10. Konstruktive Qualitätssicherung. Ansatz. Coding Guidelines. Beispiel-Coding-Regel
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- Gregor Ziegler
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1 10. Konstruktive Qualitätssicherung Idee Coding Guidelines Werkzeugeinstellungen weitere Maßnahmen Ansatz die analytische Qualitätssicherung greift erst, wenn ein Produkt erstellt wurde interessant ist der Versuch, Qualität bereits bei der Erstellung zu beachten typische konstruktive Qualitätsmaßnahmen sind Vorgabe der SW-Entwicklungsumgebung mit projekteigenem Werkzeughandbuch, was wann wie zu nutzen und zu lassen ist Stilvorgabenfür Dokumente und Programme (sogenannte Coding-Guidelines) Die Frage ist, wie diese Maßnahmen überprüft werden Software-Qualität Stephan Kleuker 292 Software-Qualität Stephan Kleuker 293 Coding Guidelines Detailliertes Beispiel: Taligent-Regelnfür C++ ( entroot/1.0/docs/index.html) Sun hat auch Regeln für Java herausgegeben (nicht ganz so stark akzeptiert) z. B. Eclipse-Erweiterung Checkstyle Generell gibt es Regeln zur Kommentierung, zu Namen von Variablen und Objekten (z.b. Präfix- Regeln), zum Aufbau eines Programms (am schwierigsten zu formulieren, da die Programmarchitektur betroffen ist und es nicht für alle Aspekte die OO-Regeln gibt) Software-Qualität Stephan Kleuker 294 Beispiel-Coding-Regel Ausschnitt aus Java Code Conventions, Sun, 1997 Inhalt soll sich nicht nur auf Formatierung beziehen Software-Qualität Stephan Kleuker 295
2 Einheitliche Werkzeugeinstellungen Fehlerfindung bei der Syntaxanalyse Vor Projekt einheitliche Formatierung festlegen Styleguide für verwendete Werkzeuge In Eclipse kann Schärfe der Syntaxprüfung eingestellt werden. Grundsätzlich sollte die schärfste Version eingestellt werden (solange es keinen wesentlichen Mehraufwand beim Beheben potenzieller Fehler gibt) Software-Qualität Stephan Kleuker 296 Software-Qualität Stephan Kleuker 297 Anti-Pattern verbieten Pattern dienen zur sinnvollen Strukturierung komplexer, aber gleichartiger Systeme Anti-Pattern sind wiederkehrende schlechte Lösungen, die man an Strukturen erkennen kann, z. B. Spaghetti-Code, viele if, while und repeat-schleifengemischt, intensive Nutzung der Möglichkeiten mit break, früher: goto Cut-and-Paste-Programmierung: was oben funktionierte, funktioniert hier auch allmächtige Klassen, kennen jedes Objekt, sitzen als Spinne im Klassendiagramm, immer gute Quelle für Erweiterungen Rucksack-Programmierung: bei vergessenem Sonderfall in allen betroffenen Methoden if(sonderfall){ Reaktion } else { altes Programm} Literatur (z. B.): W. J. Brown, R. C. Malveau, H. W. McCormickIII, T. J. Mowbray, AntiPatterns, Wiley, 1998 Software-Qualität Stephan Kleuker 298 weitere Maßnahmen hierzu gehören einige Maßnahmen des proaktiven Risikomanagements Berücksichtigung von Standards richtiges Personal mit Erfahrungen und potenziellen Fähigkeiten finden (evtl. Coaching organisieren) frühzeitig Ausbildungen durchführen (niedriger Truckfaktor) frühzeitig passende Werkzeuge finden (Nutzungsregeln) Vorgehensmodell mit Reaktionsmöglichkeiten bei Problemen Unabhängigkeit der Qualitätssicherung Erfahrungen im Anwendungsgebiet Software-Qualität Stephan Kleuker 299
3 11. Organisation des QS-Prozesses in IT-Projekten Teststufen (grober Ablauf) Teststufen Regressionstest manuelle Prüfmethoden Testverfahren nach ANSI/IEEE-829 Organisation der QS Klassentest Integrationstest siehe auch: H. M. Sneed, M. Winter, Testen objektorientierter Software, Hanser, München Wien A. Spillner, T. Roßner, T. Linz, Praxiswissen Softwaretest, ab 2. Auflage, dpunkt Verlag, Heidelberg entwicklungsintern entwicklungsextern (mit Kunden) Systemtest Abnahmetest Software-Qualität Stephan Kleuker 300 Software-Qualität Stephan Kleuker 301 Klassentest (Modultest) Varianten: Unit-Test: einzelne Methoden und/oder Klassen Modultest: logisch-zusammengehörige Klassen, z.b. ein Package in Java Testziel: Prüfung gegen Feinspezifikation