Software Engineering. 13. Qualitätssicherung. Franz-Josef Elmer, Universität Basel, WS 2006/07

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1 Software Engineering 13. Qualitätssicherung Franz-Josef Elmer, Universität Basel, WS 2006/07

2 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 2 Qualitätssicherung Qualitätssicherung (engl. Quality Assurance QA) umfasst alle Tätigkeiten, die die Qualität der zuentwickelnden Software gewährleisten. Qualitätssicherung ist mehr als nur Testing: Es geht auch um die Qualität Qualitätsmanagement kümmert sich darum der Anforderungen der Spezifikationen der Architektur und des Design des GUI Design des Quellcodes der Dokumentation das Qualitätsstandards angewendet werden das Qualität regelmässig überprüft wird

3 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 3 Was ist Qualität? Einige Qualitätsmerkmale Gewichtung dieser Merkmale hängt von der Software ab Brauchbarkeit Effizienz Flexibilität Korrektheit Modularität Performanz Robustheit Testbarkeit Verständlichkeit Sicherheit Wartbarkeit Wiederverwendbarkeit Zuverlässigkeit sicherheits- oder lebenskritische Software Massenprodukt GUI Applikation oder Datenverarbeitung im Hintergrund eingebettetes System

4 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 4 Quiz Welches der folgenden Qualitätsmerkmale ist nicht wichtig für ein Programm welches einen einfachen Taschenrechner simuliert? A Brauchbarkeit B Effizienz C Korrektheit D Verständlichkeit

5 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 5 Kann man Qualität messen? Teilweise, abhängig vom Qualitätsmerkmal: z.b. Performanz lässt sich sehr gut messen aber für Brauchbarkeit, Zuverlässigkeit und viele andere gibt es kein objektives Qualitätsmass Software Metriken: Statistiken über den Quellcode kein Mass der Codequalität geben Hinweise auf Schwachstellen im Code

6 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 6 Qualitätsüberprüfung Allgemeines Schema der Qualitätsüberprüfung: Artefakt produzieren /überarbeiten Qualität überprüfen [else] [gravierende Mängel festgestellt] Artefakte: Dokumente, Sourcecode und ausführbarer Code Überprüfung: Dokumente und Sourcecode: Review mit Checkliste Ausführbarer Code: Programmverifikation Testing Sourcecode und ausführbarer Code: Code Metriken statische Code Analyse

7 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 7 Code Review Review des Quellcodes durch einen oder mehrere Programmierer, die nicht die Autoren sind. Code Review nach Fagan (1976): Es treffen sich der Autor des Codes die Reviewers ein Moderator ein Protokollschreiber Die Rolle des Protokollschreibers kann vom Moderator übernommen werden. Minimale Zahl der Beteiligten ist 3 (Autor, Reviewer, Moderator). Mehr als 6 Personen ist Verschwendung von Zeit (und Geld) Vor dem Meeting: Moderator und Reviewers haben genügend Zeit sich den Code anzuschauen. Während des Meetings: Code wird Zeile für Zeile anhand einer Checkliste durchgegangen. Im Protokoll werden die Defekte festgehalten. Der Autor beantwortet Fragen und begründet seinen Code. Der Moderator leitet die Sitzung. Nach dem Meeting: Autor verbessert den Code.

8 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 8 Code Review Code Reading: Einer oder mehrere Programmierer bekommen denn Code. Ausgedruckt oder elektronisch. Jeder Programmierer liest für sich den Code und macht Anmerkungen. Mit Rotstift auf dem Papier oder als markierter Kommentar im Code. Der Autor bekommt den Code von jedem Programmierer zurück und verbessert den Code. Code Selektion für Review: Den ganzen Code zu begutachten ist in der Regel zu teuer. Selektionskriterien: Code, der oft die Quelle von Bugs ist. Sicherheitsrelevanter Code. Code, für den es schwierig ist, potentielle Fehler durch Tests zu finden. Komplexer Code (z.b. Implementierung eines Algorithmus). Code, der wichtige Kernfunktionalität abdeckt.

9 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 9 Code Review: Checklisten und Tools Checklisten helfen dem Reviewer beim Suchen von Schwachstellen und Defekte. Checklisten sind nie komplett. Nicht alle Punkte einer Checklisten sind für eine konkreten Review gleich wichtig: Ergänzend: Für API Code sind andere Kriterien wichtig als für ad-hoc Code. Unterstützung des Code Review durch Tools Tools für statische Code Analysen Code Metriken

10 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 10 Code Review: Checkliste für Java 1. Lesbarkeit und Coding Standards 1.Sind die Namen von Klassen, Attribute, Methoden und Parameter sinnvoll (d.h., selbsterklärende und nicht zu lang)? 2. Ist der Code übersichtlich strukturiert? 3. Werden die Codingstandards eingehalten? 2. Kommentare 1. Kommentar sollte erläutern warum und nicht wie etwas programmiert wurde. 2. Ist komplexer Code ausreichend kommentiert? 3. Ist der Kommentar kurz und bündig? 4.Ist der Javadoc Kommentar sinnvoll für die Anwendungsprogrammierung, d.h. kann die Klasse als Black-Box benutzt werden? 5.Werden nicht offensichtliche Vor- und Nachbedingungen ausreichend kommentiert? 6. Ist die Benutzung von HMTL Code im Javadoc Kommentar korrekt und sinnvoll? 3. OO Prinzipien, Fehlerbehandlung, Codekomplexität und -korrektheit 1. Werden wichtige OO Designprinzipien eingehalten? 2. Werden mögliche Fehlerquellen erkannt und behandelt? 3.Werden Spezialfälle (null pointers, empty strings, empty arrays) korrekt behandelt? 4. Sind konstante Zahlen und Zeichenketten auch als Konstanten deklariert? 5. Sind die Methoden vom Zeilenumfang her noch überschaubar (< 50 Zeilen)? 6. Ist der Code zu komplex (z.b. zu viele Verzweigungen)? 7.Ist der Code korrekt? 8. Ist multi-threading Code thread-safe?

