- •Введение
- •От издательства
- •Глава 1. Организация процесса конструирования
- •Определение технологии конструирования программного обеспечения
- •Классический жизненный цикл
- •Макетирование
- •Стратегии конструирования по
- •Инкрементная модель
- •Быстрая разработка приложений
- •Спиральная модель
- •Компонентно-ориентированная модель
- •Тяжеловесные и облегченные процессы
- •Модели качества процессов конструирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Руководство программным проектом
- •Процесс руководства проектом
- •Начало проекта
- •Измерения, меры и метрики
- •Планирование проектных задач
- •Размерно-ориентированные метрики
- •Функционально-ориентированные метрики
- •Выполнение оценки в ходе руководства проектом
- •Выполнение оценки проекта на основе loc- и fp-метрик
- •Конструктивная модель стоимости
- •Модель композиции приложения
- •Модель раннего этапа проектирования
- •Модель этапа постархитектуры
- •Предварительная оценка программного проекта
- •Анализ чувствительности программного проекта
- •Сценарий понижения зарплаты
- •Сценарий наращивания памяти
- •Сценарий использования нового микропроцессора
- •Сценарий уменьшения средств на завершение проекта
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Классические методы анализа
- •Структурный анализ
- •Диаграммы потоков данных
- •Описание потоков данных и процессов
- •Расширения для систем реального времени
- •Расширение возможностей управления
- •Модель системы регулирования давления космического корабля
- •Методы анализа, ориентированные на структуры данных
- •Метод анализа Джексона
- •Методика Джексона
- •Шаг объект-действие
- •Шаг объект-структура
- •Шаг начального моделирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Основы проектирования программных систем
- •Особенности процесса синтеза программных систем
- •Особенности этапа проектирования
- •Структурирование системы
- •Моделирование управления
- •Декомпозиция подсистем на модули
- •Модульность
- •Информационная закрытость
- •Связность модуля
- •Функциональная связность
- •Информационная связность
- •Коммуникативная связность
- •Процедурная связность
- •Временная связность
- •Логическая связность
- •Связность по совпадению
- •Определение связности модуля
- •Сцепление модулей
- •Сложность программной системы
- •Характеристики иерархической структуры программной системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Классические методы проектирования
- •Метод структурного проектирования
- •Типы информационных потоков
- •Проектирование для потока данных типа «преобразование»
- •Диаграмма потоков данных пдд
- •Проектирование для потока данных типа «запрос»
- •Диаграмма потоков данных
- •Метод проектирования Джексона
- •Доопределение функций
- •Учет системного времени
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Структурное тестирование программного обеспечения
- •Основные понятия и принципы тестирования по
- •Тестирование «черного ящика»
- •Тестирование «белого ящика»
- •Особенности тестирования «белого ящика»
- •Способ тестирования базового пути
- •Потоковый граф
- •Цикломатическая сложность
- •Шаги способа тестирования базового пути
- •Способы тестирования условий
- •Тестирование ветвей и операторов отношений
- •Способ тестирования потоков данных
- •Тестирование циклов
- •Простые циклы
- •Вложенные циклы
- •Объединенные циклы
- •Неструктурированные циклы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Функциональное тестирование программного обеспечения
- •Особенности тестирования «черного ящика»
- •Способ разбиения по эквивалентности
- •Способ анализа граничных значений
- •Способ диаграмм причин-следствий
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •Методика тестирования программных систем
- •Тестирование элементов
- •Тестирование интеграции
- •Нисходящее тестирование интеграции
- •Восходящее тестирование интеграции
- •Сравнение нисходящего и восходящего тестирования интеграции
- •Тестирование правильности
- •Системное тестирование
- •Тестирование восстановления
- •Тестирование безопасности
- •Стрессовое тестирование
- •Тестирование производительности
- •Искусство отладки
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Основы объектно-ориентированного представления программных систем
- •Принципы объектно-ориентированного представления программных систем
- •Абстрагирование
- •Инкапсуляция
- •Модульность
- •Иерархическая организация
- •Объекты
- •Общая характеристика объектов
- •Виды отношений между объектами
- •Видимость объектов
- •Агрегация
- •Общая характеристика классов
- •Виды отношений между классами
- •Ассоциации классов
- •Наследование
- •Полиморфизм
- •Агрегация
- •Зависимость