Architektur, Design, Programmierkonstrukte Testmethode: White-Box-Test Alle Module müssen getestet werden eventuell mit unterschiedlicher Intensität Software-Qualität Stephan Kleuker 302 Integrationstest Module werden zu einem System integriert und getestet Testziele: Werden Schnittstellen richtig benutzt? Werden Klassen bzw. ihre Methoden richtig aufgerufen? Konzentration auf (Export-) Schnittstellen Interne Schnittstellen können nicht mehr direkt beeinflusst werden Geringere Testtiefe als beim Modultest Grey-Box-Test(oder auch Black-Box) Techniken ähnlich wie bei Modultest Pfadanalyse über die komplette Interaktion der Module oft nicht mehr sinnvoll Mit minimaler Systemkonfigurationbeginnen, Integrationsstrategie spielt eine Rolle Software-Qualität Stephan Kleuker 303
4 Systemtest Testansätze zusammengefasst Orientierung an den spezifizierten Systemaufgaben (z.b. Use Cases) Interaktion mit den (simulierten) Nachbarsystemen (endgültige) Validierung der nicht-funktionalen Anforderungen, z. B. Skalierbarkeit, Verfügbarkeit, Robustheit,... möglichst interne Vorwegnahme des Abnahmetests White-Box-Test Anweisungen Entscheidungen Pfade Gray-Box-Test Paket/ Komponente Schnittstellen Black-Box-Test System Eingaben Ausgaben Software-Qualität Stephan Kleuker 304 Methoden-/Klassentest Integrationstest Systemtest Software-Qualität Stephan Kleuker 305 Testfälle und die UML Regressionstest Entwicklung in der UML Use Case Diagramme Aktivitätsdiagramme Komponentendiagramme Sequenzdiagramme Klassendiagramme Zustandsdiagramme Testen Systemtestfälle Integrationstestfälle Klassentestfälle Änderungen an bereits freigegebenen Modulen sind notwendig Gibt es Auswirkungen auf die alten Testergebnisse? Wenn ja, welche? Wiederholbarkeit der Tests Wiederherstellung der Testdaten Der Testprozess muss automatisierbar sein Testfälle müssen gruppiert werden können, damit man sie wegen der untersuchten Funktionalität (oder auch Testdauer) gezielt einsetzen kann Software-Qualität Stephan Kleuker 306 Software-Qualität Stephan Kleuker 307
5 Prinzip des Regressionstests Regressionstests im Entwicklungszyklus Software Version n Testfallspezifikation Version n Test Testfallentwicklung erste Entwicklung Test Version 1 Software Version n+1 Testarchivierung der Iteration n Referenztestfälle Testfallergebnisse Testfallentwicklung Weiterentwicklung Test Regressionstestfälle Version 2 Regressionstest Testfalldatenbank Testfallentwicklung Weiterentwicklung Regressionstestfälle Vergleich der Testergebnisse Software-Qualität Stephan Kleuker 308 Test Version n Software-Qualität Stephan Kleuker 309 Wartung und Testen Der Test ist geteilt in Änderungstest (White-Box) und Regressionstest (Black-Box) Änderungstest vom Entwickler, er schreibt die Testfälle fort. Regressionstest von unabhängiger Testgruppe mit den alten plus neuen Testfällen durchgeführt Testgruppe ist für Pflege und Fortschreibung der Systemtestfälle verantwortlich Software-Qualität Stephan Kleuker 310 Lasttest Geforderte Performance Durchsatz bzw. Transaktionsrate Antwortzeiten Skalierbarkeit Anzahl Endbenutzer Datenvolumen Geografische Verteilung Zugriffskonflikte konkurrierender Benutzer Entspricht dem Zeitraum nach der Inbetriebnahme Simulation von Anzahl Endbenutzer, Transaktionsrate,... Über einen signifikanten Zeitraum (mehrere Stunden) Software-Qualität Stephan Kleuker 311
6 Manuelle Prüfmethoden berücksichtigen Produkte und Teilprodukte werden manuell analysiert, geprüft und begutachtet Ziel ist es, Fehler, Defekte, Inkonsistenzen und Unvollständigkeiten zu finden Die Überprüfung erfolgt in einer Gruppensitzung durch ein kleines Team mit definierten Rollen Jedes Mitglied des Prüfteams muss in der Prüfmethode geschult sein notwendigen Aufwand und benötigte Zeit einplanen Vorgesetzte und Zuhörer sollen an den Prüfungen nicht teilnehmen Inspektionen, Reviews und Walkthroughs(in abnehmender Formalität), in der Literatur ist Reviews teilweise der Oberbergriff Software-Qualität Stephan