質(zhì)量管理:軟件質(zhì)量之路-軟件質(zhì)量框架

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軟件質(zhì)量的重要性是不言而喻的，但是當(dāng)所有人都意識到它的重要性的時候，卻很少有人能夠清晰的描述出如何才能夠提高軟件質(zhì)量。軟件質(zhì)量框架的目的就在于提出一個評價的原型，幫助我們分析一種方法和技術(shù)是否能夠提高軟件質(zhì)量。本系列文章分日構(gòu)建、測試驅(qū)動開發(fā)、建立核心框架、面向組件的大規(guī)模軟件架構(gòu)來進行深入分析。

    什么才是一個高質(zhì)量的軟件

    在討論軟件質(zhì)量原型之前，我們先回答第一個問題。一個軟件之所以被認定為質(zhì)量優(yōu)秀，并不是因為它獲得了一個省級或部級獎，而是它的內(nèi)在具備了這樣一些特性：

    滿足用戶的需求。這是最重要的一點，一個軟件如果不能夠滿足用戶的需要，設(shè)計的再好，采用的技術(shù)再先進，也沒有任何的意義。所以這一點非常的樸實，但卻是軟件質(zhì)量的第一個評判標(biāo)準。

    合理進度、成本、功能關(guān)系。軟件開發(fā)中所有的管理都是圍繞著這幾個要素在做文章的，如何在特定的時間內(nèi)，以特定的成本，開發(fā)出特定功能的軟件。三者之間存在一種微妙的平衡。在Planning XP一書中，專門有一個章節(jié)討論它們。一個高質(zhì)量的軟件的開發(fā)過程中，項目成員一定能夠客觀的對待這三個因素，并通過有效的計劃、管理、控制，使得三者之間達成一種平衡，保證產(chǎn)出的最大化。

    具備擴展性和靈活性，能夠適應(yīng)一定程度的需求變化。當(dāng)今的社會已經(jīng)變成一種變化速度極快的設(shè)計了。變化就會對軟件產(chǎn)生沖擊，所以一個質(zhì)量優(yōu)秀的軟件，應(yīng)該能夠在一定程度上適應(yīng)這種變化，并保持軟件的穩(wěn)定。

    能夠有效的處理例外的情況。寫過軟件的人都知道，實現(xiàn)主體功能的工作量其實不大，真正的工作量都在處理各種例外。所以，一個軟件如果能夠足夠的強壯、足夠的魯棒，能夠承受各種的非法情況的沖擊，這個軟件就是高質(zhì)量的。

    保持成本和性能的平衡。性能往往來源于客戶的非功能需求，是軟件質(zhì)量的一個重要的評價因素。但是性能問題在任何地方都存在，所以需要客觀的看待它。例如，一段性能不錯的代碼可能可讀性很差，這就需要進行平衡，如果這段代碼的性能是整個軟件的關(guān)鍵，那么取高性能而舍棄可讀性，反之則取可讀性而舍棄高性能。一個優(yōu)秀的軟件能夠保持成本和性能之間的平衡。

    能夠可持續(xù)的發(fā)展。很少有軟件組織只開發(fā)一個軟件的，所以，一個優(yōu)秀的軟件在開發(fā)完成后，可以形成知識沉淀，為軟件組織的長期發(fā)展貢獻力量。這是一個優(yōu)秀的軟件應(yīng)該要能夠做到的。

    軟件質(zhì)量框架的組成

    軟件質(zhì)量框架不是理論，而是優(yōu)秀軟件開發(fā)思想的一個應(yīng)用，是對軟件開發(fā)過程的有效管理實踐。它以敏捷方法論為基礎(chǔ)，并將先進的軟件開發(fā)技術(shù)融入其中。您可能在之前聽說過，學(xué)習(xí)過，嘗試過各種軟件技術(shù)，但是缺少一個統(tǒng)一整體的認識。所以，軟件質(zhì)量框架的目的是將您原先在腦海中就存在的思路進一步的整理，將一副完整的圖像（big picture）展現(xiàn)在你面前。軟件質(zhì)量框架偏重應(yīng)用，所以不會涉及太多的理論，但是，它是基于理論的，所以，在需要理論支持的地方，我們會簡單的描述理論，并給出必要的鏈接，供有興趣的讀者進一步閱讀。

