Aql métriques logicielles

AQL - LES MÉTRIQUES LOGICIELLES

UHIIC - Faculté des sciences BEN MSI’K

Master SII

Introduction

Les métriques logicielles

Exercices

Conclusion

PLAN

2

La mesure de la qualité SI3

Introduction Métriques Exercices Conclusion

La qualité du logiciel est définie comme « une mesure dans laquelle un composant système ou processus répond aux exigences spécifiques ou aux besoins et aux attentes client ou utilisateur »

Un facteur est un élément fonctionnel, technique ou ergonomique, qui est définie par un ensemble de métrique.

un modèle de qualité désigne un ensemble de vues de l'utilisateur d’un système, qui est décomposée en plusieurs facteurs et plusieurs critères ou caractéristiques.

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• Est-ce qu’il répond exactement aux besoins clients ? Exactitude

• Est-ce qu’il est fonctionnel dans des conditions anormales ? la tolérance aux erreurs, la cohésion..Fiabilité

• Est-ce qu’il est facile pour localiser et corriger ses défauts et erreurs ?Maintenabilité

• Est ce qu’il est modifiable facilement?Flexibilité • Est-ce qu’e le logiciel est décomposable en

éléments indépendants ?Modularité• Est-ce qu’il peut accepter des modifications

dans les spécifications et des adjonctions nouvelles ?Extensibilité

• Est ce qu’il est capable d'interfaçage avec d'autres composants/systèmes ? Intéropérabilité

Définitions


Une métrique est une caractéristique ou une propriété d’un logiciel, sa mesure correspond à une valeur à un moment T, interprétable et propose une solution.

Définitions



Fiabilité

Précision

Testabilité …

Maintenabilité…

Fonctionnalité Utilité…

Tolérance aux fautes

Concision

CCYC = a− n +e +s

Métrique McCabe

Simplicité…

FacteurCritère

Métrique

Relation critère/ Métrique

…



Approches de mesure QL

Quantitative

Attributs internes

Mesure directe

Analyse entité

Qualitative

Attributs externes

Mesure indirecte

Analyse environnem

ent

Approches de mesure



Caractéristiques d’une métrique

La forme d’une métrique peut être simple ou dérivée. Chaque métrique fait partie d’une classification

(Nominale, Ordinale, Intervalle…) .

Une métrique a un type spécifique. Une ou plusieurs métriques peuvent mesurer une

entité. Sa valeur est numérique absolue et positive. Chaque résultat obtenu a une interprétation.



Type Exemple entité Sous- type Type

d’attribut Exemple de mesure

Processus TesteManagement Interne Délai

Qualité Externe Coût

Produits Code

Code source InterneNombre de lignes de code (Complexité, Fonctionnalité)

Spécifications ExterneNombre de défauts par classe (Fiabilité, Maintenabilité)

Ressources PersonnelHumaines Interne Productivité

Matérielles Externe Performance

Types des métriques



Outil Désignation Type métrique

SonarCube V5 Open source Supporte 25 langages de programmation. Code source

CAST Measures V5

Depuis 2006 le pionnier du marché de la Gouvernance des Développements Applicatifs.

ProcessusCode source

Squale V7Projet initié par Air France et QualixoDétermine les modèles de qualimétrie S’interésse aux outillage de control et suivi projets.

ProcessusCode Ressource

McCabe V8

Spécialisé dans le management de la qualitéAnalyse qualimétrique, La couverture de test,Visualiser architecture système...

ProcessusRessource

Outils de mesure



Cet indice se calcule sur une classe entière. SPE = (S*P)/Nb

S = Nombre de méthodes redéfinies P = Profondeur d’héritage depuis System.Object Nb = nombre de méthodes de la classe

Il s’augmente quand le nombre de méthodes redéfinies (S) ou la profondeur d'héritage (P) augmente.

Il se diminue quand le nombre de méthodes spécifiques à la classe (NB) augmente ou le nombre de méthodes redéfinies (S) diminue.

Une valeur de 1,5 est considérée comme trop élevée. Une classe dont le SPE est trop élevé devra être refactorée.

L'indice de spécialisation



I = Ce / (Ce + Ca) Accouplement Afférente (Ca): Le nombre de classes hors

d'un package qui dépendent d'une classe dans le package. Accouplement efférente (Ce) : Le nombre de classes dans

un packages qui dépendent d'une classe d'un autre package.

