CN113064629A - 一种软件修复的变更风险分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软件修复的变更风险分析方法及系统，包括模块划分步骤：根据软件功能将软件划为不同的模块，并确定修复软件涉及到的模块；定义步骤：根据模块间的耦合度定义相关性，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M；风险计算步骤：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化；验证步骤：提出变更风险分析方法，根据计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。本发明引入变更风险和变更风险密度的概念来对风险进行量化。提出软件修复后的验证，保证软件修复的及时性和可靠性。能够帮助程序设计开发人员理解风险分布情况，制定合适的修复策略。

Description

一种软件修复的变更风险分析方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体地，涉及一种软件修复的变更风险分析方法及系统。

背景技术

随着计算机技术的不断发展，软件系统的功能越来越强大，涉及到的功能模块也越来越多，各个模块之间必然存在着相互的关联性。而为了适应业务的需求，软件需要定期的升级，为了完善一些功能也需要对软件进行一定的改进，这些都涉及到软件修复验证的问题。由于软件修复验证的不充分性，很可能引入新的风险，甚至新引入的风险比未修复前的软件所面临的问题更加严重，这严重影响软件修复的实施过程。

其实目前的主要研究都集中在软件的修复技术方面，对修复后验证方面工作做的相对欠缺，大多通过运行针对性的测试用例完成验证工作，很少全面考虑软件的变更会对软件本身引入多少风险。由于软件的复杂性和耦合性，简单的测试工作并不能保证验证的充分性和修复的可靠性，因此有必要对软件修复的变更风险进行分析，帮助程序员很好的掌握变更所带来的风险及其分布情况。

专利文献为CN201710848984.2的发明专利公开了一种面向软件版本一致性缺陷的自动修复方法，将bug描述、源代码、相关配置文件作为输入数据,并提取bug描述中的关键信息,用自然语言处理工具转化为特征向量,然后在bug的源代码中进行向前切片,再用基于统计计算的程序谱故障定位方法对源代码进行定位,再分析定位好的源代码与提取的信息对bug进行修复。本发明克服了对于软件产品版本问题的修复大多由开发人员手动修改与更新,耗时又耗力的缺陷。本发明实行程序语言版本问题修复和系统所属的配置版本问题修复,有效地提高软件维护的效率,减少了成本与人力。上述方案是一种软件的自动修复方法，将软件的基本信息和配置文件作为输入，用自然语言处理的方法，提取特征向量，通过对代码进行向前切片，运用故障定位方法对源码定位，然后在对源码进行修复。上述方案的重点在于对bug的定位与自动修复，并没有对风险进行评估。而本发明的重点在于对软件修复过程中的风险变更进行计算，通过对软件划分模块，分析模块间的关联性，计算出风险变更，并提出了一定的验证方法，帮助程序开发人员在设计的过程中实时的判断和定位风险，保证软件修复的稳定性。

专利文献为CN202010367705.2的发明专利公开了一种应用程序的隐私风险评估方法、装置及存储介质,所述方法通过获取待下载应用程序使用的权限信息、用户隐私信息、第三方插件信息、功能信息、附加项信息以及用于下载应用程序的移动终端的操作系统信息,构建出隐私风险评估的各个风险评估因子,并对各风险评估因子进行赋值；从而获得各风险评估因子的风险因子特征,然后将各风险评估因子及对应的风险因子特征输入至预设的隐私风险评估模型中,通过隐私风险评估模型对待下载应用程序的风险等级进行评估,最后将待下载应用程序的风险等级反馈给用户。通过实施本发明的实施例使得用户能够直观获悉需要下载的应用程序是否存在隐私风险,避免隐私泄露风险。上述主要是对用户待下载的软件进行隐私泄露的风险评估，通过软件的权限信息，第三方插件信息等构建风险评估因子，并对各个因子进行建模分析，最终得出应用的风险等级，并将该信息通知到用户，从而提醒用户规避不必要的风险，并没有对风险进行评估。而本发明提到风险指的是软件修复过程中可能引起的影响软件功能的因素，涉及模块之间的相互影响，通过关联矩阵得到软件修复是的总的风险变更情况。本文重点在软件修复过程中通过风险的定义，为程序设计人员提供参考依据。

专利文献为CN201611140354.1的发明专利公开了一种软件模块划分方法，利用粒子群算法种群寻优的特性,对软件模块划分问题进行离散编码,同时将高内聚、低耦合的软件设计原则用于软件模块划分的结果评价,采用以软件模块化评估标准为依据的位置更新方式,每次的位置更新都更加接近最优的软件模块划分,最后得到软件模块的划分结果。提供了一种收敛速度快、稳定性好且划分效果好的软件模块划分方法,用于优化软件系统的结构。上述方案主要是利用粒子群算法对软件划分模块，同时根据模块的耦合性和内聚性来用一定的算法评估模块划分的合理性，并没有对风险进行评估。而本发明的软件的模块划分是一个前提，是以功能点为界限分割的，模块既可以是传统结构化系统中的有顺序执行语句组成的基础块，也可以表示面向对象软件系统中的对象，甚至是完成相对独立功能的组件。模块作为软件修复的最小单元，他们之间具有各种耦合关系，对某个模块的变更可能会影响到其他模块正常工作，通过模块之间的联系计算软件修复的风险变更。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种软件修复的变更风险分析方法及系统。

