浅谈软件质量与度量

我正在参加「掘金·启航计划」

本文从研发角度探讨下高质量软件应具备哪些特点，以及如何度量软件质量。

软件质量的分类

软件质量通常可以分为：内部质量和外部质量。

内部质量

内部质量是指软件的结构和代码质量，以及其是否适合维护、扩展和重构。它关注的是软件本身的特性和属性，包括：

• 可读性：代码易于阅读和理解；
• 易维护性：代码易于修改和维护；
• 可测试性：代码易于编写单元测试并进行自动化测试；
• 可靠性：代码稳定、不容易崩溃或出现错误；
• 可扩展性：代码能够方便地进行扩展；
• 可重用性：代码可被复用于其他项目中。

内部质量直接影响软件的可维护性和开发效率。如果软件的内部质量很差，那么开发人员可能需要花费更多的时间修复问题，而不是开发新功能。

外部质量

外部质量是指软件的用户体验和其符合用户需求的程度。它关注的是软件的功能和表现形式，包括：

• 功能性：软件是否具有所需的功能，并且这些功能是否能够正常工作；
• 易用性：软件是否易于使用，是否符合用户的期望；
• 性能：软件是否运行快速并响应迅速；
• 兼容性：软件是否能够在不同的操作系统和设备上正常工作。

外部质量如果很差，那么用户在使用软件过程中可能会遇到问题，而这些问题可能会影响用户体验，导致用户流失。

为什么内部质量更重要

内部质量高的核心降低了未来变更的成本。

可以参考下图的时间-功能累计关系图。

对于内部质量比较差的软件，虽然初期进展迅速，但是随着时间的流逝，添加新功能变得越来越困难。甚至一个小改动也需要程序员理解大量代码。当开发做代码变更时，还可能产生意想不到的缺陷，因此导致测试时间长，需要更高成本来做缺陷修复和验证。

对于内部质量高的软件，则与其相反，可以参考下图的比较。

内部质量高的软件更容易被实现。

内部质量高的软件特点之一就是易读性。 这样利于开发者更快弄清楚应用程序是如何运行的，这样就可以知道如何添加新功能。如果将软件很好地划分为不同的实现模块，则开发者没必要阅读所有代码，只需要快速找到涉及功能变动模块的代码就行。

如何衡量软件质量

Cyclomatic Complexity（圈复杂度）

Cyclomatic Complexity通过计算代码中不同路径的数量来衡量代码的复杂程度。圈复杂度越高，表示代码的控制流程越复杂，可能存在更多的错误和缺陷。

下面举例说明Cyclomatic Complexity如何计算。

public int calculate(x, y) {
    if (x >= 20) {
        if (y >= 20) {
            return y;
        }

        return x;
    }

    return x + y;
}

这段代码的流程图如下：

圈复杂度的公式如下：

E - N + 2

其中 E 表示图中的边数（上图中的所有形状），N 表示节点数（上图中的所有箭头）。因此，在我们的例子中，6 - 5 + 2 = 3，的确这段代码包含三条路径。

Maintainability Index（可维护性指数）

Maintainability Index（可维护性指数）是一种用于评估软件代码可维护性的指标。它通常考虑代码的复杂度、长度和注释等因素，并将这些因素整合成一个分数来衡量代码的可读性、可维护性和可重构性。

通常情况下，可维护性指数的分数范围是 [0,100]，分数越高表示代码的可维护性越好。可维护性指数可以帮助开发人员识别哪些代码需要改进，以提高代码的可维护性和可读性，从而减少维护成本、降低缺陷率，提高代码的质量。

Dependencies（依赖）

软件的开发过程势必会依赖外部框架和库，这些框架和库自身也会经常更新（维护者会添加和删除功能、修复错误、改进性能，并修补安全漏洞）。

旧版本库和框架通常会对依赖它的软件质量产生负面影响。例如安全漏洞是明显的风险（例如22年8月份的

Apachelog4j漏洞）。

SQALE评估法

SQALE评估法主要关注四个指标：

1. 技术债：即未来要花费的时间和资源去修复当前存在的问题
2. 可维护性：即代码的易读性、可理解性和可扩展性，从代码的模块化程度、命名规范、注释等因素，并对这些因素进行打分。
3. 可靠性：即软件的稳定性和可靠性，评估代码中存在的错误、漏洞和异常处理情况。如果存在较多的问题，他们就需要考虑重新设计代码或增加更多的测试用例。
4. 性能：即软件的响应速度和处理能力