10_软件演化和维护.pptx

1、Shanghai Jiao Tong University,上海交通大学软件工程中心,软件工程,Module:软件演化和维护,思考软件演化的规律是如何的？软件维护就是改错吗？软件维护和软件新产品开发哪个更具挑战？软件维护的关键技术是什么？如何保证它的成 功？,Software Engineering,2,沈备军,软件演化和维护,软件演化软件维护,第9章.教材,Software Engineering,3,沈备军,演化性是软件的基本属性,Software Engineering,4,沈备军,“变化”是现实世界永恒的主题，只有“变 化”才能发展。Lehman认为，现实世界的系统要么变得越 来越没有

2、价值，要么进行持续不断的演化变 化以适应环境的变化。软件是对现实世界中问题空间与解空间的具 体描述，是客观事物的一种反映。现实世界 是不断演化的，因此，演化性是软件的基本 属性。,软件演化,Software Engineering,5,沈备军,什么是软件演化(Software Evolution)是指对软件进行维护和更新的一种行为，它是软 件生命周期中始终存在的变化活动。按生命周期的不同阶段，软件演化可分为：开发演化创造一个新软件的过程，它强调要在一定的约束条件 下从头开始实施，占软件演化的30%运行演化又称软件维护（Software Maintenance），是软件系 统交付使用以后，为了改

3、正错误或满足新的需要而修 改软件的过程，它强调必须在现有系统的限定和约束 条件下实施，占软件演化的70%。,软件开发演化与运行演化,在传统环境下，运行演化在开发演化后发生在网络环境下，开发演化与运行演化已呈现出交织 协同、并生共长的态势，软件运行状态改变的同时，软件版本也不断升级,Software Engineering,6,沈备军,Lehman的8条软件演化法则,Software Engineering,7,沈备军,(1974)持续变更法则。软件必须持续改进，否则就 会变得越来越不令人满意。(1974)复杂度递增法则。软件的复杂性随着演化不 断增加，除非采取措施使系统保持或降低复杂性。(19

4、74)自调节法则。软件的演化过程可以自动调节 产品分布和过程测量，以接近正常状态。(1978)组织稳定性法则。在软件的生命周期中，组 织的平均开发效率是稳定的。,(1978)通晓法则。随着软件的演化，所有相关人员（如 开发人员、销售人员和用户）都必须始终掌握软件的内 容和行为，以便达到满意的演化效果。软件的过度增长 会削弱对其内容和行为的通晓程度，因此软件应保持均 衡的增长率。(1991)功能持续增加法则。在软件的生命周期中，软件 功能必须持续增加，否则用户的满意度会降低。(1996)质量衰减法则。如果没有严格的维护和适应性调 整使之适应运行环境的变化，软件的质量会逐渐衰减。(1996)反馈系

5、统法则。软件演化过程是由多层次、多循 环、多主体的反馈系统组成，而且要想在任何合理的基 础上达到有意义的改进就必须这样进行处理。,Software Engineering,8,沈备军,软件演化和维护,软件演化软件维护,Software Engineering,9,沈备军,软件维护“冰山”,Software Engineering,10,沈备军,有关调查结果表明，软件维护是软件工程中 最消耗资源的活动，很多软件公司中软件维 护的成本已经达到了整个软件生存周期资源 的40%到70%，甚至达到了90%。软件系统趋于大型化和复杂化，大多数软件 在设计时没有考虑到将来的修改问题，常常 还伴有开发人员变动

6、频繁、文档不够详细、维护周期过长等等问题，这些问题导致维护 活动的时间与花费不断增加。,维护类型,Software Engineering,11,沈备军,纠错性维护（Corrective maintenance）由于软件中的缺陷引起的修改完善性维护（Perfective maintenance），根据用户在使用过程中提出的一些建设性意见而 进行的维护活动适应性维护（Adaptive maintenance）为适应环境的变化而修改软件的活动预防性维护（Preventive maintenance）为了进一步改善软件系统的可维护性和可靠性，并为以后的改进奠定基础,维护的技术问题,Software

7、Engineering,12,沈备军,有限理解（Limited understanding），对他人开发 软件进行维护时，如何快速理解程序并找到需要修 改或纠错的地方？在软件维护过程中需要大量的回归测试，耗时耗力。当软件非常关键以致不能停机时，如何进行在线维 护而不影响软件的运行？影响分析，如何对现有软件的变更所进行的全面分 析？如何在开发中促进和遵循软件的可维护性？易分析性（Analyzability）、易改变性（Changeability）、稳定性（Stability）和易测试性（Testability）,维护成本,维护的工作可划分成：生产性活动 如，分析评价、修改设计、编写程序代码等非生