    軟件質(zhì)量框架并不復(fù)雜，它由幾個部分組成，第一部分是前提，說明了軟件框架的適用范圍，以及適合的環(huán)境，和方法學(xué)一樣，沒有泛之四海皆準的方法學(xué)，所以軟件質(zhì)量框架也需要一個上下文環(huán)境。第二部分是價值觀，價值觀說明了軟件質(zhì)量框架中強調(diào)的價值，在軟件框架的結(jié)構(gòu)和實踐中，都將充分的的表現(xiàn)出一開始我們定義的價值。第三部分是結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)定義了軟件質(zhì)量框架的組成部分，以及軟件質(zhì)量框架和開發(fā)過程之間的關(guān)系。第四部分是文章中著墨最多的部分，即優(yōu)秀實踐。優(yōu)秀實踐通過具體、實際的分析、舉例，深入闡述了軟件質(zhì)量框架的價值觀和結(jié)構(gòu)。

    在本文剩下的篇幅中，將會對前三個部分進行闡述，并對軟件質(zhì)量開發(fā)的實踐進行簡單的描述。在剩余的篇章中，將會針對這些實踐進行細致的分析。

    軟件質(zhì)量框架的前提

    平臺前提：由于軟件質(zhì)量框架的實踐將會涉及具體的技術(shù)和代碼，所以我們首先為軟件質(zhì)量框架定義了平臺。軟件質(zhì)量框架將會運行在J2EE平臺上，使用對象分析技術(shù)（并不一定是面向?qū)ο蠹夹g(shù)，我們可以采用以數(shù)據(jù)為中心的技術(shù)）。

    組織前提：執(zhí)行軟件質(zhì)量框架需要投入，需要付出，軟件質(zhì)量框架最難的地方不是學(xué)習(xí)，而是執(zhí)行。在一個組織中，需要評估應(yīng)用軟件質(zhì)量框架需要多少的投入，對目前的開發(fā)過程有多大的助益。一般來說，組織的規(guī)模越大、其開發(fā)過程和產(chǎn)品越復(fù)雜，就越適合采用軟件質(zhì)量框架。

    方法學(xué)前提：在敏捷方法學(xué)中，對規(guī)則和秩序有兩種不同的觀點，一種是強調(diào)規(guī)則和秩序，以XP為代表，它對代碼都有要求；另一種則不那么強調(diào)，以自適應(yīng)軟件開發(fā)為代表，它不要求程序員的具體行為。軟件質(zhì)量框架采用第一種觀點，要求組織中存在嚴謹?shù)囊?guī)則和秩序。

    軟件質(zhì)量框架的價值觀

    明確具體：對軟件的管理必須是明確具體的。軟件開發(fā)是工程、也是藝術(shù)，需要緊密的協(xié)作和溝通，任何一個含糊的指令都可能導(dǎo)致軟件開發(fā)中出現(xiàn)錯誤，所以，在軟件開發(fā)中，任何一個指令都應(yīng)該是相對明確的。為什么說是相對呢？是和成本相對，指令越明確，成本就越高。例如，你可以把需求文檔寫的非常的具體，但是你需要付出制作和維護的代價。所以我們的明確性是一個考慮成本前提下的特性。

    明確具體要從綜合上考量。怎么理解呢？例如，XP中的用戶故事是非常不精確的，按道理說它是不明確，也是不具體的。但是在整個開發(fā)周期中，將會有迭代、測試、現(xiàn)場用戶等多種手段使得用戶故事明確具體起來，所以從整體上看，它并不違反我們的價值觀。產(chǎn)品質(zhì)量是一個系統(tǒng)工程，決不僅僅是QA部門的工作，這個道理適用于制造業(yè)，也適用于軟件開發(fā)業(yè)。

    容錯：軟件開發(fā)是人的工作，人是無法避免錯誤的。所以，軟件質(zhì)量框架中允許犯錯。因為不犯錯是天方夜譚。你就算做了這方面的強制規(guī)定也無法避免它的出現(xiàn)，反而會引發(fā)其它的問題，例如隱瞞錯誤，或為了隱瞞錯誤而導(dǎo)致的額外成本。所以正確的態(tài)度是允許發(fā)生錯誤，并建立一套監(jiān)測、管理、反饋、修改錯誤的體制。