Kleuker 312 Vor- und Nachteile manueller Prüfmethoden + Oft die einzige Möglichkeit, Semantik zu überprüfen + Notwendige Ergänzung werkzeuggestützter Überprüfungen + Die Verantwortung für die Qualität der geprüften Produkte wird vom ganzen Team getragen + Durch Gruppensitzung, wird die Wissensbasis der Teilnehmer verbreitert + Autoren bemühen sich um verständliche Ausdrucksweise, da mehrere Personen das Produkt begutachten + Unterschiedliche Produkte desselben Autors werden von Prüfung zu Prüfung besser, d.h. enthalten weniger Fehler - In der Regel aufwändig (bis zu 20 Prozent der Erstellungskosten des zu prüfenden Produkts) - Autoren geraten u.u. in psychologisch schwierige Situation (»sitzen auf der Anklagebank«,»müssen sich verteidigen«). Software-Qualität Stephan Kleuker 313 Testverfahren nach ANSI/IEEE-829 Dokumentation der Qualitätssicherung (Tests) Testplan Testkonzept Testfallspezifikation Testprozedur- Spezifikation Testobjekte Übergabebericht Testausführung Testprotokoll Testvorfallsbericht Testabschlussbericht Software-Qualität Stephan Kleuker 314 Software-Qualität Stephan Kleuker 315
7 Testplanungsphase Festlegung der Testziele Planung der Testaktivitäten Gewünschte Testergebnisse Zuweisung der Testressourcen Übersicht über alle Kapitel eines Testplans: Testplan ID Einführung Zu testende Komponenten Zu testende Funktionen Nicht zu testende Funktionen Vorgehensweise Pass / FailKriterien Produkte Testtätigkeiten Testumgebung Zuständigkeiten Personal Zeitplan Risiken und Risikomanagement Genehmigungen Software-Qualität Stephan Kleuker 316 Testendekriterien Teil der Planung sind Angaben, wann eine Testaktivität abgeschlossen werden kann Beispiele: Zweigüberdeckung >= 0.85 Methodenüberdeckung >= 0.95 Schnittstellenüberdeckung >= 0.99 Anwendungsfallüberdeckung = 1 Oberflächenüberdeckung >= 0.95 Ausnahmeüberdeckung >= 0.80 Angaben müssen später für einzelne Testfälle herunter gebrochen werden Angaben können unerwünschte Seiteneffekte auf Entwickler haben anderer Indikator: Anzahl der gefundenen Fehler pro Zeiteinheit Software-Qualität Stephan Kleuker 317 Testentwurfsphase Konzipierung der Testansätze für die verschiedenen Testarten Welche Tests/Testwerkzeuge sollen für welche Testart genutzt werden? Wie sollen die Tests aufgebaut sein, welche inhaltliche Vorgehensweise wird festgelegt? Wie soll die Integration getestet werden? Welche Umgebungsinformationen (angebundene Komponenten, zu berücksichtigende Datenformate) müssen wie in die Tests einfließen? Das Ergebnis ist ein Testkonzept Software-Qualität Stephan Kleuker 318 Testfallspezifikation Überlegungen, wie Komponente getestet werden soll Prüfung der Spezifikation durch Endanwender möglich alle relevanten Bereiche durch Tests abgedeckt Tests fachlich korrekt Testspezifikationen Entwicklern vorlegen, deren Anmerkungen einarbeiten Eine Testspezifikation sollte die folgenden Abschnitte enthalten: Testspezifikation ID Zu testende Funktionen Testverfahren Testskripte und Testfälle Pass / FailKriterien Software-Qualität Stephan Kleuker 319
8 Testvorschrift Testvorschrift enthält alle für die Durchführung des Tests benötigten Angaben (u.a. die ausgewählten Testfälle, die zu Testsequenzen gruppiert werden) Testaufbau Zur Beschreibung eines Tests gehört die eindeutige Identifizierung der Testumgebung (des Testbeds) Dazu muss die vollständige Konfiguration der Testumgebung festgehalten werden, damit Tests später nachvollziehbar sind zum Testbed, gehört der/die Rechner mit Konfiguration (Betriebssystem, weitere Software), Version der eingesetzten Testsoftware, Spezifikation der Umgebung (z.b. Datenbanken) typisch ist der Einsatz von Testrechnern, in größeren Projekten von Testlaboren aus den Rahmenbedingungen folgt, dass der Einsatz eines Testrechners für mehrere Projekte schwierig ist 1. Einleitung Zweck, Referenz zur 1.1 Zweck des Tests Spezifikation 1.2 Testumfang Getestete Software-Einheiten 1.3 Referenzierte Unterlagen Vorbereitungsarbeiten für 