8、产性活动 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维护工作量的模型,M：维护的总工作量；P：生产性工作量；K：经验常数；e:软件的规模；c：复杂程度；d：维护人员对软件的熟悉程度,Software Engineering,13,沈备军,影响维护成本的因素,Software Engineering,14,沈备军,操作环境：硬件和软件软件的规模越大、复杂性越高、年龄越大，硬件的 能力越低，软件维护的成本和工作量就越大。组织环境：策略、竞争力、过程、产品和个人软件开发过程和维护过程越规范，采用的设计方法 和编程语言模块化程度越高，工程师对软件的熟悉 程度越高、能力越强，产品的可

9、靠性和安全性要求 越低，软件维护的成本和工作量就越小。,维护过程,Software Engineering,15,沈备军,维护活动,Software Engineering,16,沈备军,过程实施（Process Implementation）。建立维护过程期间 应执行的计划和规程，包括维护计划、维护规程、问题解决 规程、用户反馈计划、移交计划、配置管理计划。问题和修改分析（Problem and Modification Analysis）。在修改软件前，要分析修改请求/问题报告，以确定其对组 织、现行系统和接口系统的影响，提出可能的方案建议并形 成文档，通过核准形成期望的解决方案。修改实现

10、（Modification Implementation）。根据计划和方 案更新相应的需求、设计和代码，并进行测试等软件验证工 作。,维护评审/接收（Maintenance Review/Acceptance）。对 上述的维护进行评审，以确保对软件的修改是正确的，并且 这些修改是使用正确的方法按批准的要求完成的。迁移（Migration）。在软件的生存周期期间，如果需要将 它迁移到一个新环境，则应制订迁移计划、通告用户迁移、提供迁移培训、把软件迁移至新环境、通告迁移完成情况、评估新环境的影响、并进行旧软件和数据的归档。在迁移实 施时，旧环境和新环境可以并行进行工作，以便平稳迁移到 新环境。退役

11、（Retirement）。软件一旦结束使用生存周期，必须退 役。退役时，要制定退役计划、通知用户退役、提供退役培 训、实施退役、通告退役完成情况、并进行旧软件和数据的 归档。在制定退役计划时，要分析退役的成本和影响、决定 是局部还是全部退役、是否用新软件来代替退役软件等。,Software Engineering,17,沈备军,软件维护技术,Software Engineering,18,沈备军,程序理解逆向工程（Reverse Engineering）再工程（Reengineering）,程序理解,Software Engineering,19,沈备军,软件维护的总工作量大约一半被用在理解程

12、序上。程序理解通过提取并分析程序中各种实体之间的关 系，形成系统的不同形式和层次的抽象表示，完成 程序设计领域到应用领域的映射。程序员在理解程序的过程中，经常通过反复三个活 动阅读关于程序的文档，阅读源代码，运行程序 来捕捉信息。程序理解工具基于程序结构的可视化工具，通过分析程序的结构，抽取 其中各种实体，使用图形表示这些实体和它们之间的关系，可以直观地为维护者提供不同抽象层次上的信息。帮助维护者导航浏览源代码，为浏览工作提供着眼点，缩 小需要浏览的代码范围。,逆向工程,Software Engineering,20,沈备军,逆向工程是分析软件，识别出软件的组成成份及其相 互的关系，以更高的抽

13、象层次来刻画软件的过程，它 并不改变软件本身，也不产生新的软件。逆向工程主要分为以下几类:重新文档化（redocumentation）：分析软件，改进或提供 软件新的文档。设计恢复（design recovery）：从代码中抽象出设计信息；规约恢复（specification recovery）：分析软件，导出需求 规约信息；重构（refactoring,restructuring）：在同一抽象级别上转换 软件描述形式，而不改变原有软件的功能；数据逆向工程（data reverse engineering）：从数据库物理 模式中获取逻辑模式，如实体关系图。,再工程,再工程是在逆向工程所获信息的基础上修改或重构已有的软 件，产生一个新版本的过程，它将逆向工程、重构和正向工 程组合起来，将现存系统重新构造为新的形式。,Software Engineering,21,沈备军,