    規(guī)范：在前提中，我們已經(jīng)提到了，規(guī)范是軟件質(zhì)量框架的基本態(tài)度。所以，軟件質(zhì)量框架中強調(diào)規(guī)范，并使用規(guī)范來推動框架的運作。

    測試：軟件質(zhì)量框架非常強調(diào)測試，測試是保證質(zhì)量的必由之路。測試要盡可能的多，盡可能的頻繁、測試結(jié)果要盡可能快的反饋。這是軟件質(zhì)量框架對測試的基本態(tài)度。測試是綜合性的，軟件開發(fā)過程中的所有工件，都需要伴隨著相應(yīng)的測試工件。這是基于一個簡單的理念，如果你不能夠為你的工作制定一個完成的標(biāo)準，你又該如何開展你的工作呢？

    上圖表現(xiàn)了軟件質(zhì)量框架的結(jié)構(gòu)。處于結(jié)構(gòu)核心的是技術(shù)架構(gòu)和管理架構(gòu)。軟件質(zhì)量框架既不是方法學(xué)，也不是一個軟件，更像是兩者的結(jié)合體。技術(shù)架構(gòu)和管理架構(gòu)的融合體現(xiàn)了這一特性。軟件質(zhì)量框架并不關(guān)心單個開發(fā)人員的效率，它關(guān)注的是開發(fā)團隊整體的效率。因此，管理架構(gòu)在框架中的意義在于它定義了一套軟件管理的方法，能夠?qū)﹂_發(fā)人員及其他們的工作進行管理。從這一點來看，它的作用和軟件工程方法學(xué)是一樣的。但是，在現(xiàn)實中我們發(fā)現(xiàn)軟件組織在邁向軟件過程的途中往往因為現(xiàn)實的困難而止步不前。其中一個主要的原因是在引入方法學(xué)的過程中生產(chǎn)效率降低了，而引起組織成員對變革的懷疑和不滿。

    所以，除了管理架構(gòu)之外，軟件質(zhì)量框架還提供了一個技術(shù)架構(gòu)，其目的是明確的定義如何應(yīng)用組織中涉及的軟件技術(shù)，以及管理軟件技術(shù)的方法。技術(shù)架構(gòu)是具體的代碼，相比起方法學(xué)來說，它更加的具體，更容易為開發(fā)人員所理解。而技術(shù)架構(gòu)存在的目的，一方面是進行技術(shù)積累，另一方面也是為管理架構(gòu)服務(wù)。

    技術(shù)架構(gòu)和管理架構(gòu)的下一層是支撐框架。支撐框架包括代碼、組件、文檔，目的是為技術(shù)架構(gòu)和管理架構(gòu)提供底層的支持。

    處于結(jié)構(gòu)最頂層的是業(yè)務(wù)架構(gòu)。這個部分對于任何一個軟件組織來說都是不同的，因為不同的軟件組織的業(yè)務(wù)不同。業(yè)務(wù)架構(gòu)的目的是對業(yè)務(wù)進行建模和抽象，提取出可重用的部分，以提高軟件組織的生產(chǎn)率。本文中不涉及該部分的內(nèi)容。

    軟件質(zhì)量框架的優(yōu)秀實踐

    一個開發(fā)團隊要提高效率，就需要思考目前的管理活動中有哪些要素是可以改進的：如何把一些事務(wù)性的操作變得自動化，從而節(jié)約人力；如何找到更好的方法，讓開發(fā)過程更為合理，更注重軟件的質(zhì)量；如何在團隊中傳播優(yōu)秀的思想，讓團隊成員不斷的學(xué)習(xí)和進取，自發(fā)的改進過程。這些美好的愿望幾乎是所有方法論和各種認證的共同心聲，但要完全做到可就太難了。在我們的文章中，提出了一些優(yōu)秀的實踐，優(yōu)秀實踐均是來源于軟件開發(fā)界中的一些新思路和新理論，它們能夠為以上愿望的達成起到正面的作用。在組織中引入用這些實踐決不是一個容易的過程，但它們確實非常的有效。不論是在成本控制上，還是在質(zhì)量的改進上。

