同行评审在软件质量管理中的应用

同行评审在软件质量管理中的应用

■ 牛少红 朱彩云

按当代软件工程的一般认识，严格的软件测试是确保软件质量的重要手段。然而这是一项费时、费钱的浩大工程，用于测试的时间多于用于开发的时间，用于测试的费用多于用于开发的费用。即使通过严格的测试，发现的问题得到全部解决，也不能保证软件不再出现各种问题。国外大型软件公司在多年的实践中，总结出了既能节约经费，缩短开发周期，又能提高软件质量的有效手段，这就是“同行评审”。

一、同行评审的基本概念

同行评审是指“由软件开发者的同行遵循已定义的规程对软件产品进行的技术评审”。其目的是及早和高效地从软件开发过程中识别并消除缺陷，让软件变得更易理解和维护，同时减少传递到最终软件产品中的缺陷。同行评审的主要目的，一是发现开发过程中文档和软件的具体错误，二是通过对这些错误的分类和统计，发现共同的错误类型和将来避免这类错误的方法，提供今后对所发现的同类错误进行控制的数据。通过对开发过程中文档和软件的反馈和从错误中汲取教训，避免今后类似的缺陷和错误发生。

同行评审并不能代替软件测试，就像自检、互检不能代替专检一样。那么，为什么要引入同行评审呢？这是因为，有些软件产品在早期阶段就可以通过同行评审的方法发现缺陷，但无法对其进行测试；即使到了编码阶段，测试活动也不能发现某些特定类型的缺陷（例如违反编程规范）。

在软件的开发过程中，上一阶段软件产品中隐藏的缺陷不断往下一阶段软件产品传递并扩散，最终形成的软件产品是一个包含多种缺陷的距离用户真正需求很远的一个“东西”。这也要求软件开发者在软件开发的过程中不断进行同行评审，尽量减少传递到下一个阶段的缺陷。软件开发各阶段缺陷放大图如图1所示：

成功的同行评审是提高软件质量和工作效率的重要因素，不管人们喜欢与否，审查过程会迫使每个人在一种开放式的环境中工作。一旦软件开发人员意识到了他们的工作都要接受同行评审，他们就会较早地将他们的工作公之于众，以待监督。在同行评审上的投入能把组织的一些质量成本从昂贵的测试以及后期大规模的返工转变为早期的缺陷发现。更重要的是，软件开发人员学到了如何将工作做得更好，提高了组织的整体素质，从而避免了缺陷。

虽然同行评审的准备、活动和跟踪需要花费一定的时间和工作量，但这些可以在测试中节省更多。从经济角度考虑，许多缺陷是在早期阶段注入的，越早消除缺陷就越能降低开发成本。据统计，对于保存精确记录的大系统，一套完整的同行评审体系能够使项目在每个测试阶段出现的错误减少90%。这样一来，即使在综合考虑同行评审活动成本的情况下，同行评审活动也会使测试成本下降50%～80%。同时，通过同行评审，开发人员能够及时地得到专家的帮助和指导，加深对工作成果的理解，更好地预防缺陷，在一定程度上提高了开发生产率。

图1 开发各阶段缺陷放大图

二、同行评审的种类和对象

同行评审的种类有很多，自从IBM的Fagan发明了同行评审之后，软件行业提出了很多同行评审模型，比较著名的有IEEE1028评审、微软的技术评审、GillGraham审查、VanEmden审查、Yourdon结构化走查等。

（一）同行评审的种类

本文中按照CMMI模型的提法，将同行评审分为3 类。

1．正式评审（Inspection）。通常是由经过同行评审培训的项目经理或PPQA主持，规模在 3～7人之间为宜，一般在完成了一个阶段软件产品后对其进行的评审。正式评审的目的在于定位并除去阶段软件产品中的缺陷。

2．技术审查（TechnicalReviews），或称内部评审，通常由技术负责人或项目经理召集，三人以上参加。技术审查一般是在阶段软件产品的中期进行或完成了某部分独立的阶段软件产品时进行，也可在书写草案遇到问题时就其中专门的一两项问题讨论和审查，或是检查阶段软件产品与规程、模板、计划、标准的符合性或者变更是否被正确地执行。技术审查的目的在于通过对开发人员的阶段软件产品的技术审查，提出改进意见。

3．走查（Walkthrough），又叫代码走查或代码走读，审查的范围根据需求的优先级通常由管理人员来确定，主要是静态质量分析和编程规则检查。通常是小型讨论会，一般是在阶段软件产品形成的早期进行，编制者有一定的想法时，希望从中获得一些帮助或补充一些想法。当然也可以在编制阶段软件产品的任何阶段进行，两三个人参加，由编制者主持，主要是评估和提高阶段软件产品的质量或教育参加者。

