軟件工程思想8
第八章 維護與再生工程 編程大師曾說：“哪怕程序只有三行長，總有一天你也不得不對它維護?！?很多軟件產(chǎn)品不是一次性的買賣。比如在電信、金融等領域，有些軟件系統(tǒng)要用十幾 年，對軟件進行維護是必不可少的。8.1節(jié)將介紹“軟件維護的常識”，對維護活動進行分 類，并解釋為什么維護比較困難。 軟件公司的經(jīng)理們沒有哪一個喜歡被維護的費用嚇一跳，但軟件維護的代價通常是高 昂的。7.2節(jié)將說明影響維護代價的一些主要技術因素與非技術因素。 如果希望提高已有軟件的質(zhì)量并且提高商業(yè)競爭力，卻又無法靠維護來實現(xiàn)，只好對 已有軟件進行全部或者部分的改造，這種活動叫再生工程（Reengineering）。7.3節(jié)將 解釋什么是再生工程，并論述再生工程的三種類型：重構（Restructure）、逆向工程（ Reverse Engineering）和前向工程（Forward Engineering）。 8.1 軟件維護的常識 對軟件而言，“維護”是個不太直觀的術語，因為軟件產(chǎn)品在重復使用時不會被磨損， 并不需要進行像對車輛或電器那樣的維護。軟件維護是人們對既豐富多彩又會令人心酸 的活動的統(tǒng)稱。其中豐富多彩的活動是指那些反映客觀世界變化、能使軟件系統(tǒng)更加完 善的修改和擴充工作。令人心酸的活動是指那些永無修止、并且改了舊錯卻引起新錯讓 人欲哭無淚的工作。 一些學者將軟件維護劃分為主要的三類：糾錯性維護（Corrective maintenance）、適應性維護（Adaptive maintenance）和完善性維護（Perfective maintenance）： （1）糾錯性維護。由于前期的測試不可能揭露軟件系統(tǒng)中所有替在的錯誤，用戶在使用 軟件時仍將會遇到錯誤，診斷和改正這些錯誤的過程稱為糾錯性維護。 （2）適應性維護。由于新的硬件設備不斷推出，操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)也不斷地升級，為 了使軟件能適應新的環(huán)境而引起的程序修改和擴充活動稱為適應性維護。 （3）完善性維護。在軟件的正常使用過程中，用戶還會不斷提出新的需求。為了滿足用 戶新的需求而增加軟件功能的活動稱為完善性維護。 Lientz 和Swanson調(diào)查發(fā)現(xiàn)（1980年），完善性維護約占65%，適應性維護約占18%，糾錯性維護 約占17%[Sommerville 1992]。上述調(diào)查已是20年前的事了，我們不必太關心具體的比例，心里有數(shù)即可。 以下一些因素將導致維護工作變得困難： （1）軟件人員經(jīng)常流動，當需要對某些程序進行維護時，可能已找不到原來的開發(fā)人員 。只好讓新手去“攻讀”那些程序。 （2）人們一般難以讀懂他人的程序。在勉強接受這類任務時，心里不免嘀咕：“我又不 是他肚子里的蟲子，怎么知道他如何編程。” （3）當沒有文檔或者文檔很差時，你簡直不知道如何下手。 （4）很多程序在設計時沒有考慮到將來要改動，程序之間相互交織，觸一而牽百。即使 有很好的文檔，你也不敢輕舉妄動，否則你有可能陷進錯誤堆里。 （5）如果軟件發(fā)行了多個版本，要追蹤軟件的演化非常困難。 （6）維護將會產(chǎn)生不良的副作用，不論是修改代碼、數(shù)據(jù)或文檔，都有可能產(chǎn)生新的錯 誤。 （7）維護工作毫無吸引力。高水平的程序員自然不愿主動去做，而公司也舍不得讓高水 平的程序員去做。帶著低沉情緒的低水平的程序員只會把維護工作搞得一塌糊涂。 8.2 維護的代價及其主要因素 軟件維護是既破財又費神的工作?？吹靡姷拇鷥r是那些為了維護而投入的人力與財力 。而看不見的維護代價則更加高昂，我們稱之為“機會成本”，即為了得到某種東西所必 須放棄的東西[Mankiw 1999]。把很多程序員和其它資源用于維護工作，必然會耽誤新產(chǎn)品的開發(fā)甚至會喪失機 遇，這種代價是無法估量的。 影響維護代價的非技術因素主要有： （1）應用域的復雜性。如果應用域問題已被很好地理解，需求分析工作比較完善，那么 維護代價就較低。反之維護代價就較高。 （2）開發(fā)人員的穩(wěn)定性。如果某些程序的開發(fā)者還在，讓他們對自己的程序進行維護， 那么代價就較低。如果原來的開發(fā)者已經(jīng)不在，只好讓新手來維護陌生的程序，那么代 價就較高。 （3）軟件的生命期。越是早期的程序越難維護，你很難想像十年前的程序是多么的落后 （設計思想與開發(fā)工具都落后）。一般地，軟件的生命期越長，維護代價就越高。生命 期越短，維護代價就越低。 （4）商業(yè)操作模式變化對軟件的影響。比如財務軟件，對財務制度的變化很敏感。財務 制度一變動，財務軟件就必須修改。一般地，商業(yè)操作模式變化越頻繁，相應軟件的維 護代價就越高。 影響維護代價的技術因素主要有： （1）軟件對運行環(huán)境的依賴性。由于硬件以及操作系統(tǒng)更新很快，使得對運行環(huán)境依賴 性很強的應用軟件也要不停地更新，維護代價就高。 （2）編程語言。雖然低級語言比高級語言具有更好的運行速度，但是低級語言比高級語 言難以理解。用高級語言編寫的程序比用低級語言編寫的程序的維護代價要低得多（并 且生產(chǎn)率高得多）。一般地，商業(yè)應用軟件大多采用高級語言。比如，開發(fā)一套Window s環(huán)境下的信息管理系統(tǒng)，用戶大多采用Visual Basic、Delphi或Power Builder來編程，用Visual C++的就少些，沒有人會采用匯編語言。 （3）編程風格。良好的編程風格意味著良好的可理解性，可以降低維護的代價。 （4）測試與改錯工作。如果測試與改錯工作做得好，后期的維護代價就能降低。反之維 護代價就升高。 （5）文檔的質(zhì)量。清晰、正確和完備的文檔能降低維護的代價。低質(zhì)量的文檔將增加維 護的代價（錯誤百出的文檔還不如沒有文檔）。 8.3 再生工程 再生工程主要出于如下愿望：（1）在商業(yè)上要提高產(chǎn)品的競爭力；（2）在技術上要 提高產(chǎn)品的質(zhì)量。但這種愿望無法靠軟件的維護來實現(xiàn)，因為：（1）軟件的可維護性可 能極差，實在不值得去做；（2）即使軟件的可維護性比較好，但也只是治表不治本。再 生工程干脆對已有軟件進行全部或部分的改造，賦予軟件新的活力。 在對待一個不良之徒時，可以進行思想教育并給予他關心和幫助，這種方式類似于“軟件 維護”；也可以把他關進監(jiān)獄，送去勞改，這種方式相當于軟件的“再生工程”；如果此人 壞透頂了，就斃掉算了。 再生工程與維護的共同之處是沒有拋棄原有的軟件。如果把維護比作“修修補補”，那 么再生工程就算是“痛改前非”。再生工程并不見得一定比維護的代價要高，但再生工程 在將來獲取的利益卻要比通過維護得到的多。 再生工程主要有三種類型：重構、逆向工程和前向工程。 8.3.1 重構 重構一般是指通過修改代碼或數(shù)據(jù)以使軟件符合新的要求。重構通常并不推翻原有軟 件的體系結(jié)構，主要是改造一些模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構。重構的一些好處如下： （1）使軟件的質(zhì)量更高，或使軟件順應新的潮流（標準）。 （2）使軟件的后續(xù)（升級）版本的生產(chǎn)率更高。 （3）降低后期的維護代價。 要注意的是，在代碼重構和數(shù)據(jù)重構之后，一定要重構相應的文檔。 8.3.2 逆向工程 逆向工程來源于硬件世界。硬件廠商總想弄到競爭對手產(chǎn)品的設計和制造“奧秘”。但 是又得不到現(xiàn)成的檔案，只好拆卸對手的產(chǎn)品并進行分析，企圖從中獲取有價值的東西 。我的很多同學從事集成電路設計工作，他們經(jīng)常解剖國外的集成電路，甚至不作分析 就原封不動地復制該電路的版圖，然后投入生產(chǎn)，并美其名曰“反向設計”（Reverse Design）。 軟件的逆向工程在道理上與硬件的相似。但在很多時候，軟件的逆向工程并不是針對 競爭對手的，而是針對自己公司多年前的產(chǎn)品。期望從老產(chǎn)品中提取系統(tǒng)設計、需求說 明等有價值的信息。 8.3.3 前向工程 前向工程也稱預防性維護，由Miller倡導。他把這個術語解釋成“為了明天的需要， 把今天的方法應用到昨天的系統(tǒng)上”。[Pressman 1999] 乍看起來，主動去改造一個目前運行得正常的軟件系統(tǒng)簡直就是“惹事生非”。但是軟 件技術發(fā)展如此迅速，與其等待一個有價值的產(chǎn)品逐漸老死，還不如主動去更新，以獲 取更大的收益。其道理就同打預防性針一樣。所以，預防性維護是“吃小虧占大便宜”的 事。 8.4 小 結(jié) 大學科研機構里的軟件維護工作恐怕是做得最差的了。幾乎每一批新的研究生都會把 畢業(yè)生留下的軟件臭罵一通，然后全部推到重做。到他畢業(yè)該走時，就輪到別人罵他的 工作了。如此輪回，最終沒有什么成果留下。 如果希望軟件系統(tǒng)能活下，必須要對它進行維護。如果希望軟件系統(tǒng)有效益，則必須 設法降低維護的代價。
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