根据本发明提供的一种软件修复的变更风险分析方法，包括如下步骤：

模块划分步骤：根据软件功能将软件划为不同的模块，并确定修复软件涉及到的模块；

定义步骤：根据模块间的耦合度对模块的相关性进行定义，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M；

风险计算步骤：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化；

验证步骤：提出变更风险分析方法，根据计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。

优选地，所述模块划分步骤包括：

功能模块划分步骤：根据软件的功能，将软件分为不同的功能模块；

模块确定步骤：根据修改需求，确定软件修改涉及到的模块。

优选地，所述定义步骤包括：

计算模块间的相关矩阵

其中r_AB＝R[A·B]，表示模块A的更改与模块B的相关度；其中：R[A·B]＝∑α_in_i，其中α_i取值为{0，1，2}，若AφB，α_i＝0；若B→A，α_i＝1；若A×B，α_i＝2；n_i是对应于关联的更改位置数量，AφB表示A和B相互独立，B→A表示A和B功能相关，A×B表示A和B状态相关。

优选地，A和B的耦合性包括如下任一种：数据耦合、控制耦合、公共耦合、内容耦合。

优选地，所述风险计算步骤包括：

第一计算步骤：不考虑修复相关性，计算每个函数变更风险Risk(f_i)，其中f_i表示变更涉及到的模块；

第二计算步骤：利用模块相关矩阵M，计算每个函数变更的关联风险r_Risk(f_i)；

第三计算步骤：使用公式Risk(C_F)＝∑r_Risk(f_i)计算最终的变更风险。

优选地，Risk(f_i)＝α*ΔV+β*ΔF+γ*ΔD+δ*ΔC+μ*ΔP+∑Risk(b_n)，其中：ΔX＝Diff(X)*CRD(n)，(X取V，F，D，C，P)，Diff(X)是变更差异数，CRD(n)是变更风险的深度，∑Risk(b_n)是组成函数f_i最外层语句块的变更风险之和。

优选地，设在函数的最外层CRD＝1，进入条件语句块CRD的值增加1，进入循环语句块CRD的值增加3。

优选地，所述验证步骤包括：

判断步骤：判断Risk(C_F)是否大于可接受阈值，如否，直接部署C_F，否则进入关联模块验证步骤，C_F表示对故障F进行的变更；

关联模块验证步骤：对C_F关联的所有模块，选择FCRD最大的未验证的模块进行验证，如果该模块有其他关联模块，根据关联矩阵M中的相应值的大小依次验证；

重复步骤：重复关联模块验证步骤直到所有C_F关联模块都得到验证；

修正步骤：收集每个模块验证过程中的相关信息，并根据验证的强弱修正每个模块的FCRD；

重新计算步骤：根据修正后的FCRD重新计算Risk(C_F)，然后进入判断步骤。

优选地，每个模块验证过程中的相关信包括语句覆盖率和/或条件覆盖率。

根据本发明提供的一种软件修复的变更风险分析系统，包括：

模块划分单元：根据软件功能将软件划为不同的模块，并确定修复软件涉及到的模块；

定义单元：根据模块间的耦合度对模块的相关性进行定义，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M；

风险计算单元：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化；

验证单元：提出变更风险分析方法，根据计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明引入变更风险和变更风险密度的概念来对风险进行量化。

2、本发明提出软件修复后的验证，帮助程序开发人员在设计的过程中实时的判断和定位风险，保证软件修复的及时性和可靠性。

3、本发明能够帮助程序设计人员和开发人员理解风险的分布情况，制定合适的修复策略。

4、本发明定义了软件模块间的相关度的计算方式，提出了基于变更风险的验证策略，保证软件修复后的风险控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为软件修复的变更风险分析方法的步骤流程图。

图2为模块关联矩阵样例图。

图3为模块的变更风险密度表。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图3所示，根据本发明提供的一种软件修复的变更风险分析方法，主要包括软件模块的定义与划分，修复相关性的定义，修复风险的计算，基于变更风险的验证策略四个部分，具体的：

步骤1：在软件体系中，模块是完成软件功能的可管理的程序片断，软件系统中各模块间并不是完全相互独立的，他们之间具有各种耦合关系，对某个模块的变更可能会影响到其他模块正常工作。我们先根据功能对软件划分不同的模块，并确定一次软件修复涉及到的模块，方便后续对风险变更的定义。

