Software-Metriken. Dipl.-Ing.(BA) Henning Sievert Seminar Software-Entwurf WS 2004/05

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1 Software-Metriken Dipl.-Ing.(BA) Henning Sievert Seminar Software-Entwurf WS 2004/05

2 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 2

3 Einordnung des Themas Creational Patterns Behavioral Patterns Structural Patterns Design Patterns lösen Design-Probleme UML Hilfsmittel OO Analyse & Design betrachtete Programmiertechnik OOP Software-Metriken Beurteilung wichtiger Bestandteil Software-Entwurf 3

4 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 4

5 Definition wichtiger Begriffe Messen: Der Prozess, der Objekteigenschaften der realen Welt Zahlen oder Zeichen zuordnet. Maß: Die Zuordnung einer Zahl oder eines Zeichens und einer Einheit (zum Beispiel: 1 Meter) Metrik: Zahlenmäßiger Abstand einer Eigenschaft 5

6 Definition einer Software-Metrik Eine Softwaremetrik ist eine Funktion, die eine Software-Einheit in einen Zahlenwert abbildet. Dieser berechnete Wert ist interpretierbar als der Erfüllungsgrad einer Qualitätseigenschaft der Software-Einheit. (IEEE Standard 1061) 6

7 Software-Metriken Warum? Objektive und kompakte Beschreibung einer Software Beurteilung hinsichtlich Qualität, Wartbarkeit, Vorhersage für eine geordnete Planung Wartungsumfang Testumfang zu erwartende Fehlerrate Qualitätsverbesserung durch wirksames Management 7

8 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 8

9 Klassifikation von Software-Metriken Prozess-Metrik Anzahl Mitarbeiter, Zeit, Kosten, Fehler Kommunikationsaufwand Produkt-Metrik Umfang (Länge, Wiederverwendung, Anzahl Klassen, ) Komplexität Lesbarkeit Wartbarkeit Entwurfsqualität 9

10 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 10

11 Lines Of Code LOC zählt die Codezeilen eines Programms. LOC ist somit ein scheinbar einfaches Maß. ABER: Was soll gezählt werden? Nur Zeilen mit ausführbarem Code Ausführbarer Code und Datendefinition Ausführbarer Code, Definitionen und Kommentare Anzahl physikalischer Zeilen Begrenzung der Konstrukte zum Zählen verwenden 11

12 Lines Of Code Wie viele LOC hat dieses Programm? public void writesoftware() { //Hat Tux schon das SE-Seminar besucht? if ( isprofi ) { //Tux weiß, wie es richtig geht usesoftwaremetrics(); } else { //Da hat noch jemand Nachholbedarf quickanddirty(); } //Die fertige Software wird ausgeliefert sendsoftwaretokonqi(); } alle Zeilen 17 ausführbarer Code 12 +Kommentare 16 Zeilen mit Semikolon 3 12

13 Lines Of Code Vergleichbarkeit: Vergleich mit Software in der gleichen Sprache Festlegung, wie die LOC gezählt werden sollen Vergleich mit Software in einer anderen Sprache Einführung einer normierten Einheit 13

14 Halsteads Metriken Die Halstead-Metriken zählen verwendete Operatoren und Operanden N 1 : Gesamtzahl Operatoren N 2 : Gesamtzahl Operanden η 1 : Anzahl Operatoren η 2 : Anzahl Operanden Länge L = N 1 + N 2 Programmvolumen V = L log 2 (η 1 + η 2 ) Geschätzte Fehlerzahl F = V :

15 Halsteads Metriken (Beispiel) public void writesoftware() { //Hat Tux schon das SE-Seminar besucht? if ( isprofi ) { //Tux weiß, wie es richtig geht usesoftwaremetrics(); } else { //Da hat noch jemand Nachholbedarf quickanddirty(); } //Die fertige Software wird ausgeliefert sendsoftwaretokonqi(); } Operator Anzahl public 1 void 1 if 1 else 1 ( ) 5 { } 3 ; 3 Operand Anzahl writesoftware 1 isprofi 1 usesoftwaremetrics 1 quickanddirty 1 sendsoftwaretokonqi 1 15

16 Halstead Metriken (Beispiel) N 1 = 15 N 2 = 5 η 1 = 7 η 2 = 5 L = N 1 + N 2 = 20 V = L log 2 (η 1 + η 2 ) = 20 log 2 ( 12 ) = 71,7 F = V : 3000 = 0,02 (also wahrscheinlich kein Fehler!) Operator Anzahl public 1 void 1 if 1 else 1 ( ) 5 { } 3 ; 3 Operand Anzahl writesoftware 1 isprofi 1 usesoftwaremetrics 1 quickanddirty 1 sendsoftwaretokonqi 1 16

17 Halstead Metriken Vorteil: Berücksichtigung von Komplexen Ausdrücken vielen Variablen Nachteil: Ablaufstrukturen werden nicht berücksichtigt 17

18 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 18

19 McCabe Cyclomatic Complexity Basiert auf Kontrollflussgraph g V(g) = #Kanten - #Knoten + 2 Fehler-Risiko: V(g) > 10 : mittel V(g) > 20 : hoch V(g) > 50 : unbeherrschbar Vorteile: einfach zu berechnen Ablauf-Komplexität wird gemessen Nachteil: Modulkomplexität wird nicht berücksichtigt 19

20 Objektorientierte Metriken Objektorientierte Metriken nach Chidamber und Kemerer: Weighted Methods per Class (WMC) Depth in Inheritance Tree (DIT) Number Of Children (NOC) Coupling Between Objects (CBO) Response For a Class (RFC) Lack of Cohesion On Methods (LCOM) Diese Metriken werden auf Klassen angewendet. 20

21 Objektorientierte Metriken Objektorientierte Metriken nach Abreu: Method Hiding Factor (MHF) Attribute Hiding Factor (AHF) Method Inheritance Factor (MIF) Attribute Inheritance Factor (AIF) Polymorphism Factor (PF) Coupling Factor (CF) Diese Metriken werden auf Projekte angewendet. 21

22 Gliederung Einordnung in den Seminar-Kontext Grundlegende Definitionen Klassifikation von Software-Metriken Größenmetriken Lines Of Code Halstead-Metrik Strukturmetriken McCabe Cyclomatic Complexity Objektorientierte Metriken Tools 22

23 Durchführung hrung einer Messung 1. Definition der Maße 2. Sammeln der Messwerte 3. Analyse und Interpretation der Messwerte Gefahr von Zahlenfriedhöfen 23

24 JMT Kann u.a. die vorgestellten Metriken berechnen Programmiersprache: JAVA Schnittstelle: Graphische Benutzeroberfläche Lizenz: Freeware 24

25 JMT - Screenshot 25

26 cccc Kann u.a. die vorgestellten Metriken berechnen Programmiersprachen: C/C++ JAVA Schnittstelle: Kommandozeile Ausgabe nach HTML/XML Lizenz: Public Domain 26

27 cccc - Screenshot 27

28 Ein Zitat von Albert Einstein Not everything that counts can be counted and not everything that is counted counts. 28

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