Softwaretechnikpraktikum SS Qualitätsmanagement I. 1. Überblick. Qualität. Qualitätsmerkmal

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1 Softwaretechnikpraktikum SS 2004 Qualitätsmanagement I 5. Vorlesung 1. Überblick Planungsphase Definitionsphase Entwurfsphase Implem.- phase Fragen Was ist Qualität? Wie kann man Qualität messen? Wie kann man Qualität erzeugen? Abnahmephase Pflegephase 3 4 Qualität Qualitätsmerkmal Gesamtheit der Merkmale eines Produkts oder einer Tätigkeit, die die Erfüllung festgelegter oder vorausgesetzter Eigenschaften betreffen (nach DIN EN ISO 8402) Auch für Dokumente des Entwicklungsprozesses muß die Qualität gesichert werden. Diese Dokumente können als auch als Produkt angesehen werden. Satz von Eigenschaften, anhand dessen die Qualität eines Produkts beurteilt wird Typischerweise werden Qualitätsmerkmale über mehrere Hierarchiestufen in Teilmerkmale zerlegt 5 6

2 Beispiel Funktionalität Zuverlässigkeit Benutzbarkeit Effizienz Änderbarkeit Übertragbarkeit Funktionalität Richtigkeit Angemessenheit Interoperabilität Ordnungsmäßigkeit Sicherheit 7 8 Zuverlässigkeit Reife Fehlertoleranz Wiederherstellbarkeit Benutzbarkeit Verständlichkeit Erlernbarkeit Bedienbarkeit 9 10 Qualitätsindikator (objektive) Eigenschaft eines Produktes zur Bewertung eines Qualitäts(teil)merkmals Kommentare, Struktur des Codes, Anzahl Methoden, Klassen etc. Qualitätsmaß: Skala und Verfahren zur Bestimmung des Wertes eines Qualitätsindikators. Software-Metriken 11 12

3 Qualitätsanforderung Qualitätssicherung (QS) Legt für jedes Qualitätsmerkmal das mind. erreichte Qualitätsmaß (Qualitätsstufe) fest Maßnahmen und Tätigkeiten, die Vertrauen schaffen, daß das Produkt die Qualitätsanforderungen erfüllt Beispiel: Maßnahme Qualitätsmanagement (QM) Tests sind eine Maßnahme zur Qualitätssicherung! Problem: Tests stellen ggf. die Qualität sicher Test können aber keine Qualität erzeugen (sie können nur schlechte Qualität aussortieren) umfaßt mehr als nur die Qualitätssicherung! Qualitätsmanagement umfaßt alle Maßnahmen und Tätigkeiten, Qualität zu erzeugen Qualität muß geplant, gelenkt und gesichert werden! Qualitätsplanung 2. Prinzipien Welches Teilprodukt (Dokument) muß wann wie von wem bezüglich welcher Qualitätsanforderungen überprüft werden! Unterscheidung: Produktorientiertes QM: Qualität unmittelbar am Produkt gewährleisten ( QS). Prozessorientiertes QM: Qualität des Prozesses gewährleistet, daß auch das durch den Prozess erzeugte Produkt die nötige Qualität besitzt ( ISO 900x, CMM, ) 17 18

4 Erfahrung Unterscheidung Rein produktorientiertes QM hat sich für Softwareprodukte als sehr unzweckmäßig erwiesen! Konstruktive Maßnahmen Sorgen während des Erstellungsprozesses dafür, daß am Ende Qualitätsmerkmale erfüllt werden Analytische Maßnahmen Untersuchen das fertige Produkt, ob es bezüglich bestimmter Qualitätsmerkmale die gewünschte Stufe erreicht Konstruktive Maßnahmen Analytische Maßnahmen Notationen Methoden Werkzeuge Software-Entwicklung! MDA Können Einhaltung von Konventionen technisch erzwingen! Testende Verfahren Führen das Produkt (das Programm) zum Überprüfen die Qualität aus Gliederungsschema Richtlinien / Konventionen Standards Checklisten Analysierende Verfahren Überprüfen die Qualität, ohne das Produkt auszuführen (insbes. Bei Dokumenten möglich) Testende Verfahren Analysierende Verfahren Dynamischer Test Simulation Symbolische Tests Statische Analyse Programmverifikation Review ( Abschnitt 3.1) Der Übergang zwischen testenden und analysierenden Verfahren ist fließend. Bsp.: Modelchecking, Slicing, 23 24

5 Prinzipien Frühzeitige Maßnahmen Explizite Qualitätszielbestimmung und planung Konstruktive Maßnahmen Frühzeitige Maßnahmen / kontinuierliche Qualitätssicherung Unabhängige Qualitätssicherung Quantitative Qualitätssicherung (Metriken) Je früher ein Fehler gefunden und beseitigt wird, desto weniger Folgekosten verursacht er Fehler sollten möglichst früh entdeckt werden! Unabhängige Qualitätssicherung Konstruktive Maßnahmen Niemand macht gern das eigene Produkt kaputt ( Psychologie des Testens )! Wer beim Entwickeln einen Fall vergißt, vergißt ihn auch beim Testen. Deshalb sollten QS-Maßnahmen niemals vom Entwickler selbsts durchgeführt werden! TSE Modellbasierte Software- Entwicklung ( 2. Studienabschnitt) Versions- und Konfigurationsmanagement u.v.a.m Prüfmethoden 3.1 Review Review Inspektion Review Walkthrough Audit Testen Überdeckung Unit-Tests Integrations-Test Abnahme-Test Details und weitere Methoden werden in Veranstaltungen des 2. und 3. Studienabschnitts vermittelt. Mehr oder weniger formale Prozeß, in dem es darum geht, Fehler, Unklarheiten, Inkonsistenzen (allg. Schwächen) eines Dokumentes aufzudecken. Dazu wird das Dokument systematisch in einem Team (unter Beteiligung der Autoren des Dokuments) angesehen und besprochen Das Ergebnis ist ein Prüfprotokoll oder die Freigabe des Dokumentes (ggf. nach Iteration). Dokumente: Dokumente des Entwicklungsprozesses Programme (Code) Balzert II: Kap. III

