軟件工程思想3
第三章 項目計劃與質(zhì)量管理 在可行性分析之后，項目計劃與質(zhì)量管理將貫穿需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、程序設(shè)計、測 試、維護等軟件工程環(huán)節(jié)。 項目計劃是要提供一份合理的進程表，讓所有開發(fā)人員任務(wù)明確、步調(diào)一致，最終共 同準時地完成項目。項目計劃是要付諸實施的，不象用嘴巴喊政治口號，可以很夸張。 軟件的項目計劃重在“準確”而非“快速”。 提高質(zhì)量是軟件工程的主要目標。但由于軟件開發(fā)是一種智力創(chuàng)作活動，很難象傳統(tǒng) 工業(yè)那樣通過執(zhí)行嚴格的操作規(guī)范來保證軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。世上最小心翼翼、最老實巴 腳的程序員未必就能開發(fā)出高質(zhì)量的軟件來。程序員必須了解軟件質(zhì)量的方方面面（稱 為質(zhì)量因素），如正確性、性能、易用性、靈活性、可復(fù)用性、可理解性等等，才能在 進行系統(tǒng)設(shè)計、程序設(shè)計時將高質(zhì)量內(nèi)建其中。軟件的高質(zhì)量并不是“管理”出來的，實 質(zhì)上是設(shè)計出來的，質(zhì)量的管理只是一種預(yù)防和認證的手段而已。 3.1 項 目 計 劃 做項目計劃，如同給一個待出生的嬰兒寫傳記那樣困難。如果允許項目結(jié)束后再寫計 劃，那就輕松多了，并且可以100% 地準確。 歷史教訓(xùn)讓我們明白一個道理：如果一萬年以后才會有一條陽光大道通向共產(chǎn)主義， 那么現(xiàn)在就不要忙著砸鍋煉鋼趕英超美，免得在跑步奔向共產(chǎn)主義時把自己累死餓死。 在做軟件的項目計劃時，應(yīng)屏棄一切浮夸作風(fēng)。只有“知已知彼”才能做出合理的項目計 劃。這里“知彼”是指要了解項目的規(guī)模、難度與時間限制?！爸选笔侵敢私庥卸嗌倏?用資源，如可調(diào)用的程序員有幾個？他們的水平如何？軟硬件設(shè)施如何？ 3.1.1 知己知彼 首先要了解項目的規(guī)模、難度與時間限制，才可以確定應(yīng)該投入多少人力、物力去做 這個項目。在可行性分析階段就要考慮這個問題。但不幸的是，人們在陷入項目不能自 撥之前總難以準確地估計項目的規(guī)模與難度。這里經(jīng)驗起到了最重要的作用。 項目的時間限制有兩類。第一類，項目應(yīng)該完成的日期寫在合同中，如果延期了，則 開發(fā)方要作出相應(yīng)的賠償。第二類是開發(fā)自己的軟件產(chǎn)品，雖然只確定了該產(chǎn)品大致的 發(fā)行日期并允許有延誤，但如果拖延太久則會失去商機造成損失。 項目的資源分為三類：“人”、“可復(fù)用的軟構(gòu)件”和“軟硬件環(huán)境”，如圖3.1所示。（ １）人是最有價值的資源。項目計劃的制定者要確定開發(fā)人員的名單，要根據(jù)他們的專 長進行分工。 （２）可復(fù)用的軟構(gòu)件是次有價值的資源。1.2.1節(jié)論述了復(fù)用軟構(gòu)件可提高軟件的質(zhì)量 與生產(chǎn)率。軟構(gòu)件并非一定要用自己的，可以向?qū)I(yè)的軟件供應(yīng)商購買。 （３）軟硬件環(huán)境雖然不是最重要的資源，卻是必需的資源。原則上軟硬件環(huán)境只要符 合項目的開發(fā)要求即可。有些項目可能要用到特殊的設(shè)備，則要事先作好準備，以免用 時找不到而擔擱了進程。 圖3.1 項目的資源 3.1.2 進度安排 有一位程序員忙著編寫程序，經(jīng)理問他還需要多久才能完成。 “明天就可以完成。”程序員立即回答。 “我想這是不切實際的，實話實說，到底還要多少時間？”經(jīng)理說。 “我還想加進一些新的功能，這需要花兩個星期?！背绦騿T想了一會兒說。 “即使這樣也期望過高了，只要你編完程序時告訴我一聲，我也就滿足了。”經(jīng)理說。 幾年以后，經(jīng)理要退休了。在他去退休午餐會時，發(fā)現(xiàn)那位程序員正趴在機器旁睡覺 ：可憐的家伙整個晚上都在忙于編寫那個程序。[James 1999] 程序員也期望每天早晨能在7:00準時起床，可老是一覺醒來就到中午了。項目落后于 進度表乃是家常便飯，不必大驚小怪。以下一些事件經(jīng)常會導(dǎo)致項目被延誤： （1）上級領(lǐng)導(dǎo)主管臆斷，制定了不現(xiàn)實的期限。項目經(jīng)理與程序員們被迫按照不合理的 進度表開展工作。 （2）客戶的需求發(fā)生了變化，但沒有對進度表作出相應(yīng)的修改。 （3）低估了項目的規(guī)模與難度，導(dǎo)致投入的人力和物力不足。 （4）并未預(yù)見到存在難以克服的技術(shù)障礙。 （5）并未預(yù)見到開發(fā)人員會發(fā)生問題，如生病，辭職等等。 （6）開發(fā)人員之間不能很好的交流、協(xié)作，導(dǎo)致各階段任務(wù)難以如期完成。 所以寫進程表不能象小學(xué)生寫決心書那樣充滿幻想。以下是一些有益的建議： （1）制定進度表的人最好就是項目負責人，他最了解項目和開發(fā)人員。進度表要經(jīng)過開 發(fā)小組的討論，在得到大部數(shù)人的支持后才能實施。避免出現(xiàn)一廂情愿的局面。 （2）進度安排并不見得一定要符合邏輯順序。應(yīng)盡可能地先做技術(shù)難度高的事，后做難 度低的事。也就是辛苦在前，輕松在后。 小時候我對一位老先生吃飯很感興趣：他總是先把一大盒的米飯吃光了，然后再幸福 地品嘗一小盒菜。父母告訴我這是中國的傳統(tǒng)美德，叫“先苦后甜”。從此我銘記在心， 按此道理去學(xué)習(xí)和工作?？扇缃裨陲埖昀?，人們總是先把菜吃完了，最后才吃點米飯。 天哪，生活真是太復(fù)雜了，我究竟該“先吃飯” 還是“先吃菜”？ （3）開發(fā)一個大的軟件項目，應(yīng)該將進度表分為若干個里程碑。一個里程碑之內(nèi)的多個 任務(wù)可以同步進行。程序員極容易沉迷于技術(shù)，要么樂不思蜀，要么焦頭爛額。里程碑 就象心靈的燈塔，使忙碌的人群不混亂，不迷失方向。 （4）進度表中必須留有緩沖時間，并將緩沖時間用到不確定的事情上。因為人們對即將 要做的事情知之甚少，所以要留一些時間以防不測。Microsoft公司的一些開發(fā)小組甚至 制定了“50% 緩沖規(guī)則”[Cusumano 1996]。對許多項目經(jīng)理而言，容忍進度表中存在緩沖時間，不啻為觀念上的一個飛躍。 （5）如果發(fā)現(xiàn)項目應(yīng)交付的期限非常不合理，就要跟領(lǐng)導(dǎo)或跟客戶據(jù)理力爭，請求放寬 期限、調(diào)整進度。當客戶的需求發(fā)生變化時，就要對進度表作出相應(yīng)的修正。不要覺得 修改進度表很困難很麻煩，不修改才會產(chǎn)生真真的麻煩。很多人認為戒煙很困難，但馬 克·吐溫曾說：“戒煙很容易，我一年就戒幾十次?！?3.2 零缺陷質(zhì)量管理的觀念 “零缺陷”質(zhì)量管理的觀念來源于一些國際上著名的硬件生產(chǎn)廠商。盡管軟件的開發(fā)與 硬件生產(chǎn)有極大的差別，但我們?nèi)钥梢詮摹傲闳毕荨辟|(zhì)量管理中得到啟迪?！傲闳毕荨辟|(zhì)量 管理至少有兩個核心內(nèi)容：一是高目標，二是可執(zhí)行的規(guī)范。 3.2.1 高目標 人在做一件事情時，由于存在很多不確定的因素，一般不可能100% 地達到目標。假設(shè)平常人做事能完成目標的80%。