- •Конкретизация
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Базис языка визуального моделирования
- •Унифицированный язык моделирования
- •Предметы в uml
- •Отношения в uml
- •Диаграммы в uml
- •Механизмы расширения в uml
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Статические модели объектно-ориентированных программных систем
- •Вершины в диаграммах классов
- •Свойства
- •Операции
- •Организация свойств и операций
- •Множественность
- •Отношения в диаграммах классов
- •Деревья наследования
- •Примеры диаграмм классов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Динамические модели объектно-ориентированных программных систем
- •Моделирование поведения программной системы
- •Диаграммы схем состояний
- •Действия в состояниях
- •Условные переходы
- •Вложенные состояния
- •Диаграммы деятельности
- •Диаграммы взаимодействия
- •Диаграммы сотрудничества
- •Диаграммы последовательности
- •Диаграммы Use Case
- •Актеры и элементы Use Case
- •Отношения в диаграммах Use Case
- •Работа с элементами Use Case
- •Спецификация элементов Use Case
- •Главный поток
- •Подпотоки
- •Альтернативные потоки
- •Пример диаграммы Use Case
- •Построение модели требований
- •Кооперации и паттерны
- •Паттерн Наблюдатель
- •Паттерн Компоновщик
- •Паттерн Команда
- •Бизнес-модели
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Модели реализации объектно-ориентированных программных систем
- •Компонентные диаграммы
- •Компоненты
- •Интерфейсы
- •Компоновка системы
- •Разновидности компонентов
- •Использование компонентных диаграмм
- •Моделирование программного текста системы
- •Моделирование реализации системы
- •Основы компонентной объектной модели
- •Организация интерфейса сом
- •Идентификация интерфейса
- •Описание интерфейса
- •Реализация интерфейса
- •Unknown — базовый интерфейс com
- •Серверы сом-объектов
- •Преимущества com
- •Работа с сом-объектами
- •Создание сом-объектов
- •IClassFactory :: Createlnstance (iid a); 2 — фабрика класса создает сом-объект и получает
- •Повторное использование сом-объектов
- •Маршалинг
- •Диаграммы размещения
- •Использование диаграмм размещения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Метрики объектно-ориентированных программных систем
- •Метрические особенности объектно-ориентированных программных систем
- •Локализация
- •Инкапсуляция
- •Информационная закрытость
- •Наследование
- •Абстракция
- •Эволюция мер связи для объектно-ориентированных программных систем
- •Связность объектов
- •Метрики связности по данным
- •Метрики связности по методам
- •Сцепление объектов
- •Зависимость изменения между классами
- •Локальность данных
- •Набор метрик Чидамбера и Кемерера
- •Метрика 1: Взвешенные методы на класс wmc (Weighted Methods Per Class)
- •Метрика 2: Высота дерева наследования dit (Depth of Inheritance Tree)
- •Метрика 3: Количество детей noc (Number of children)
- •Метрика 4: Сцепление между классами объектов сво (Coupling between object classes)
- •Метрика 5: Отклик для класса rfc (Response For a Class)
- •Метрика 6: Недостаток связности в методах lсom (Lack of Cohesion in Methods)
- •Использование метрик Чидамбера-Кемерера
- •Метрики Лоренца и Кидда
- •Метрики, ориентированные на классы
- •Метрика 1: Размер класса cs (Class Size)
- •Метрика 2: Количество операций, переопределяемых подклассом, noo
- •Метрика 3: Количество операций, добавленных подклассом, noa
- •Метрика 4: Индекс специализации si (Specialization Index)
- •Операционно-ориентированные метрики
- •Метрика 5: Средний размер операции osavg (Average Operation Size)
- •Метрика 6: Сложность операции ос (Operation Complexity
- •Метрика 7: Среднее количество параметров на операцию npavg
- •Метрики для оо-проектов
- •Метрика 8: Количество описаний сценариев nss (Number of Scenario Scripts)
- •Метрика 9: Количество ключевых классов nkc (Number of Key Classes)
- •Метрика 10: Количество подсистем nsub (NumberofSuBsystem)
- •Набор метрик Фернандо Абреу
- •Метрика 1: Фактор закрытости метода mhf (Method Hiding Factor)
- •Метрика 2: Фактор закрытости свойства ahf (Attribute Hiding Factor)
- •Метрика 3: Фактор наследования метода mif (Method Inheritance Factor)
- •Метрика 4: Фактор наследования свойства aif (Attribute Inheritance Factor)
- •Метрика 5: Фактор полиморфизма pof (Polymorphism Factor)
- •Метрика 6: Фактор сцепления cof (Coupling Factor)
- •Метрики для объектно-ориентированного тестирования
- •Метрики инкапсуляции
- •Метрика 1: Недостаток связности в методах lcom
- •Метрика 2: Процент публичных и защищенных pap (Percent Public and Protected)
- •Метрика 3: Публичный доступ к компонентным данным pad (Public Access to Data members)