2. Testumgebung Testabschnitt 2.1 Überblick Aufräumarbeiten nach 2.2 Test Software/Hardware Testabschnitt 2.3 Testdaten, Testdatenbank 4.2 Testsequenz Personalbedarf Testfall 1-1-1: Eingabe, 3. Abnahmekriterien Anweisung, Soll-- und Istausgabe, 3.1 Kriterien für Erfolg und Befund Abbruch Testfall 1-1-2: Eingabe, 3.2 Kriterien für eine Anweisung, Soll-- und Istausgabe, Unterbrechung Befund 3.3 Voraussetzung für... Wiederaufnahme 4.3 Testsequenz Testabschnitt 1 4.n Ergebnis des Abschnitts Einleitung 5. Testabschnitt 2 Software-Qualität Stephan Kleuker Software-Qualität Stephan Kleuker 321 Testdurchführung alle in Testvorschrift spezifizierten Testfälle werden ausgeführt alle Ergebnisse in dem Testprotokoll aufgezeichnet Durchführung der Tests sollte, falls keine allzu gravierenden Fehler auftreten, nicht unterbrochen werden Festgestellte Fehler sollten nur notiert, aber nicht behoben werden Das Ergebnis der Testausführung steht im Testprotokoll Bezeichnung Prüfling und Version verwendetes Testbed welche definierten Testfälle wurden ausgeführt Ergebnis der Prüfung Das Testprotokoll kann Testvorschrift kombiniert sein. Software-Qualität Stephan Kleuker 322 Testauswertung Testprotokoll enthält Ergebnisse der Testausführung Ergebnisse werden mit den in der Spezifikation definierten erwarteten Ergebnisse verglichen Das Ergebnis der Testauswertung ist Testdokumentation: administrative Angaben Verweise auf alle den Test betreffenden Dokumente Testzusammenfassung; präzise Identifizierung des Prüflings, des Testbeds, benutzte Testvorschrift, alle Anlagen und Teilnehmer; die Bewertung des Testteams muss von allen Teilnehmern unterschrieben sein. festgestellte Abweichungen; diese dienen später zur Planung und Kontrolle der Fehlerbehandlung Testprotokoll; Angaben, ob Ist--und Soll--Resultatesich entsprechen; kann zusammen mit der Testvorschrift realisiert sein, muss aber das Testergebnis enthalten, die Schlussbewertung Software-Qualität Stephan Kleuker 323
9 Erstellung von Testdokumenten Organisation und Rollen (1/3) Der beschriebene Ansatz ist relativ formal und fordert die Erstellung vieler Dokumente Dieser Ansatz ist für größere Projekte (ab 6 Leute), länger laufende Projekte (mehr als ein Jahr) und Projekte deren Ergebnis langfristig gepflegt werden soll, unerlässlich Die Testdokumentation, die beschriebenen Tests und die Testergebnisse sollten möglichst eng in der benutzten Software-Entwicklungsumgebung verwoben sein (so können z.b. Referenzen automatisch aufdatiert werden) Testergebnisse sind automatisch zu verwalten, durchgeführte Tests und ihre Ergebnisse sollten möglichst automatisch in Datenbanken verwaltet werden Abteilungsleiter informiert beauftragt Qualitätsbeauftragter Projektleiter Teilteamleiter/ Entwickler Chefdesigner (Querschnittsrollen) Anmerkung: Q-Sicht, Qualitätssicherung nicht dem Projektleiter unterstellt Software-Qualität Stephan Kleuker 324 Software-Qualität Stephan Kleuker 325 Organisation und Rollen (2/3) Abteilungsleiter hat Gesamtverantwortung für das Projekt stellt Ressourcen zur Verfügung (Mitarbeiter, Budget,...) kontrolliert Budget hält Kontakt zu den Entscheidungsträgern beim Kunden Projektleiter hat Ergebnisverantwortung für Projekt einschl. Qualität leitet die Teilteams und damit die Projektmitarbeiter verantwortlich für inhaltlichen Kontakt zum Kunden berichtet an den Abteilungsleiter Organisation und Rollen (3/3) Qualitätsbeauftragter wird vom Abteilungsleiter ernannt hat die Verantwortung für die QS und Durchführung von QS-Maßnahmen berichtet an den Abteilungsleiter und den Projektleiter über den Stand der QS QS-Maßnahmen sind sehr wichtige Aufgaben im Projekt haben konkrete Ergebnisse sind Grundlage für die Beurteilung des Projektfortschritts Drückt den roten Knopf, um eine Auslieferung zu stoppen Frage: Was spricht für, was gegeben eigene Q-Abteilung? Software-Qualität Stephan Kleuker 326 Software-Qualität Stephan Kleuker 327
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