其中，“正式评审”是正式的同行评审方法，“技术审查”和“走查”是常用的非正式同行评审方法。

（二）同行评审的对象

同行评审的对象包括所有软件开发的中间和最终阶段软件产品，例如包括：

（1）产品需求规格说明书；

（2）用户界面规范及设计；

（3）架构设计、概要设计、详细设计及模型；

（4）源代码；

（5）测试计划、设计、用例及步骤；

（6）项目计划，包括开发计划、配置管理计划和质量保证计划等。

所有这些会涉及的评审内容，应该在编制的项目计划或者小的开发计划中体现，不应该也不能是临时性的安排。

三、同行评审的过程

根据同行评审的重要程度，正式评审、技术审查和走查三种形式的流程和评审结果的使用力度不尽相同，但其主要的步骤和内容大体一致。

评审组的组成一般包括主持人一名、记录人一名、评审人2-5人，被评人参加。

（一）正式评审流程

正式评审包括下述6个基本步骤。

1．预备：为保证评审的质量，可以先进行一个预备会议。

会议首先由作者花几分钟的时间向评审组概要介绍评审材料，例如讲解一下本阶段软件产品的目标是什么，其他相关的实现细节、开发标准等。应该允许甚至鼓励评审组成员动手查看阶段软件产品，或者查看开发过程中所用到的检查单等。这个讲解的过程从某种角度上来说，也保证了作者提交阶段软件产品的质量。会议结束时把文档分发给每位与会者，下发的材料应该控制在2小时之内审核完成为宜。这些文档可以包括：

• 要审查的阶段软件产品；

• 参考文档；

• 阶段软件产品评审检查表；

• 阶段软件产品审阅情况记录表。

2．审查：在预备会和正式评审会之间，评审小组成员对阶段软件产品进行彻底检查，并依据相关标准和准则评审阶段软件产品，记录发现的缺陷、问题种类与严重程度、所用的时间等。

3．评审：在预定的正式评审时间内（会议时间建议控制在2小时），评审小组成员以会议形式聚在一起，依次对产品进行检查。每个评审员花一定的时间（一般为十几分钟）指出问题，并和作者确定问题和定义问题的严重程度。注意，评审过程中是发现错误，而不是现场改正它们。

会议中，记录员详细记录每一个已达成共识的缺陷，包括缺陷的位置、简短描述缺陷、缺陷类别、该缺陷的发现者等。未达成共识的缺陷也将记录下来，加入“待处理”或者TBD标识，评审主持人将指派作者和评审员在会后处理评审会议中未能解决的问题。

4．书写评审报告：评审主持人根据记录员的记录和自己的总结，在一天内写出评审报告，内容包括：

• 根据评审专家个人的输入创建总的问题清单；

• 加入会议中发现的问题；

• 剔除经确认属于重复或者无效的问题；

• 共同确定需要修改的问题及修改的程度。

5．返工：作者根据评审报告的决议，负责解决确定的所有缺陷和问题。

6．跟踪：评审组长必须确保所提出的每个问题都得到了圆满解决。必须仔细检查对文档的每个修正，以确保没有注入新的错误。

（二）技术审查流程

技术审查通常包括下述3个基本步骤。

1．准备：评审组长（通常是项目经理）要求项目组成员提供需要考虑的特定问题并分发评审材料。评审组长确定评审重点：

• 需要注意的特定问题；

• 需要满足的特殊标准或规格说明；

• 需要审查的接口或依赖关系。

2．评审：评审人各自审查评审材料，目的是发现错误，而不是改正它们（通常每次评审会不超过1小时）。评审组组长应在一天内写出评审报告。评审会议内容包括：

• 汇总个人发现的问题；

• 加入会议中发现的问题。

3．跟踪：作者负责解决评审报告中的所有错误及问题。评审组长检查所提出的每个问题都得到了解决。组长起草评审发现报告：

• 问题或弱项清单；

• 小组对如何解决这些问题或弱项清单的建议；

• 行动事项。

（三）走查流程

走查对形式的要求更为简单，主要有下述两种方式。

1．参与者驱动法：参与者按照事先准备好的列表，提出他们不理解的术语和认为不正确的术语。作者必须回答每个质疑，要么承认确实有错误，要么对质疑做出解释。

2．文档驱动法：作者向评审人仔细解释文档（或代码）。在此过程中，可以将评审的内容（如关键代码、架构图、业务逻辑图等）用投影仪投射到屏幕上，作者对阶段软件产品进行讲解，评审人不时针对事先准备好的问题或解释过程中发现的问题提出质疑。它比参与者驱动法可能更有效，往往能检查出更多错误。经验表明，使用文档驱动法时许多错误是由文档讲解者自己发现的。

在走查过程中，每个评审人都要记录错误或建议，会后要整理会议记录，作为走查报告。阶段软件产品的作者可以根据自己的思路对走查报告质疑。

图2 三种同行评审方式的比较

四、同行评审方式的选择

对于同一个阶段软件产品，根据所处的阶段可以使用不同的评审方式。如对于阶段软件产品刚刚勾画、起草时，可以采用走查方式；对于完成了某一个单独的章节，可以采用技术审查方式；待整个产品完成，使用正式评审全面考察。

（一）三种同行评审方式的比较

对不同的阶段软件产品，可以根据图2建议结合项目情况进行调整和裁剪。

（二）同行评审的结果

同行评审的结果通常有3种：

1．正常：评审专家做好了评审准备，会议正常，结果明确，不需要再次评审；

2．延期：30%以上评审专家没有做好准备，会议无法正常进行，需要确定再次评审时间；

3．取消：在初审阶段就发现很多问题，需要作者进行修正，然后再进行第二次同行评审。

五、结束语

实践表明，应用同行评审这一手段，可极大提高发现软件缺陷的效率，降低测试费用。AT&T的贝尔实验室在其开发大型电力交换系统时，发现单个错误的成本降低了90%。在发现错误方面，审查的成效是测试的20倍。TRW对一个大型软件进行了研究，发现2019个由用户发现的错误导致代码变更。分析结果表明，在这些错误中，通过代码审查可以发现62.7%，通过设计审查可以发现57.7%。

（作者单位：驻北京地区军事代表室，航天二院206所）