- •Метрики наследования
- •Метрики полиморфизма
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Унифицированный процесс разработки объектно-ориентированных пс
- •Эволюционно-инкрементная организация жизненного цикла разработки
- •Этапы и итерации
- •Рабочие потоки процесса
- •Технические артефакты
- •Управление риском
- •Идентификация риска
- •Анализ риска
- •Ранжирование риска
- •Планирование управления риском
- •Разрешение и наблюдение риска
- •Этапы унифицированного процесса разработки
- •Этап начало (Inception)
- •Этап развитие (Elaboration)
- •Этап конструирование (Construction)
- •Этап переход (Transition)
- •Оценка качества проектирования
- •Этап развитие
- •Этап конструирование
- •Пример объектно-ориентированной разработки
- •Этап начало
- •Идентификация актеров
- •Идентификация элементов Use Case
- •Описания элементов Use Case
- •Этап развитие
- •Сценарии для элемента Use Case Управление окнами
- •Развитие описания элемента Use Case Использование окон
- •Диаграммы последовательности
- •15.9. Диаграмма последовательности Уничтожение окна
- •Создание классов
- •Планирование итераций конструирования
- •Этап конструирование
- •Итерация 1 — реализация сценариев элемента Use Case Управление окнами
- •Итерация 2 — реализация сценариев элемента Use Case Использование окон
- •Итерация 3 — разработка диалогового окна
- •Разработка в стиле экстремального программирования
- •Элемент хр-разработки
- •Коллективное владение кодом
- •Взаимодействие с заказчиком
- •Стоимость изменения и проектирование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Объектно-ориентированное тестирование
- •Расширение области применения объектно-ориентированного тестирования
- •Изменение методики при объектно-ориентированном тестировании
- •Особенности тестирования объектно-ориентированных «модулей»
- •Тестирование объектно-ориентированной интеграции
- •Объектно-ориентированное тестирование правильности
- •Проектирование объектно-ориентированных тестовых вариантов
- •Тестирование, основанное на ошибках
- •Тестирование, основанное на сценариях
- •Тестирование поверхностной и глубинной структуры
- •Способы тестирования содержания класса
- •Стохастическое тестирование класса
- •Тестирование разбиений на уровне классов
- •Способы тестирования взаимодействия классов
- •Стохастическое тестирование
- •Тестирование разбиений
- •Тестирование на основе состояний
- •Предваряющее тестирование при экстремальной разработке
- •Import ПосещениеКафе;
- •V.ПолучитьВес();
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Автоматизация конструирования визуальной модели программной системы
- •Общая характеристика case-системы Rational Rose
- •Создание диаграммы Use Case
- •Создание диаграммы последовательности
- •Создание диаграммы классов
- •Создание компонентной диаграммы
- •Генерация программного кода
- •Заключение
- •Приложение а. Факторы затрат постархитектурной модели сосомо II
- •Сложность продукта (Product Complexity) cplx
- •Приложение б.Терминология языка uml и унифицированного процесса
- •Приложение в. Основные средства языка программирования Ada 95
- •Типы и объекты данных
- •Текстовый и числовой ввод-вывод
- •Пакеты ввода-вывода
- •Процедуры ввода
- •Процедуры вывода
- •Основные операторы
- •Операторы цикла
- •Основные программные модули
- •Функции
- •Процедуры
- •Производные типы
- •Подтипы
- •Расширяемые типы
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Глава 1. Организация процесса конструирования 6
- •Глава 2. Руководство программным проектом 19
- •Глава 3. Классические методы анализа 41
- •Глава 4. Основы проектирования программных систем 52
- •Глава 5. Классические методы проектирования 67
- •Глава 6. Структурное тестирование программного обеспечения 74
- •Глава 7. Функциональное тестирование программного обеспечения 88
- •Глава 8. Организация процесса тестирования программного обеспечения 96
- •Глава 9. Основы объектно-ориентированного представления программных систем 107
- •Глава 10. Базис языка визуального моделирования 124
- •Глава 11. Статические модели объектно-ориентированных программных систем 131
- •Глава 12. Динамические модели объектно-ориентированных программных систем 141
- •Глава 13. Модели реализации объектно-ориентированных программных систем 170
- •Глава 14. Метрики объектно-ориентированных программных систем 190
- •Глава 15. Унифицированный процесс разработки объектно-ориентированных пс 210
- •Глава 16. Объектно-ориентированное тестирование 238
- •Глава 17. Автоматизация конструирования визуальной модели программной системы 263
- •Технологии разработки программного обеспечения: Учебник
- •197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.
