軟件測試質量的六大特性和27個子特性

1.功能性：軟件所實現的功能滿足用戶需求的程度．功能性反映了所開發的軟件滿足用戶稱述的或蘊涵的需求的程度，即用戶要求的功能是否全部實現了。
2.可靠性：在規定的時間和條件下，軟件所能維持其性能水平的程度。可靠性對某些軟件是重要的質量要求，它除了反映軟件滿足用戶需求正常運行的程度，且反映了在故障發生時能繼續運行的程度。
3.易使用性：對於一個軟件，用戶學習、操作、准備輸入和理解輸出時，所做努力的程度。易使用性反映了與用戶的友善性，即用戶在使用本軟件時是否方便。
4.效率：在指定的條件下，用軟件實現某種功能所需的計算機資源（包括時間）的有效程度。效率反映了在完成功能要求時，有沒有浪費資源，此外"資源";這個術語有比較廣泛的含義，它包括了內存、外存的使用，通道能力及處理時間。
5.可維護性：在一個可運行軟件中，為了滿足用戶需求、環境改變或軟件錯誤發生時，進行相應修改所做的努力程度。可維修性反映了在用戶需求改變或軟件環境發生變更時，對軟件系統進行相應修改的容易程度。一個易於維護的軟件系統也是一個易理解、易測試和易修改的軟件，以便糾正或增加新的功能，或允許在不同軟件環境上進行操作。
6.可移植性：從一個計算機系統或環境轉移到另一個計算機系統或環境的容易程度。

軟件質量的六個特征
1 軟件質量的有關概念
軟件質量是“軟件產品具有滿足規定的或隱含要求能力要求有關的特征與特征總和”。根據軟件質量國家標准GB-T8566--2001G，軟件質量評估通常從對軟件質量框架的分析開始。
1.1 軟件質量框架模型軟件質量框架是一個“質量特征—質量子特征—度量因子”的三層結構模型。
在這個框架模型中，上層是面向管理的質量特征，每一個質量特征是用以描述和評價軟件質量的一組屬性，代表軟件質量的一個方面。軟件質量不僅從該軟件外部表現出來的特征來確定，而且必須從其內部所具有的特征來確定。
第二層的質量子特征是上層質量特征的細化，一個特定的子特征可以對應若干個質量特征。軟件質量子特征是管理人員和技術人員關於軟件質量問題的通訊渠道。

最下面一層是軟件質量度量因子（包括各種參數），用來度量質量特征。定量化的度量因子可以直接測量或統計得到，為最終得到軟件質量子特征值和特征值提供依據。
圖1 軟件量框架模型

1.2 軟件質量特征
按照軟件質量國家標准GB-T8566--2001G，軟件質量可以用下列特征來評價：
a.功能特征：與一組功能及其指定性質有關的一組屬性，這里的功能是滿足明確或隱含的需求的那些功能。
b.可靠特征：在規定的一段時間和條件下，與軟件維持其性能水平的能力有關的一組屬性。
c.易用特征：由一組規定或潛在的用戶為使用軟件所需作的努力和所作的評價有關的一組屬性。
d.效率特征：與在規定條件下軟件的性能水平與所使用資源量之間關系有關的一組屬性。
e.可維護特征：與進行指定的修改所需的努力有關的一組屬性。
f.可移植特征：與軟件從一個環境轉移到另一個環境的能力有關的一組屬性。