如果某個人的目標是100分，那么他最 終成績可達80分。如果某個人的目標只是60分，那么他最終成績只有48分。我們在考場 上身經(jīng)百戰(zhàn)，很清楚那些只想混及格的學(xué)生通常都不會及格，那些想得高分的學(xué)生也常 為自己的失誤而捶胸頓足。 做一個項目通常需要多個人的協(xié)作。假設(shè)項目的總質(zhì)量（最高為1）是十個開發(fā)人員 的工作質(zhì)量之積。如果每個人的質(zhì)量目標是0.95，那么十個人的累積質(zhì)量不會超過0.19 。如果每個人的質(zhì)量目標是0.9分，那么十個人的累積質(zhì)量不會超過0.03。只有每個人都 做到1，項目總質(zhì)量才會是1。 如果沒有高目標，人的墮落就很快。如果沒有“零缺陷”的質(zhì)量目標，也許缺陷就會成 堆。 3.2.2 可執(zhí)行的規(guī)范 實現(xiàn)100分顯然比實現(xiàn)80分要付出更多的努力?！傲闳毕荨辟|(zhì)量目標不是隨心所欲提出 來的，做得到才有意義。實現(xiàn)高目標需要一套可執(zhí)行的規(guī)范來保證。 50年代末，全國掀起了“浮夸風(fēng)”。為了實現(xiàn)畝產(chǎn)數(shù)萬斤推廣各種方法，害得全國鬧饑 荒。想不到有數(shù)千年種糧經(jīng)驗的幾億中國農(nóng)民就這么整齊地栽倒了。 好規(guī)范必須是本企業(yè)有能力執(zhí)行的。一個普通企業(yè)照搬一流企業(yè)的規(guī)范未必行得通。 軟件工程的規(guī)范很容易從書籍中找到，但有了這些規(guī)范并不表明就能把軟件做好。國內(nèi) 很多軟件公司根本沒有條件去執(zhí)行業(yè)界推薦的軟件工程規(guī)范。社會主義初級階段的“草” 與發(fā)達資本主義國家的“苗”的確有不同的培育方式。 軟件是如此的靈活，如果沒有規(guī)范來制約，就容易因無序的喜好而導(dǎo)致混沌；但規(guī)范 如果太嚴密了，就會扼殺程序員生機勃勃的創(chuàng)造力。制定軟件規(guī)范是進退兩難的事。程 序員必須深入了解軟件多方面的質(zhì)量因素，把那些能提高軟件質(zhì)量因素的各種規(guī)范植入 腦中，才能在各個實踐環(huán)節(jié)自然而然地把高質(zhì)量設(shè)計到軟件中。 3.3 軟件的質(zhì)量因素 “運行正確”的程序就是高質(zhì)量的程序嗎？ 不貪污的官就是好官嗎？ 時下老百姓對一些腐敗的地方政府深痛惡絕，對“官”不再有質(zhì)量期望。只要當官的不 貪污，哪怕毫無政績，也算是“好官”。也有一些精明的老百姓打出旗號：寧要貪污犯， 不要大笨蛋。相比之下，程序員是夠幸福的了。因為我們能通過努力，由自己來把握軟 件的命運。那么就不要輕易放棄提高軟件質(zhì)量的權(quán)利了。 “運行正確”的程序不見得就是高質(zhì)量的程序。這個程序也許運行速度很低并且浪費內(nèi) 存；也許代碼寫得一塌糊涂，除了開發(fā)者本人誰也看不懂也不會使用。正確性只是反映 軟件質(zhì)量的一個因素而已。 軟件的質(zhì)量因素很多，如正確性、精確性、可靠性、容錯性、性能、效率、易用性、 可理解性、簡潔性、可復(fù)用性、可擴充性、兼容性等等（還可以列出十幾個）。這些質(zhì) 量因素之間“你中有我，我中有他”，非常纏綿。如果程序員每天要面對那么多質(zhì)量因素 咬文嚼字，不久就會迂腐得象孔乙已，并且有找不到女朋友的危險。 為了便于理解，可以參照武俠小說中的武學(xué)分類，將質(zhì)量因素粗略地分成幾大派。你 想那武學(xué)源源流長，相互滲透，誰能數(shù)得清有多少江湖派別。但想在道上混，總得知道 六大門派：“少林派”、“武當派”、“峨嵋派”、“華山派”、“昆侖派”和“崆峒派”。軟件質(zhì) 量因素的分類如圖3.2所示。