    每日創(chuàng)建：一個組織應(yīng)當(dāng)擁有一個有效的工作流程，這個工作流程能夠指導(dǎo)軟件開發(fā)的進行。這個流程應(yīng)當(dāng)是具體的、可操作的。隨意的計劃和從來不遵循的進度決不是一個有效的工作流程。日創(chuàng)建實踐提出了一種對開發(fā)過程進行精細管理的方法，它是量化軟件管理的基礎(chǔ)。有了日創(chuàng)建，你會發(fā)現(xiàn)計劃的制定和進度的監(jiān)控是非常容易的一件事情。

    測試驅(qū)動開發(fā)：軟件質(zhì)量的根源來源于測試，測試做好了，軟件質(zhì)量就會好。這是毫無疑問的。問題的關(guān)鍵在于怎么做測試，才能保證測試的投入能夠帶來軟件質(zhì)量的有效提升。測試驅(qū)動開發(fā)正是為了解決這個問題而出現(xiàn)的。它不是一個完整的方法論，可以和任何一種開發(fā)流程進行融合。測試驅(qū)動開發(fā)不但能夠改善測試效果，還能夠改進軟件的設(shè)計。

    建立核心框架：框架是一種具有高度重用性的軟件，這個特性決定了它非常適合成為軟件組織積累知識的一種有效手段。傳統(tǒng)的知識積累的方法是文檔，但是文檔容易產(chǎn)生歧異，開發(fā)人員往往也不愿意去閱讀和理解文檔?？蚣芴峁┑氖且环N綜合的手段，包括文檔、模型和代碼。更容易理解，更重要的是，開發(fā)人員必須在日常的工作中使用框架，這使得他們對框架中的知識非常的熟悉，并根據(jù)工作的需要來改進框架。

    面向組件編程：有效的組織在于有效的分工。體力活動容易進行分工，腦力勞動則比較難，而軟件開發(fā)似乎就更難了。所以，長久以來我們都習(xí)慣采用以功能塊為單位的粗粒度劃分方式。面向組件編程采用更加細密的劃分方式，并以服務(wù)作為組件之間相互依賴的契約，不但定義了組件和組件之間的關(guān)系，也規(guī)定了組件開發(fā)者、組件使用者、組件測試者的權(quán)利和義務(wù)。從而能夠進行軟件開發(fā)工作的分配、管理、QA等工作。

    以上的幾個優(yōu)秀實踐看起來似乎并沒有多大的關(guān)系，他們的提出者也大都不同。但是有一點卻是共同的，就是他們都能夠?qū)浖|(zhì)量的改進起積極的作用。此外，他們?yōu)檐浖|(zhì)量框架結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)提供了一個明確的實現(xiàn)方式。從軟件結(jié)構(gòu)的角度來看，日創(chuàng)建和測試驅(qū)動開發(fā)似乎偏向于管理架構(gòu)，而建立核心框架和面向組件編程則偏向于技術(shù)架構(gòu)。事實上，他們既包含了技術(shù)架構(gòu)，也包含管理架構(gòu)，彼此之間也有相互關(guān)聯(lián)。例如，面向組件編程在合理劃分組件之后，就需要一個有效的核心框架來集成組件，通過每個組件都需要采用測試驅(qū)動開發(fā)方法來保證質(zhì)量，同時，日創(chuàng)建將會以組件為單位來進行每日的創(chuàng)建，從而為進度估算提供有效數(shù)據(jù)。

    隨著軟件設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，新的實踐將會出現(xiàn)，取代舊的實踐。因此，以上的實踐也會落伍，當(dāng)可以肯定的是，以上的實踐和具體的技術(shù)并沒有直接的關(guān)系，更側(cè)重于開發(fā)思想，因此他們的生命力會很長。而隨著新技術(shù)的出現(xiàn)，他們更可能將新的技術(shù)融合如自身，呈現(xiàn)出一種嶄新的形態(tài)。例如，未來的一種可能性是UML2.0和MDA技術(shù)的普及，以上的幾個實踐從以代碼為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽O(shè)計為核心，而另一種可能性是隨著以AspectJ為代表的AOP技術(shù)的普及和J2SE1.5中引入的元數(shù)據(jù)機制，面向組件編程將把Aspect作為組件的一種，而測試驅(qū)動開發(fā)也會加入測試Aspect的相關(guān)內(nèi)容，在日創(chuàng)建中也會增加相應(yīng)的處理AOP的步驟。