其中每一個質量特征都分別與若干子特征相對應。

2 評估指標的選取原則
選擇合適的指標體系並使其量化是軟件測試與評估的關鍵。評估指標可以分為定性指標和定量指標兩種。理論上講，為了能夠科學客觀地反映軟件的質量特征，應該盡量選擇定量指標。但是對於大多數軟件來說，並不是所有的質量特征都可以用定量指標進行描述，所以不可避免地要采用一定的定性指標。
在選取評估指標時，應該把握如下原則：
a.針對性
即不同於一般軟件系統，能夠反映評估軟件的本質特征，具體表現就是功能性與高可靠性。
b.可測性
即能夠定量表示，可以通過數學計算、平台測試、經驗統計等方法得到具體數據。
c.簡明性
即易於被各方理解和接受。
d.完備性
即選擇的指標應覆蓋分析目標所涉及的范圍。
e.客觀性
即客觀反映軟件本質特征，不能因人而異。
應該注意的是，選擇的評估指標不是越多越好，關鍵在於指標在評估中所起的作用的大小。如果評估時指標太多，不僅增加結果的復雜性，有時甚至會影響評估的客觀性。指標的確定一般是采用自頂向下的方法，逐層分解，並且需要在動態過程中反復綜合平衡。


3 軟件質量評估指標體系
通常，我們在軟件的測試與評估時，主要側重於功能特征、可靠特征、易用特征和效率特征等幾個方面。在評價活動的具體實施中，應該把被評估軟件的研制任務書作為主要依據，采用自頂向下逐層分解的方法，並參照有關國家軟件質量標准。
3.1 功能性指標
功能性是軟件最重要的質量特征之一，可以細化成完備性和正確性。目前對軟件的功能性評價主要采用定性評價方法。
a.完備性
完備性是與軟件功能完整、齊全有關的軟件屬性。如果軟件實際完成的功能少於或不符合研制任務書所規定的明確或隱含的那些功能，則不能說該軟件的功能是完備的。
b.正確性
正確性是與能否得到正確或相符的結果或效果有關的軟件屬性。軟件的正確性在很大程度上與軟件模塊的工程模型（直接影響輔助計算的精度與輔助決策方案的優劣）和軟件編制人員的編程水平有關。
對這兩個子特征的評價依據主要是軟件功能性測試的結果，評價標准則是軟件實際運行中所表現的功能與規定功能的符合程度。在軟件的研制任務書中，明確規定了該軟件應該完成的功能，如信息管理、提供輔助決策方案、輔助辦公和資源更新等。那么即將進行驗收測試的軟件就應該具備這些明確或隱含的功能。
目前，對於軟件的功能性測試主要針對每種功能設計若干典型測試用例，軟件測試過程中運行測試用例，然后將得到的結果與已知標准答案進行比較。所以，測試用例集的全面性、典型性和權威性是功能性評價的關鍵。

3.2 可靠性指標
根據相關的軟件測試與評估要求，可靠性可以細化為成熟性、穩定性、易恢復性等。
對於軟件的可靠性評價主要采用定量評價方法。即選擇合適的可靠性度量因子（可靠性參數），然后分析可靠性數據而得到參數具體值，最后進行評價。
經過對軟件可靠性細化分解並參照研制任務書，可以得到軟件的可靠性度量因子（可靠性參數）。
a.可用度
可用度指軟件運行后在任一隨機時刻需要執行規定任務或完成規定功能時，軟件處於可使用狀態的概率。可用度是對應用軟件可靠性的綜合（即綜合各種運行環境以及完成各種任務和功能）度量。
b.初期故障率
初期故障率指軟件在初期故障期（一般以軟件交付給用戶后的三個月內為初期故障期）內單位時間的故障數。一般以每100小時的故障數為單位。可以用它來評價交付使用的軟件質量與預測什么時候軟件可靠性基本穩定。初期故障率的大小取決於軟件設計水平、檢查項目數、軟件規模、軟件調試徹底與否等因素。

c.偶然故障率
指軟件在偶然故障期（一般以軟件交付給用戶后的四個月以后為偶然故障期）內單位時間的故障數。一般以每1000小時的故障數為單位，它反映了軟件處於穩定狀態下的質量。
d.平均失效前時間（MTTF）
指軟件在失效前正常工作的平均統計時間。

