【软考高级系统架构论文】论软件维护方法及其应用

论文真题

软件维护是指在软件交付使用后，直至软件被淘汰的整个时间范围内，为了改正错误或满足新的需求而修改软件的活动。在软件系统运行过程中，软件需要维护的原因是多种多样的，根据维护的原因不同，可以将软件维护分为改正性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护。在维护的过程中，也需要对软件的可维护性进行度量。在软件外部，一般采用 MTTR 来度量软件的可维护性；在软件内部，可以通过度量软件的复杂性来间接度量软件的可维护性。
据统计，软件维护阶段占整个软件生命周期 60%以上的时间。因此，分析影响软件维护的因素，度量和提高软件的可维护性，就显得十分重要。 请围绕“软件维护方法及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。

1. 概要叙述你参与管理和开发的软件项目，以及你在其中所承担的主要工作。
2. 详细论述影响软件维护工作的因素有哪些。
3. 结合你具体参与管理和开发的实际项目，说明在具体维护过程中，如何度量软件的可维护性，说明具体的软件维护工作类型。

摘要

本文围绕“软件维护方法及其应用”论题，以笔者参与的某公司 2024 年 3 月启动的线上电子商务平台研发项目为例展开论述。作为系统架构设计师，笔者负责架构设计并运用软件维护方法技术。文中概要叙述了项目及自身主要工作，详细探讨了影响软件维护工作的因素，阐述了具体维护过程中软件可维护性的度量方法及维护工作类型。通过项目实践，深刻认识到软件维护的重要性，也总结了提升软件可维护性的有效经验。

正文

项目背景

随着电子商务在 2024 年呈现出迅猛发展的态势，某公司为了拓展业务范围、提升用户体验，决定研发线上电子商务平台。该项目旨在构建一个功能全面、用户友好且易于维护的电子商务平台。笔者作为系统架构设计师，全程参与了项目，并负责架构设计工作。在项目初期，团队就充分认识到软件维护的重要性，所以特别注重软件的可维护性设计。预期通过该项目能够提升用户体验、降低后期维护成本并延长软件的生命周期。

影响软件维护工作的因素分析

软件维护工作的复杂性是由多个因素共同导致的，其中可理解性、可测试性、可修改性、可靠性、可移植性、可使用性和效率是关键因素。

• 可理解性：在项目中，我们采用模块化设计来提高软件的可理解性。每个模块的功能清晰明确，使得代码结构更加清晰，便于后续维护人员理解。例如，将商品管理、订单管理、用户管理等功能分别封装成独立的模块，每个模块有明确的输入和输出，降低了代码的整体复杂度。
• 可测试性：注重单元测试与集成测试，制定详细的测试计划。单元测试针对每个模块进行，确保模块的功能正确性；集成测试则验证模块之间的交互是否正常。通过全面的测试，能够及时发现软件中的问题，保证软件的质量。
• 可修改性：采用低耦合、高内聚的设计原则来提升可修改性。低耦合意味着模块之间的依赖关系较少，修改一个模块不会对其他模块产生过大的影响；高内聚则保证每个模块内部的功能紧密相关，提高了代码的稳定性。同时，运用设计模式优化代码结构，降低修改难度。
• 可靠性：进行严格的错误统计与复杂性分析，以预测并提升软件的可靠性。使用平均失效间隔时间（MTTF）作为度量指标，通过持续监控和错误修复来提高软件的可靠性。对软件中的错误进行详细记录和分析，找出错误的根源，采取针对性的措施进行修复。
• 可移植性：考虑软件的可移植性，采用独立于机器的高级语言编写代码，使得代码可以在不同的服务器和操作系统上运行。在开发过程中，避免使用特定平台的特性，确保代码具有良好的通用性。
• 可使用性：通过用户测试来不断优化界面与交互设计，提升软件的可使用性。组织多轮用户测试，收集用户的反馈意见，对界面进行优化，提高操作的便捷性和友好性。
• 效率：在追求效率的同时，确保不牺牲软件的其他质量特性，特别是可维护性。采用性能优化技术，如缓存、异步处理等，提高软件的响应速度和处理能力，同时保证代码的可维护性不受影响。

软件可维护性的度量及维护工作类型

在具体的维护过程中，我们采用了多种方法来度量软件的可维护性，并根据不同的情况进行相应的维护工作。

• 可维护性度量：
• 可理解性度量：采用“90 - 10 测试”方法来衡量软件的可理解性。让有经验的程序员对代码进行审查，确保代码能够被他们快速理解。如果代码的理解难度较大，则需要对代码进行重构，提高其可读性。
• 可测试性度量：制定详细的测试覆盖率指标，确保软件的每个部分都能被充分验证。通过自动化测试工具来执行测试用例，提高测试效率和覆盖率。
• 可修改性度量：使用代码的耦合度和内聚度作为度量指标。如果代码的耦合度较高，说明修改一个模块可能会影响到其他模块，需要对代码进行优化；内聚度低则表示模块内部的功能不够紧密，也需要进行调整。
• 可靠性度量：使用平均失效间隔时间（MTTF）和平均修复时间（MTTR）作为度量指标。通过持续监控软件的运行状态，记录软件的失效情况，计算 MTTF 和 MTTR，评估软件的可靠性。
• 可移植性度量：在不同的服务器和操作系统上进行测试，检查代码是否能够正常运行。如果出现兼容性问题，及时对代码进行修改，提高软件的可移植性。
• 可使用性度量：通过用户满意度调查来度量软件的可使用性。收集用户对界面设计、操作流程等方面的反馈意见，根据用户的需求进行优化。
• 效率度量：使用性能监测工具来测量软件的响应时间、吞吐量等指标。如果软件的性能不满足要求，采用性能优化技术进行调整。
• 维护工作类型：
• 改正性维护：在软件运行过程中，发现并修复软件中的错误。例如，在测试和上线后，发现订单处理模块中存在数据计算错误的问题，及时对代码进行修改，确保订单数据的准确性。
• 适应性维护：随着业务需求的变化和技术环境的更新，对软件进行适应性调整。例如，当服务器操作系统升级时，需要确保软件能够在新的操作系统上正常运行；当支付方式增加时，对支付模块进行相应的扩展。
• 完善性维护：根据用户的需求和市场的变化，对软件的功能进行完善和扩展。例如，为了提升用户体验，增加商品搜索的筛选功能、优化商品展示页面等。
• 预防性维护：为了提高软件的可维护性和可靠性，对软件进行预防性的改进。例如，对代码进行重构，优化数据库结构，提高软件的整体性能和稳定性。

结论与反思

通过本项目，深刻认识到软件维护在软件生命周期中的重要性。在项目实施过程中，也遇到了一些问题。需求变更频繁导致维护工作量增加，为此建立了更为紧密的与用户的沟通机制，及时了解和调整需求；软件复杂性较高影响了可维护性，通过重构代码和优化设计来降低复杂性；测试覆盖不全导致部分问题未能及时发现，加强了测试工作，增加了自动化测试的比例，提高了测试覆盖率。总的来说，通过不断优化设计和加强测试，成功地提升了软件的可维护性，为用户提供了更为稳定、高效的服务。