代码快照：描述程序运行时内存里变量层面的状态

内存转储（Memory dump）：一个包含进程内存拷贝的磁盘文件，包含程序异常退出时的寄存器、调用栈、程序数据等，调试器可以加载转储文件并显示信息

执行跟踪（Execution tracing）：软件层面，用日志方式记录程序执行的调用次序

事件日志：系统层面的日志

视图转换

• $\emptyset\rightarrow Code$

  • Programming / Coding (ADT/OOP)
  • Review, static analysis/checking

• $Code\rightarrow Component$

  • Design (ADT/OOP; Reusability; Maintainability)
  • Build: compile, static link, package, install, etc

• $Build-time\rightarrow Run-time$

  • Install / deploy
  • Debug, unit/integration testing (Robustness and Correctness)

• $Moment\rightarrow Period$

  • Version control
  • Loading, dynamic linking, execution (dumping, profiling, logging)
  • Concurrent threads

软件的质量因素

外部质量因素：可被用户感知的因素，如软件速度、易用性；影响用户

内部质量因素：作为软件产品的质量，如代码可读性；影响软件本身和它的开发者

外部质量取决于内部质量。

外部质量因素

1. 正确性

正确性：按照预先定义的规约执行，是最重要的质量指标

• 测试和调试：发现不正确、消除不正确
• 防御式编程：在写程序的时候就确保正确性
• 形式化方法：通过形式化验证发现问题

2. 健壮性/鲁棒性

健壮性：针对异常情况的处理，关键在于出现异常时不要崩溃

健壮性是对正确性的补充，正确性保证了软件的行为要严格符合规约中定义的行为；健壮性保证了出现规约定义之外的情形的时候，软件要做出恰当的反应。

“正常”和“异常”是主观而非客观的，未被规约覆盖的情况即为“异常情况”。

3. 可扩展性

可扩展性：对软件的规约进行修改，是否足够容易

软件规模越大，扩展起来越不容易。

4. 可复用性

可复用性：一次开发，多次使用

5. 兼容性

兼容性：不同的软件系统之间相互可容易的集成

核心是保持设计的同构性，关键在标准化。

6. 性能

除非有足够的正确性，否则性能毫无意义。对性能的关注要与其他质量属性进行折中，过度的优化会导致软件不再适应变化和复用。

7. 可移植性

可移植性：软件可方便的在不同的技术环境之间移植，包括硬件和操作系统

8. 易用性

易用性：对用户而言容易学、安装、操作、监控

提升易用性的方法是给用户提供详细的指南。

9. 功能性（Functionality）

程序设计中一种不适宜的趋势，即软件开发者增加越来越多的功能，企图跟上竞争，其结果是程序极为复杂、不灵活、占用过多的磁盘空间，忽视整体质量，失去可持续性。

10. 及时性（Timeliness）

及时性：在用户有对应需求前放出新版本

内部质量因素

源码方面：行数（LoC）、逻辑复杂度

结构方面：耦合、内聚

除此之外还有代码可读性、易于理解、清晰、大小等。

总结：5个核心质量因素

考试题