Java程序度量工具的實現(xiàn)及案例探討

朱云娜

（遼寧廣播電視大學 110034）

0 引言

在軟件工程與技術領域中，傳統(tǒng)的軟件度量技術與面向?qū)ο蟮能浖攘考夹g之間，最大的不同之處主要表現(xiàn)在面向?qū)ο蟮亩攘考夹g在實現(xiàn)定量測量的過程中，需要對于類之間的耦合程度以及類的復雜度、內(nèi)聚力、繼承層次復雜度等進行研究。在面向?qū)ο蟮能浖攘矿w系中，雖然能夠應用傳統(tǒng)方法進行軟件體系中某一模塊復雜度的定量測量與度量實現(xiàn)，但是對于軟件體系中的某些定義的還需要進行補充。結(jié)合當前軟件工程以及技術的發(fā)展應用情況，國內(nèi)外已經(jīng)存在有一些進行計算機程度復雜度計算應用的軟件工具，像SafePro/Eval等軟件工具就能夠?qū)崿F(xiàn)對于C++以及ADA等語言程序中McCabe以及Halstead、MOOSE、MOOD等計算機程序復雜度的計算測量。此外，在軟件工具的設計開發(fā)中，通過應用CK度量套件中的度量方法，并利用Delphi進行設計開發(fā)出針對Java語言程序的度量工具，在我國也有實現(xiàn)，同時，再加上我國這一時期設計開發(fā)出的通過VC++的應用進行McCabe、Halstead復雜度的軟件工具，這兩種軟件工具均在不具有跨平臺性的情況下，都涉及到對于計算機數(shù)據(jù)庫的相關操作。最后，在這一時期，國外的Shimba以及Jstyle則是針對Java語言程序的開發(fā)設計的兩個度量工具，在實際應用中具有不能夠?qū)崿F(xiàn)Halstead復雜度計算的局限性。

1 度量工具的度量算法與度量標準分析

在面向?qū)ο蟮能浖攘考夹g中，面向?qū)ο蟪绦虻幕締挝皇穷?，因此，在面向?qū)ο蟮亩攘坑嬎阒校饕沁M行類的規(guī)模以及類的層次、類的協(xié)作、個體類的度量計算。通常情況下，在進行程序規(guī)模的度量計算中多采用行數(shù)度量法；對于類之間的繼承層次復雜性度量計算，則多采用DIT以及NOC度量法進行度量計算；對于類之間的通信復雜性則多是采用RFC度量法進行度量計算；此外，對于類的邏輯復雜性的度量計算則采用的是WMC度量法；最后，應用McCabe以及Halstead度量法進行方法復雜性的度量計算。

首先，在進行程序規(guī)模的度量中，主要是通過對于程序規(guī)模的度量，實現(xiàn)對于程序復雜性的度量評價，通常情況下，多采用的是行數(shù)度量法，也就是通過對于程序的源代碼行數(shù)情況進行統(tǒng)計，實現(xiàn)對于程序規(guī)模以及程序復雜性的度量。通常情況下，在相關研究中顯示，小于100條語句的小程序出錯率與可執(zhí)行代碼的行數(shù)之間具有一定的線性關聯(lián)，往往隨著程序的增大，程序出錯率會呈現(xiàn)出非線性增長變化。因此，使用行數(shù)度量法能夠非常直觀的實現(xiàn)對于程序規(guī)模與復雜性的度量。

其次，在進行類之間的繼承層次復雜性度量計算中，Java語言程序?qū)τ陬愔g的繼承層次要求使用單繼承機制實現(xiàn)，也就是說Java語言程序中，類繼承樹都只存在有一個根結(jié)點，不管是J2SE提供的類，還是程序員開發(fā)設計的類都繼承于這個根結(jié)點。由于在進行類之間的繼承層次復雜性度量計算中，主要是進行程序開發(fā)員所開發(fā)程序的復雜度度量計算，因此，多使用DIT以及NOC兩種度量方法進行類之間繼承層次復雜度的計算，其中，DIT度量法主要是進行繼承樹的深度度量計算，也就是進行從結(jié)點到樹根之間最大距離的度量計算；而NOC度量法則是進行直接從屬于某類的子類總數(shù)的度量計算。

再次，在進行類之間的通信復雜性度量計算中，類的響應集合RFC通常多包含類中被調(diào)用的其他類的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對于潛在類之間的通信度量，因此，對于類之間的通信復雜度多使用RFC度量法進行計算。具體度量計算過程如下，假設某類的方法為M1、M2、M3……Mn，{Ri}表示某類中方法i調(diào)用的方法集合，{M}表示某類的所有方法的集合，則有RS={M}∪alli{Ri}；RFC=|RS|。

