[代碼質量] 代碼層圈復雜度計算統計（轉)

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圈復雜度(Cyclomatic Complexity)是一種代碼復雜度的衡量標准。它可以用來衡量一個模塊判定結構的復雜程度，數量上表現為獨立現行路徑條數，也可理解為覆蓋所有的可能情況最少使用的測試用例數。圈復雜度大說明程序代碼的判斷邏輯復雜，可能質量低且難於測試和維護。程序的可能錯誤和高的圈復雜度有着很大關系。

下面這個實例中，單元測試的覆蓋率可以達到100%，但是很容易發現這其中已經漏掉了一個NPE的測試用例。case1方法的圈復雜度為2，因此至少需要2個用例才能完全覆蓋到其所有的可能情況。

//程序原代碼，圈復雜度為 2

public String case1(int num) {
    String string = null;
    if (num == 1) {
        string = "String";
    }
    return string.substring(0);
}

//上面代碼的單元測試代碼

public void testCase1(){
    String test1 = case1(1);
}

圈復雜度主要與分支語句（if、else、，switch 等）的個數成正相關。可以在圖1中看到常用到的幾種語句的控制流圖（表示程序執行流程的有向圖）。當一段代碼中含有較多的分支語句，其邏輯復雜程度就會增加。在計算圈復雜度時，可以通過程序控制流圖方便的計算出來。通常使用的計算公式是V(G) = e – n + 2 , e 代表在控制流圖中的邊的數量（對應代碼中順序結構的部分），n 代表在控制流圖中的節點數量，包括起點和終點（1、所有終點只計算一次，即便有多個return或者throw；2、節點對應代碼中的分支語句）。

                      圖1、各判斷語句的控制流圖

知道了如何計算圈復雜度，我們來使用控制流圖重新計算一次case1方法的圈復雜度，其控制流圖如下圖。狀態1表示if（num == 1 ）的條件判斷，狀態2表示string=”String”的賦值操作。可以通過下面的控制流圖得到 e = 3 ; n = 3;那么全復雜度V(G) = 3 - 3 + 2 = 2,既case1的圈復雜度為2。

                            圖2、case1的控制流圖

 

在看一個計算全復雜度的例子。程序代碼如下：

public String case2(int index, String string) {
    String returnString = null;
    if (index < 0) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("exception <0 ");
    }
    if (index == 1) {
        if (string.length() < 2) {
            return string;
        }
    return String = "returnString1";
    } else if (index == 2) {
        if (string.length() < 5) {
            return string;
        }
        returnString = "returnString2";
    } else {
       throw new IndexOutOfBoundsException("exception >2 ");
    }
    return returnString;
}                 

程序控制流圖：

圖3、case2的控制流圖

根據公式 V(G) = e – n + 2 = 12 – 8 + 2 = 6 。case2的圈復雜段為6。說明一下為什么n = 8，雖然圖上的真正節點有12個，但是其中有5個節點為throw、return，這樣的節點為end節點，只能記做一個。

在開發中常用的檢測圈復雜度的工具，PMD,checkstyle都可以檢測到高復雜度的代碼塊。在代碼的開發中，配合各種圈復雜度的檢測插件，將高復雜度的代碼進行適當的拆分、優化，可以大大提高代碼整體的質量，減少潛在bug存在。