6 Psychologie des Reviews Inspektion Problem: Autoren stehen in der Schußlinie bzw. werden in die Mangel genommen Sehr formale Form des Reviews Psychologische Aspekte müssen beim Ablauf berücksichtigt werden: z.b. Keine Vorgesetzen anwesend Keine Beurteilung anhand der Reviews Beteiligte: Moderator Autor Gutachter Protokollant Inspektion Review Ablauf: Eingangsprüfung (Moderator kann Inspektion Ablehnen) Planung Individuelle Prüfung (durch Gutachter) Inspektionssitzung (Ergebnis: Protokoll) ggf. Iteration Überarbeitung Nachprüfung Freigabe Einfache Form des Reviews Beteiligte: Moderator Autor Gutachter Protokollant Review Walkthrough Ablauf: Individuelle Prüfung (Ergebnis: Anmerkungen zum Dokument) Inspektionssitzung (Ergebnis: Protokoll) ggf. Iteration Überarbeitung Nachprüfung Informelle Form des Reviews Beteiligte: Autor Gutachter 35 36

7 Walkthrough 3.2 Testen Ablauf: Evtl. individuelle Prüfung Inspektionssitzung (Autor moderiert; Ergebnis: Protokoll) Testen ist das Ausführen eines Programms, mit der Absicht (möglichst viele) Fehler zu finden Fehler und Tests Testen zur Qualitätssicherung Ein Fehler ist eine Abweichung des Verhaltens eines Produkts/Programms (IST) vom erwarteten Verhalten (SOLL). Ein Test besteht aus einem Satz von Eingabedaten zusammen mit dem jeweils erwarteten Ergebnis (SOLL). Beim Durchführen eines Tests wird das Programm mit den Eingabedaten ausgeführt und das Ergebnis mit dem erwarteten Ergebnis verglichen. Tests können Zutrauen in die Fehlerfreiheit vermitteln und liefern damit ein Maß für die Richtigkeit (Funktionalität) und die Fehlertoleranz und Reife (Zuverlässigkeit) des Programms Test können meist automatisch durchgeführt werden; problematisch sind nur graphische Benutzeroberflächen Stufen des Tests Automatisierung Tests können auf verschiedenen Stufen durchgeführt werden Abnahmetest (vom/mit Auftraggeber) Test können meist automatisch durchgeführt werden; dazu sind evtl. Testtreiber nötig Systemtest Integrationstest Unit-Test problematisch sind nur graphische Benutzeroberflächen 41 42

8 Grenzen des Testens Fragen Tests können nur die Anwesenheit von Fehlern zeigen! Tests können nicht die Abwesenheit von Fehlern (d.h. die Fehlerfreiheit) zeigen. Was sind gute Tests? Wie testet man richtig? Wann hat man genug getestet? Wie können möglichst viele Fehler erkannt werden? Abwesenheit von Fehlern kann nur durch Verifikation gezeigt werden; vollständige Verifikation ist heute jedoch nicht praktikabel. Systematisches Teste (siehe unten) Prinzipen des Testens (siehe unten) Prinzipien des Testens Systematisches Testen Autor testet nicht (nur) selbst! (Psychologie des Testens) Erwartetes Ergebnis vor Durchführung festlegen! (Tests frühzeitig festlegen XP: vor Implementierung) Rigoros testen Ergebnis gründlich vergleichen (am besten automatisch) Alles testen ( Systematisches Testen) immer wieder testen (Regressionstests: nach jeder Änderung werden alle Tests automatisch erneut durchgeführt) Systematische Konstruktion der Tests Blackbox-Test mit Hilfe der Spezifikation (ohne die Implementierung zu kennen): Normalfälle aus der Spezifikation Sonderfälle der Spezifikation Unzulässige Eingaben der Spezifikation Glassbox-Test anhand Implementierung: Normal- und Grenzfälle aus Bedingungen Überdeckungskriterien Überdeckung Überdeckung if (x == 0) z = x-y; x = x/y; Anweisungsüberdeckung: Jede Anweisung wird in einem Test wenigstens einmal ausgeführt! if (x == 0) z = x-y; x = x/y; Anweisungsüberdeckung: Jede Anweisung wird in einem Test wenigstens einmal ausgeführt! Nötige Tests: x=0, y=0 if (y > 0) z = 27; z = y/x; if (y > 0) z = 27; z = y/x; x=1, y=

9 Überdeckung Konstruktion vs. Messen if (x == 0) z = x-y; x = x/y; if (y > 0) z = 27; z = y/x; Pfadüberdeckung: Jeder mögliche Pfad des Programms wird einmal durchlaufen Nötige Tests: x=0, y=1 x=0, y=0 x=1, y=1 x=1, y=0 Problem: Schleifen! (wird hier nicht behandelt) Beim Glassbox-Test kann man die Tests entweder so konstruieren, daß ein bestimmtes Überdeckungskriterium erreicht wird oder man kann durch Instrumentierung des Programms messen welchen Grad der Überdeckung die Tests erreichen. Beide Ansätze lassen sich auch kombinieren Warnung Selbst bei 100%iger Überdeckung (Anweisungs- oder Pfadüberdeckung) finden die Tests nicht alle Fehler. Trotzdem liefert der Kriterium und der Grad der Überdeckung ein gewisses Zutrauen in die Richtigkeit (Qualitätsmerkmal) des Produktes. 51

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