e.平均失效間隔時間（MTBF）
指軟件在相繼兩次失效之間正常工作的平均統計時間。在實際使用時，MTBF通常是指當n很大時，系統第n次失效與第n+1次失效之間的平均統計時間。對於失效率為常數和系統恢復正常時間很短的情況下，MTBF與MTTF幾乎是相等的。
國外一般民用軟件的MTBF大體在1000小時左右。對於可靠性要求高的軟件，則要求在1000~10000小時之間。

f.缺陷密度（FD）
指軟件單位源代碼中隱藏的缺陷數量。通常以每千行無注解源代碼為一個單位。一般情況下，可以根據同類軟件系統的早期版本估計FD的具體值。如果沒有早期版本信息，也可以按照通常的統計結果來估計。“典型的統計表明，在開發階段，平均每千行源代碼有50~60個缺陷，交付后平均每千行源代碼有15~18個缺陷”。

g.平均失效恢復時間（MTTR）
指軟件失效后恢復正常工作所需的平均統計時間。對於軟件，其失效恢復時間為排除故障或系統重新啟動所用的時間，而不是對軟件本身進行修改的時間（因軟件已經固化在機器內，修改軟件勢必涉及重新固化問題，而這個過程的時間是無法確定的）。

3.3 易用性指標
易用性可以細化為易理解性、易學習性和易操作性等。這三個特征主要是針對用戶而言的。對軟件的易用性評價主要采用定性評價方法。
a.易理解性
易理解性是與用戶認識軟件的邏輯概念及其應用范圍所花的努力有關的軟件屬性。該特征要求軟件研制過程中形成的所有文檔語言簡練、前后一致、易於理解以及語句無歧義。
b.易學習性
易學習性是與用戶為學習軟件應用（例如運行控制、輸入、輸出）所花的努力有關的軟件屬性。該特征要求研制方提供的用戶文檔（主要是《計算機系統操作員手冊》、《軟件用戶手冊》和《軟件程序員手冊》）內容詳細、結構清晰以及語言准確。
c.易操作性
易操作性是與用戶為操作和運行控制所花的努力有關的軟件屬性。該特征要求軟件的人機界面友好、界面設計科學合理以及操作簡單等。

3.4 效率特征指標
效率特征可以細化成時間特征和資源特征。對軟件的效率特征評價采用定量方法。效率特征分解如圖2所示。
a.輸出結果更新周期
輸出結果更新周期是軟件相鄰兩次輸出結果的間隔時間。為了整個系統能夠協調工作，軟件的輸出結果更新周期應該與系統的信息更新周期相同。

b.處理時間
處理時間是軟件完成某項功能（輔助計算或輔助決策）所用的處理時間（注意：不應包含人機交互的時間）。

c.吞吐率
吞吐率是單位時間軟件的信息處理能力（即各種目標的處理批數）。未來的社會情況復雜、信息眾多，軟件必須具有處理海量數據的能力。吞吐率就是體現該能力的參數。隨着信息的泛濫，要求軟件的吞吐率應該達到數百批。
d.代碼規模
代碼規模是軟件源程序的行數（不包括注釋），屬於軟件的靜態屬性。軟件的代碼規模過大不僅要占用過多的硬盤存儲空間，而且顯得程序不簡潔、結構不清晰，容易存在缺陷。
因為這些參數屬於軟件的內部表現，所以需要用專門的測試工具和特殊的途徑才可以獲得。將測試數據與研制任務書中的指標進行比較，得到的結果可以作為效率特征評價的依據。

4 結束語
隨着計算機技術、數據融合技術、網絡技術和通信技術的飛速發展，對軟件功能提出的要求也越來越高，如何評估軟件質量已成為一個迫切需要解決的課題。選擇合適的指標體系並使其量化是做好軟件質量評估的關鍵。當然，由於軟件的評估具有其特有的規范和要求，其評估指標涉及面廣、不確定性因素較多、量化困難，至今還沒有統一的標准。
我們相信，通過建立科學合理的軟件質量評估指標體系，充分考慮到軟件的特殊性，借鑒其他學科的質量評估理論，是可以全面真實客觀地評估軟件質量的。