Cette mesure est un indicateur de la résistance de l'emballage au changement. La plage de cette métrique est de 0 à 1 ; 0 <= I <= 1,

Avec I = 0 indiquant un package complètement stable et I = 1 indique un package complètement instable.

Exemple de la classe System.String, qui ne dépend pas de grand monde, mais dont au contraire, énormément d'autres classes dépendent, (I) tend vers 1, et un refactoring de cette classe sera donc risqué.

L'indice d'instabilité d'un package



A = I / T I = Nombre d’interfaces du package T = Nombre total de types du package (classes et interfaces)

Abstraction (A): Le rapport entre le nombre de classes abstraites (et interfaces) dans le paquet analysé sur le nombre total de classes du package.

La plage de cette métrique est de 0 à 1. A = 0 indiquant un ensemble tout à fait concrète A = 1 indique un package complètement abstraite.

Le coefficient d'abstraction d’un package



La Distance (D) se calcule sur un ou ensemble de packages. D = A + I = 1 ou D = | I + A - 1 |

A : l'indice d'abstraction du paquetage I : l'indice d'instabilité du paquetage

Cette mesure est un indicateur de l'équilibre du paquet entre abstraction et de la stabilité.

Les paquets Idéals sont soit complètement abstraite et parfaitement stable (I = 0, A = 1) ou tout à fait concrète et instable car elle dépend d'une multitude d'autres packages (I = 1, A = 0).

La plage de cette métrique est de 0 à 1 D = 0 indique un package qui coïncide avec la séquence

principale D = 1 indique un package qui est aussi loin de la séquence

principale que possible

La distance de la bonne conception d'un package



On représente le flux de contrôle du programme sous forme d’un graphe (exemple des instructions Switch, if, for, while, do, case, catch)

CCYC = a− n +e +s a: le nombre d’arcs du graphe n: le nombre de nœuds e: le nombre de points d’entrées s: le nombre de points de sortie

Plus la complexité cyclomatique augmente, plus le programme sera susceptible de contenir des erreurs, sera difficile à comprendre et a tester.

Solution: Refactoring -> Optimisation du code source

McCabe la complexité cyclomatique



Le taux de couverture d'une méthode est une métrique donne un pourcentage de chemins couvert par les tests.

COUV = (NbTest / Nb) * 100 NbTest = Nombre de lignes couvertes par les tests

unitaires (TU) Nb = Nombre total de lignes de la méthode

Si COUV = 100%, le nombre de tests unitaires d'une méthode est égal à son indice de complexité cyclomatique.

Le taux de couverture



Il s'agit d'une mesure de difficulté et de complexité d’un logiciel.

Elle est calculée par : [Difficulté] = ([Nombre d'opérateurs uniques] /2) * ([Nombre

d'opérandes] / [nombre d'opérandes uniques]) Exemple opérateurs: :=, = ou == (affectation ou bien

égalité), != ou <> (inégalité), && (et booléen), || (ou booléen), ! (négation booléenne)..

Un opérande peut être une constante, une simple variable ou une expression faisant intervenir d'autres opérations.

Elle peut être calculée pour toute méthode ou le conteneur de la méthode.

Complexité d'Halstead: Métrique de difficulté



Il s'agit d'une estimation de la taille du programme, calculé par :

[programme longueur] = [Nombre d'opérateurs] + [nombre d'opérandes]

Plus que le programme est long, plus qu’il est complexe. Elle peut être calculée pour toute méthode, classe ou

package.

Mesure de la taille d’un programme



Facteur Critère Indication Métrique Formule

Utilisabilité

CompréhensibilitéQuelle fonction décrite dans la description de

produit ?

Métrique de perfection de description

X = A/BA = nb fonctions décrites

dans la description logiciel.

B = nb total de fonctions.0 < =X < =1

Près de 1 -> plus complet.

Documentation

Quel est le nombre de fonctions

décrites dans le manuel

utilisateur ?

Métrique de perfection de

manuel d’utilisation

X = A/B A = nb fonctions décrites

dans le guide logiciel.B = nb total de fonctions.

0 < = X < = 1 Près de 1 -> plus complet.