其中“正確性與精確性”排在首位，地位如同“少林派”與“武 當派”；而“性能與效率”，“易用性”，“可理解性與簡潔性”和“可復(fù)用性與可擴充性”亦是 舉足輕重的質(zhì)量因素，地位仿佛“峨嵋派”，“華山派”，“昆侖派”和“崆峒派”。其它的質(zhì) 量因素總可以在圖3.2中找到合適的親緣關(guān)系，本節(jié)不再一一細表。 圖3.2 軟件質(zhì)量因素分類和武學(xué)分類 3.3.1 正確性與精確性 正確性與精確性之所以排在質(zhì)量因素的第一位，是因為如果軟件運行不正確或者不精 確，就會給用戶造成不便甚至造成損失。機器不會主動欺騙人，軟件運行不正確或者不 精確一般都是人造成的。即使一個軟件能100% 地按需求規(guī)格執(zhí)行，但是如果需求分析錯了，那么對客戶而言這個軟件也存在錯誤。即 使需求分析完全符合客戶的要求，但是如果軟件沒有100% 地按需求規(guī)格執(zhí)行，那么這個軟件也存在錯誤。開發(fā)一個大的軟件項目，程序員要為“正 確”、“精確”四個字竭盡精力。 與正確性、精確性相關(guān)的質(zhì)量因素是容錯性和可靠性。 容錯性首先承認軟件系統(tǒng)存在不正確與不精確的因素，為了防止?jié)撛诘牟徽_與不精 確因素引發(fā)災(zāi)難，系統(tǒng)為此設(shè)計了安全措施。在一些高風(fēng)險的軟件系統(tǒng)，如航空航天、 武器、金融等系統(tǒng)中，容錯性設(shè)計非常重要。 可靠性是指在一定的環(huán)境下，在給定的時間內(nèi)，系統(tǒng)不發(fā)生故障的概率。可靠性本來 是硬件領(lǐng)域的術(shù)語。比如某個電子設(shè)備，一開始工作很正常，但由于工作中器件的物理 性質(zhì)會發(fā)生變化（如發(fā)熱），慢慢地系統(tǒng)就會失常。所以一個設(shè)計完全正確的硬件系統(tǒng) ，在工作中未必就是可靠的。軟件在運行時不會發(fā)生物理性質(zhì)的變化，人們常以為如果 軟件的某個功能是正確的，那么它一輩子都是正確的?？墒俏覀儫o法對軟件進行徹底地 測試，無法根除軟件中潛在的錯誤。平時軟件運行得好好的，說不準哪一天就不正常了 ，如“2000年”問題。因此把可靠性引入軟件領(lǐng)域是有意義的。我曾買了一本關(guān)于軟件可 靠性的著作，此書充滿了數(shù)學(xué)公式。我發(fā)現(xiàn)以我目前的學(xué)歷實在難以看懂書上講了些什 么。請寬恕我的愚昧，我把此書給“供”起來，沒敢用筆畫一處記號。 3.3.2 性能與效率 用戶都希望軟件的運行速度高些（高性能），并且占用資源少些（高效率）。舊社會 地主就是這么對待長工的：干活要快點，吃得要少點。程序員可以通過優(yōu)化算法、數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)和代碼組織來提高軟件系統(tǒng)的性能與效率。優(yōu)化的關(guān)鍵工作是找出限制性能與效率 的“瓶頸”，不要在無關(guān)痛癢的地方瞎忙乎。如果你想職稱升得快，光靠增加課時能頂屁 用；你就該一年寫它幾十篇文章，爭取破格升教授。 3.3.3 易用性 易用性是指用戶感覺使用軟件的難易程度。用戶可能是操作軟件的最終用戶，也可能 是那些要使用源代碼的程序員。現(xiàn)代人的生活節(jié)奏快，干啥事都想圖個方便。所以把易 用性作為重要的質(zhì)量因素無可非議。 導(dǎo)致軟件易用性差的根本原因是開發(fā)人員犯了“錯位”的毛?。核詾橹灰约河闷饋?方便，用戶也一定會滿意。俗話說“王婆賣瓜，自賣自夸”。當程序員向用戶展示軟件時 ，常會得意地講：“這個軟件非常好用，我操作給你看，……是很好用吧！”軟件的易用性 要讓用戶來評價。當用...
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