在進行類的邏輯復雜性的度量計算中，類的加權方法數(shù)WMC主要是對于類所包含的方法數(shù)的體現(xiàn)與反映，或者是對于類之間方法的邏輯復雜性進行度量，因此，對于類之間的邏輯復雜性的度量計算多是采用WMC度量法進行。

最后，在進行方法的邏輯復雜性度量計算中，多是使用McCabe以及Halstead度量法進行度量計算。首先，McCabe度量法在進行方法的邏輯復雜性度量計算中，是通過模塊的控制流量圖，實現(xiàn)對于模塊結(jié)構(gòu)復雜性的度量確定，主要是通過下列計算公式（1）進行度量計算實現(xiàn)。

在上述計算公式中，V（G）表示的是強連通有向圖G中的環(huán)數(shù)情況，m則表示G中的弧數(shù)，n表示G中的結(jié)點數(shù)，p則是G中強連通分量的個數(shù)。其次，應用Halstead度量法進行方法的邏輯復雜性度量計算時，Halstead軟件工具主要是進行軟件規(guī)模的度量，也就是根據(jù)軟件的詞匯量的相關信息進行軟件長度的預測，從而實現(xiàn)對于軟件級別等的度量實現(xiàn)。應用Halstead度量法進行度量計算中，主要是根據(jù)Halstead度量軟件工具中的一系列度量值，通過軟件程序代碼中出現(xiàn)的不同操作符個數(shù)以及不同操作數(shù)個數(shù)、操作符總數(shù)、操作數(shù)總數(shù)等參數(shù)，根據(jù)計算公式進行度量計算。

2 Java程序度量工具的設計與案例探討

2.1 Java程序度量工具的設計

本文中所分析探討以及設計實現(xiàn)的Java程序度量工具是在對于SafePro/Eval所支持開發(fā)的度量工具以及測試工具QE-SAT的集成應用上設計實現(xiàn)的，其中，QE-SAT工具能夠?qū)τ贘ava程序項目中的源代碼進行分析，并實現(xiàn)動態(tài)以及靜態(tài)的測試。在QESAT工具對于Java程序項目源代碼的靜態(tài)以及動態(tài)測試中，靜態(tài)測試是進行被測試程序的程序結(jié)構(gòu)以及復雜度信息的分析，而動態(tài)測試則是進行程序項目源代碼中語句以及分支、方法、類的覆蓋等測試實現(xiàn)，同時動態(tài)測試還能夠?qū)崿F(xiàn)對于程序執(zhí)行頻度的分析測試。Java程序度量工具在通過上述設計組成工具的度量計算后，將計算所得的復雜度信息顯示在QE-SAT工具中的圖形顯示界面中，以實現(xiàn)對于Java程序結(jié)構(gòu)與復雜度的度量測試。如下圖1所示，為Java程序度量工具中靜態(tài)分析器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 Java程序度量工具中靜態(tài)分析器的結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)上示靜態(tài)分析器的總體結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，Java程序度量工具中的靜態(tài)分析器主要由Java語法分析器以及符號表、復雜度信息分析器、語法樹四個結(jié)構(gòu)部分組成。Java程序度量工具在度量計算中，Java程序中的源文件在通過語法分析器進行分析后，形成符號表以及語法樹，然后再通過復雜度信息分析器對于語法樹的各節(jié)點進行分析，同時根據(jù)符號表中相關的標識符的相關定義信息，將分支作為基本單元結(jié)構(gòu)對于其中的變量操作信息進行提取，以實現(xiàn)對于程序結(jié)構(gòu)與復雜度的度量計算，計算結(jié)果將以XML格式存入到計算機的信息庫中，以輸出應用。在Java程序度量工具中，靜態(tài)分析器中的語法分析器是基于Java語言并根據(jù)相關語法自動生成的一種語法分析器，在對于這種自動生成語法分析器修改的基礎上，最終形成靜態(tài)分析器中的語法分析器。

2.2 案例探討

Java程序度量工具在進行代碼分析時具有較為突出的輔助作用，下文將以Java程序度量工具對于QE-SAT測量工具中jstaticdata數(shù)據(jù)包源代碼的分析為例，進行探討說明。為運行QE-SAT工具情況下，對被測數(shù)據(jù)包中的源代碼靜態(tài)分析后，生成信息顯示界面。在上述QE-SAT靜態(tài)分析器分析顯示的結(jié)果中，用戶在項目視圖或者是類視圖中進行類或者是方法的名稱選擇，就能夠通過信息視圖得知所選擇的類與方法的相對應各種度量值。

3 結(jié)束語

總之，Java程序度量工具在進行軟件程序開發(fā)設計中，具有幫助程序員分析代碼、及時發(fā)現(xiàn)軟件程序代碼中的問題，實現(xiàn)程序的優(yōu)化，因此，進行Java程序度量工具的實現(xiàn)以及案例探討，具有積極的作用與價值意義。

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