Opérabilité

Quelle opération se

comporte de la même façon

aux opérations semblables

dans d'autres parties du système ?

Métrique d’opérabilité

X=1 - A/BA= nb opérations

incohérentesB= nb total d'opérations

0 < = X < = 1Près de 1 -> plus

cohérent.




Indice instabilité, indice d’abstraction et la distance


L'indice d'instabilité :


Pour le paquetage B Instable, on a : Ca = 0, puisqu'aucune classe ne dépend de ce paquetage. Ce = 3, puisque ce paquetage dépend de trois classes du paquetage

stable. Pour cet exemple, l'indice d'instabilité vaut 1/(1+0) = 1, ce

qui représente la valeur maximale de l'indice d'instabilité. Voyons maintenant l'indice d'instabilité du paquetage A

Stable: Ca = 3, puisque trois classes du paquetage instable dépendent de

ce paquetage. Ce = 0, puisque ce paquetage ne dépend d'aucun autre.

Cette fois, on obtient un indice d'instabilité de 0/(0+1) = 0. Tout ceci est cohérent : en effet, on voit bien que changer le

comportement du paquetage stable pourrait gêner le bon fonctionnement du paquetage instable. L'inverse n'est pas possible.


L'indice d’abstraction:


A= I/T Trivialement, on voit que l'indice d'abstraction de chacun de

ces deux paquetages vaut 0 puisqu'ils n'ont aucune interface.


La distance


Paquetage stable : Instability : 0 Abstractness : 0

Paquetage instable : Instability : 1 Abstractness : 0

En appliquant la formule, on obtient une distance from the main sequence de |0+0-1| = 1 pour le paquetage stable (A) et de |1+0-1| = 0 pour le paquetage instable (B).


L'indice de spécialisation


La classe 1 hérite de la classe Object. Sur ce diagramme, la classe 2 hérite de la classe 1 mais ne redéfinit aucune méthode. La classe 3 hérite de la classe 2 et redéfinit les méthodes 1, 2 et 3.


L’indice de spécialisation


Pour la classe 3, on a donc : NORM = 3, puisqu'on redéfinit trois méthodes. DIT = 3, il s'agit de la profondeur de la classe 3 dans l'arbre

d'héritage. NOM = 3, puisqu'au total, la classe 3 possède trois

méthodes (les trois méthodes redéfinies). Spécialisation = 3*3/3 = 3. Il s'agit d'un indice de spécialisation élevé donc refactoring.


L’indice de spécialisation


Solution proposée: La classe 3 implémente maintenant la même interface que la classe 1, plutôt que de redéfinir toutes ses méthodes. Pour les quelques méthodes qui restent les mêmes (les méthodes 4 et 5), la classe 3 délègue les traitements à la classe 1.


En utilisant la métrique McCabe, mesurez la complexité cyclomatique du graphe à droite:

McCabe




McCabe

On a la formule : CCYC = a− n +e +s Dans notre exemple: a=16 ; n=13 ; e=1 et s=1 Donc CCYC= 16-13+1+1= 5 Condition: le nombre cyclomatic d'une fonction devrait être

inférieur à 15. Plus de 15 chemins sont difficiles à identifier et tester.

Interprétation: notre programme est stable et testable.

La mesure de la qualité SI

[1] Nadia Tawbi (1996) Modèles de qualité, Computer Based Learning Unit, University of Leeds, West Yorkshire, England.

[2] Norman E. Fenton, Shari Lawrence Pfleeger. 1997. Software metrics: a rigorous and practical approach. PWS Publishing Company.

[3] Bansiya, J. and Davis, C. G, A hierarchical model for object-oriented design quality assessment. IEEE Trans. 2002

[4] Martin Monperrus (2008), The measurement models by models: a generative approach - Université de Rennes 1 France.

[5] Michael Kläs, Klaus Lochmann, Lars Heinemann (2014), Evaluating a Quality Model for Software Product Assessments – A Case Study. Germany.

[6] Roland Kaschek, Lois M.L. Delcambre (2011). Springer Science & Business Media, 4 févr. Book: The Evolution of Conceptual Modeling.

[7] Norman E. Fenton, Shari Lawrence Pfleeger (1997). Software metrics: a rigorous and practical approach. PWS Publishing Company.

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RÉFÉRENCES

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