软件工程导论——8软件维护

软件维护的概念

软件维护是指由于软件产品出现问题或需要改进而对代 码及相关文档的修改，其目的是对现有软件产品进行修 改的同时保持其完整性。

软件维护的类型

纠错性维护

• 在软件交付使用后，因开发时测试的不彻底、不完全，必 然会有部分隐藏的错误遗留到运行阶段
• 这些隐藏下来的错误在某些特定的使用环境下就会暴露出 来
• 为了识别和纠正软件错误、改正软件性能上的缺陷、排除 实施中的误使用，应当进行错误诊断和改正
• 这种情况下进行的维护活动叫做纠错性维护

适应性维护

• 在软件使用过程中，环境可能发生变化
– 外部环境：新的硬件、软件配置
– 数据环境：数据库、数据格式、数据输入/输出方式、 数据存储介质
• 为使软件适应这种变化，需要修改软件
• 这种情况下进行的维护活动叫做适应性维护

完善性维护

• 软件使用过程中，用户往往会对软件提出新的功能与性能 要求
• 为满足这些要求，需要修改或再开发软件，以扩充软件功 能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性
• 这种情况下进行的维护活动叫做完善性维护
• 完善性维护不一定是救火式的紧急维修，而可以是有计划 、有预谋的一种再开发活动
• 实践表明，在几种维护活动中，完善性维护所占的比重最 大，即大部分维护工作是改变和加强软件，而不是纠错
• 事实证明，来自用户要求扩充、加强软件功能、性能的维 护活动约占整个维护工作的50％

预防性维护

• 预防性维护定义为：采用先进的软件工程方法对需要维护 的软件或软件中的某一部分（重新）进行设计、编制和测 试
• 预防性维护是为了提高软件的可维护性、可靠性等，为以 后进一步改进软件打下良好基础
• 统计数字表明
– 完善性维护占全部维护活动的50%～66%
– 改正性维护占17%～21%
– 适应性维护占18%～25%
– 其它维护活动只占4%左右

软件可维护性及影响因素

软件可维护性

– 对软件进行维护的容易程度
可维护的软件表现为：
– 有效的模块性
– 采用易于理解的设计模式
– 采用明确定义的编码标准和约定
– 源代码能够自身文档化且易于理解
– 应用质量保证技术，软件交付之前已找到潜在维护问题

影响可维护性的因素

1. 可理解性
2. 可测试性
3. 可修改性
4. 可靠性
5. 可移植性
6. 可使用性
7. 效率

软件维护过程及IEEE维护模型

软件维护过程

IEEE维护模型

软件维护技术

程序理解

概念

以软件维护、升级和再工程为目的，在不同的抽象级别上 建立基本软件的概念模型，包括从代码本身的模型到基本 应用领域的模型，即建立从问题/应用域到程序设计/实现 域的映射清晰。

程序理解的任务

• 通过检查单个的程序设计结构，程序被表示成抽象语法树 、符号表或普通源文本
• 尽量做到程序隐含信息的显性表示及程序内部关系的可视 化
• 从源代码中提取信息，并存放在通用的数据库中，然后通 过查询语言对数据库进行查询
• 检查程序构造过程中的结构关系，明确表示程序组成部分 之间的依赖关系
• 识别程序的高层概念，如标准算法、数据结构、语法及语 义匹配等

软件再工程

概念

指对现有软件进行仔细审查和改造，对其进行重新 构造，使之成为一个新的形式，同时包括随之产生的对新形式的实现

软件再工程模型

库存目录分析

文档重构

• 老程序固有的特点是缺乏文档，根据具体情况可采用下述 三种方法之一来处理这个问题：
– 如果一个程序是相对稳定的，正在走向生命的终点， 而且可能不会再修改它，则不必为它建立文档；
– 为了便于今后的维护，必须更新文档，但是由于资源 有限，应该采用“使用时建立文档”的方法；
– 如果某应用系统是用户完成业务工作的关键，而且必 须重构全部文档，则仍然应该尽量把文档工作减少到 必需的最小量。

逆向工程

• 源于硬件领域
• 分析程序，在比源程序更高的抽象层次上创建出程序的 某种描述
• 逆向工程是一个恢复设计结果的过程
• 软件逆向工程是分析目标系统，识别系统的构件及其交 互关系，并且通过高层抽象或其它形式来展现目标系统 的过程
• 对逆向工程而言，抽象的层次、完备性、工具与分析人 员协同工作的程度、过程的方向性等因素是需要考虑的

逆向工程的过程

逆向工程主要内容

1. 数据的逆向工程
   – 内部数据结构的逆向工程、数据库结构的逆向工程
2. 处理的逆向工程
   – 需要在不同的抽象级别（系统级、程序级、构件级、模 式级和语句级）分析代码
   – 对大型系统，通常用半自动方法完成逆向工程
3. 用户界面的逆向工程
   – 界面必须处理的基本动作是什么？
   – 系统对这些动作的行为反应的简要描述是什么？

代码重构

• 某些老程序的体系结构比较合理，但是，一些模块的编码方 式却难于理解、测试和维护
• 在这种情况下，可以重构这些模块的代码
• 通常，代码重构并不修改程序的体系结构，它只关注个体模 块的设计细节以及在模块中定义的局部数据结构
• 如果重构扩展到模块边界之外并涉及软件体系结构，则重构 成了正向工程

数据重构

• 对数据体系结构差的程序很难进行适应性和完善性维护
• 因此，数据体系结构比源代码对程序的长期生存力有更大的影响
• 由于数据结构对程序体系结构及程序中的算法有很大影响 ，对数据的修改必然会导致程序体系结构或代码层的改变
• 数据重构是一种全范围的再工程活动

正向工程

• 正向工程也称为革新或改造
• 正向工程过程应用现代软件工程的概念、原理、技术和方 法，重新开发现有的某些应用系统
• 在大多数情况下，经过正向工程后，软件不仅重新实现了 现有系统的功能，而且增加了新功能，提高了整体性能

考纲

软件维护
重点是软件维护的分类、软件的可维护性的决定因素和软件维护技术。掌握软件维护的基本类型、软件的可维护性的决定因素、IEEE软件维护的过程模型；理解软件维护的基本概念、软件维护在技术上的要点、维护费用的估算、软件逆向工程的概念及主要内容。主要知识点：

1. 软件维护的基本概念
2. 理解软件维护的四个基本类型：纠错性、适应性、完善性、预防性维护。哪种占比重最大？哪种最小？
3. 可维护性的决定因素
4. 软件维护过程模型、软件再工程、逆向工程的概念