11 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 11 Bug Definition: A Software verhält sich anders als im Handbuch beschrieben. B Ein Test ist gebrochen. C Ein vom Benutzer gemeldeter Fehler. D Software verhält sich anders als in den Anforderungen und Spezifikationen beschrieben.

12 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 12 Bug Bug oder Feature? Implizite Annahmen in den Anforderungen Ungenaue Anforderungen und Spezifikationen Bug Klassifizierung nach Schweregrad. Z.B. Schwerwiegend: System oder wichtiges Teilsystem arbeitet nicht. Kritisch: Wichtige Anforderung kann nicht erfüllt werden. Normal: Anforderung kann nicht erfüllt werden, aber es gibt einen Workaround. Unbedeutend: Kleine Abweichungen von den Anforderungen, Tippfehler, GUI Layout Probleme, etc. Bug Tracking Tools (z.b. Bugzilla) Registrierung von Bugs. Jeder Bug hat einen Zustand. Suchfunktion Reporting Automatische s wenn Bug Zustand sich ändert.

13 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 13 Bug Lifcycle in Bugzilla

14 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 14 Testing und Programmverifikation Zwei Strategien zur Überprüfung der Software, ob diese die Anforderungen und die Spezifikationen erfüllt. Inputdatenraum Verifikation Tests

15 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 15 Testing versus Programmverifikation Welches Qualitätsmerkmal lässt sich mittels Programmverifikation besser sicherstellen als mittels Testing? A Sicherheit B Korrektheit C Robustheit D Zuverlässigkeit

16 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 16 Testing Testfall (engl.: Test Case): Genaue Beschreibung eines Tests. Testfälle sollen die Menge der Eingabedaten stichprobenartig gut abdecken: typische Situationen Randsituationen fehlerhafte Eingaben Ziel: Vollständige Testabdeckung: Testing erfolgt manuell oder automatisch. Manuell: Ein Tester arbeitet den Test Case ab. Automatisch: Ein Test Programm führt den Test Case durch. Agile Softwareentwicklung: Teste oft! Jedes Detail der Anforderungen und der Spezifikationen wird durch Test Cases abgedeckt. Jedes Statement im Code wird durch mindestens einen Test Case abgedeckt. D.h. dieses Statement wird ausgeführt, wenn der Test Case abgearbeitet wird. Je öfter getestet wird, desto schneller werden Fehler gefunden kleiner sind die Konsequenzen der Fehler Voraussetzung: Automatische Tests.

17 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 17 Testing: Automatisch versus Manuell Automatisches Testen: Vorteile: Um Grössenordnungen schneller als manuelle Test. Jeder Zeit ausführbar zu praktisch keinen Kosten. Nachteile: Grösserer Aufwand um den Test Case zu programmieren. Wartungsaufwand durch Änderungen im Code. Manuelles Testen: Vorteile: Jeder kann testen, nicht nur Entwickler. Exploratives ad-hoc Testing, um bisher verborgene Bugs zu entdecken. Nachteile: Langsam, kostenintensiv Keine langwierigen, komplexen Tests möglich wegen Fehleranfälligkeit des menschlichen Testers.

18 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 18 Arten von Tests Black-Box Test Kenntnisse des Quellcodes sind nicht notwendig. White (Glass) Box Test Akzeptanz Test GUI Test Usability Test Quellcode ist bekannt. Black-Box Test zur Überprüfung der Anforderungen. Black-Box Test zur Überprüfung des Verhaltens der GUI. Test der Brauchbarkeit der Software aus Sicht des Benutzers. Unit (Modul) Test White-Box Test eines Moduls, einer Komponente oder Klasse. Regressions Test Überprüfung des Verhaltens im Vergleich zu einem frühen Verhalten, welches als korrekt eingestuft wurde.

19 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 19 Arten von Tests Integrations Test System Test Stress Test Überprüfung des Gesamtsystems. Performance Test Untersuchung des Systemverhaltens unter hoher Belastung. Überprüfung bzw. Messung des Resourcenverbrauchs (Speicher, CPU Zeit, etc). Sicherheits Test Überprüfung der Zusammenarbeit des (Teil)Systems mit der Umgebung. Überprüfung auf Sicherheitslücken.

20 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 20 GUI Test Tools Ermöglichen automatisches Testen von GUI Applikationen Fat client (abhängig von der Programmiersprache und der benutzten Widget Bibliothek) Web client Typische Eigenschaften Recorder: Zeichnet Benutzeraktivitäten auf. Replay: Benutzeraktivitäten können wieder abgespielt werden. Überprüfung von Ausgaben. Eigene (Skript)Sprache für Benutzereingabe, Ablaufsteuerung und Überprüfung von Ausgaben. Demo mit qftestui für Java Swing Applikationen von QFS (www.qfs.de)

21 Software Engineering: 13. Qualitätssicherung 21 Probleme bei automatischen GUI Tests Automatische GUI Tests brauchen Interaktionspunkte (IP) wie Buttons, Eingabefelder etc. GUI Testing Tools erkennen die IP nach anderen Kriterien als der Mensch: IP wird zwar erkannt ist aber nicht sichtbar. Änderung im grafischen Layout: IP wird nicht mehr erkannt. Layout Tests sind praktisch nicht möglich. Zu stark von der Umgebung abhängig (aktuelle Fonts, Farben, Grössen etc.). Soll-Ist Vergleich von Screenshots: Kleinste Änderungen führen zu detektierten Fehlern, die keine sind.

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