Локальность данных
Локальность данных LD (Locality of Data) — метрика, отражающая качество абстракции, реализуемой классом. Чем выше локальность данных, тем выше самодостаточность класса. Эта характеристика оказывает сильное влияние на такие внешние характеристики, как повторная используемость и тестируемость класса.
Метрика LD представляется как отношение количества локальных данных в классе к общему количеству данных, используемых этим классом.
Будем использовать терминологию языка C++. Обозначим как Mi(1 i n) методы класса. В их число не будем включать методы чтения/записи экземплярных переменных. Тогда формулу для вычисления локальности данных можно записать в виде:
,
где:
Li(1 i n) — множество локальных переменных, к которым имеют доступ методы Mi (прямо или с помощью методов чтения/записи). Такими переменными являются: непубличные экземплярныё переменные класса; унаследованные защищенные экземплярныё переменные их суперклассов; статические переменные, локально определенные в Mi ;
Ti(1 i n) — множество всех переменных, используемых в Mi, кроме динамических локальных переменных, определенных в Mi.
Для обеспечения надежности оценки здесь исключены все вспомогательные переменные, определенные в Mi , — они не играют важной роли в проектировании.
Защищенная экземплярная переменная, которая унаследована классом С, является локальной переменной для его экземпляра (и следовательно, является элементом Li), даже если она не объявлена в классе С. Использование такой переменной методами класса не вредит локальности данных, однако нежелательно, если мы заинтересованы уменьшить значение CDBC.
Набор метрик Чидамбера и Кемерера
В 1994 году С. Чидамбер и К. Кемерер (Chidamber и Кетегег) предложили шесть проектных метрик, ориентированных на классы [24]. Класс — фундаментальный элемент объектно-ориентированной (ОО) системы. Поэтому измерения и метрики для отдельного класса, иерархии классов и сотрудничества классов бесценны для программного инженера, который должен оценить качество проекта.
Набор Чидамбера-Кемерера наиболее часто цитируется в программной индустрии и научных исследованиях. Рассмотрим каждую из метрик набора.
Метрика 1: Взвешенные методы на класс wmc (Weighted Methods Per Class)
Допустим, что в классе С определены п методов со сложностью с1...,c2,..., сn. Для оценки сложности может быть выбрана любая метрика сложности (например, цикломатическая сложность). Главное — нормализовать эту метрику так, чтобы номинальная сложность для метода принимала значение 1. В этом случае
Количество методов и их сложность являются индикатором затрат на реализацию и тестирование классов. Кроме того, чем больше методов, тем сложнее дерево наследования (все подклассы наследуют методы их родителей). С ростом количества методов в классе его применение становится все более специфическим, тем самым ограничивается возможность многократного использования. По этим причинам метрика WMC должна иметь разумно низкое значение.
Очень часто применяют упрощенную версию метрики. При этом полагают Сi= 1, и тогда WMC — количество методов в классе.
Оказывается, что подсчитывать количество методов в классе достаточно сложно. Возможны два противоположных варианта учета.
Подсчитываются только методы текущего класса. Унаследованные методы игнорируются. Обоснование — унаследованные методы уже подсчитаны в тех классах, где они определялись. Таким образом, инкрементность класса — лучший показатель его функциональных возможностей, который отражает его право на существование. Наиболее важным источником информации для понимания того, что делает класс, являются его собственные операции. Если класс не может отреагировать на сообщение (например, в нем отсутствует собственный метод), тогда он пошлет сообщение родителю.
Подсчитываются методы, определенные в текущем классе, и все унаследованные методы. Этот подход подчеркивает важность пространства состояний в понимании класса (а не инкрементности класса).
Существует ряд промежуточных вариантов. Например, подсчитываются текущие методы и методы, прямо унаследованные от родителей. Аргумент в пользу данного подхода — на поведение дочернего класса наиболее сильно влияет специализация родительских классов.
На практике приемлем любой из описанных вариантов. Главное — не менять вариант учета от проекта к проекту. Только в этом случае обеспечивается корректный сбор метрических данных.
Метрика WMC дает относительную меру сложности класса. Если считать, что все методы имеют одинаковую сложность, то это будет просто количество методов в классе. Существуют рекомендации по сложности методов. Например, М. Лоренц считает, что средняя длина метода должна ограничиваться 8 строками для Smalltalk и 24 строками для C++ [45]. Вообще, класс, имеющий максимальное количество методов среди классов одного с ним уровня, является наиболее сложным; скорее всего, он специфичен для данного приложения и содержит наибольшее количество ошибок.