步骤2：软件的修复会涉及到多个模块，根据模块间的耦合程度对模块的相关性进行定义，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M。

步骤3：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化。

步骤4：提出变更风险分析方法，根据步骤3计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。

其中，步骤1具体为：

1.1根据软件的功能，将软件分为不同的功能模块。

1.2根据修改需求，确定软件修改涉及到模块。

步骤2具体为：

2.1设软件P存在故障F，为描述方便，我们用C_F表示为修复故障F对软件所做的变更，用Risk(C_F)表示变更所带来的风险。

2.2根据模块间交换数据的情况，通常将耦合性分为4类：数据耦合、控制耦合、公共耦合和内容耦合。

以上4种耦合的耦合程度依次增强，如果C_F修改了某个模块A，则很可能会导致模块B错误，这称为C_F相关性，C_F相关性取决于模块间的耦合程度，对应于模块间的几种耦合性，将C_F相关性分为3类：相互独立，功能相关和状态相关。A和B相互独立记作：AφB；A和B功能相关记作：A→B；A和B状态相关记作：A×B。

2.3对于模块间的C_F相关性，需要一个确定的数值来对此衡量，有此引入C_F相关度的概念。

模块A的更改与模块B的相关程度称为C_F相关度R[A·B]。具体计算公式为R[A·B]＝∑α_in_i，其中α_i取值为{0，1，2}，具体地，若AφB，α_i＝0；若B→A，α_i＝1；若A×B，α_i＝2；n_i是对应于关联的更改位置数量；假设A和B公用3个全局变量，对A的变更涉及到其中的2个，则n_i＝2。特别地，对于模块A与其自身的相关程度，我们定义为无穷大，即R[A·A]＝∞。

2.4得出模块相关矩阵

其中r_ij＝R[i·j]。从R[i·j]的定义和计算公式可以看出，通常情况下R[i·j]和R[j·i]并不相等，因此M是一个非对称矩阵，并且对角线上的元素为∞。

步骤3具体为：

设C_F表示对故障F进行的变更，f₁，f₂，…，f_m是变更所涉及到的模块，要确定软件变更风险，需要以下步骤：

3.1.不考虑修复相关性，计算每个函数变更风险Risk(f_i)；

3.2.利用模块相关矩阵M，计算每个函数变更的关联风险r_Risk(f_i)；

3.3.使用公式Risk(C_F)＝∑r_Risk(f_i)计算最终的变更风险。

根据业界现有的计算方法，我们采用如下公式来计算Risk(f_i)：

Risk(f_i)＝α*ΔV+β*ΔF+γ*ΔD+δ*ΔC+μ*ΔP+∑Risk(b_n)

该式中对所有的ΔX(X取V，F，D，C，P)，ΔX＝Diff(X)*CRD(n)，Diff(X)是变更差异数，例如对于变量定义数V而言，Diff(V)就是软件修复所增加或修改的变量定义的总数，CRD(n)是变更风险的深度(Change Risk Depth)，本文设在函数的最外层CRD＝1，进入条件语句块CRD的值增加1，进入循环语句块CRD的值增加3，这样设置CRD是因为通常情况下，变更发生在较深的层次风险值会较大，变更循环语句中的元素较变更条件语句中的元素风险大。∑Risk(b_n)是组成函数f_i最外层语句块的变更风险之和。

步骤4具体包括：

Risk(C_F)可以为决策者就是否实施修复的问题提供总体上的参考信息，在计算Risk(C_F)过程中的相关信息，如相关矩阵M，函数变更风险密度FCRD等可以有效指导程序员进行修复后验证工作，本步骤提出一种验证策略，帮助程序开发人员评估软件修复变更风险的情况。

4.1.Risk(C_F)是否大于可接受阈值，如否，直接部署C_F，否则进入下一步；

4.2.对C_F关联的所有模块，选择FCRD最大的未验证的模块进行验证，如果该模块有其他关联模块，根据关联矩阵M中的相应值的大小依次验证；

4.3.重复4.2直到所有C_F关联模块都得到验证；

4.4.收集每个模块验证过程中的相关信息，如语句覆盖率、条件覆盖率等，并根据验证的强弱修正每个模块的FCRD；

4.5.根据修正后的FCRD重新计算Risk(C_F)，然后转4.1。

在该模块中，可接受阈值主要根据积累的历史信息获取，如可以分析以往软件修复的变更风险值与修复的可靠性、稳定性等对应关系；而对于修正每个模块的FCRD值主要根程序员本身对变更的理解程度和对验证的充分程度来完成的。

进一步的，在软件修复的过程中，通过对软件模块的划分，定位软件修改涉及到的模块，然后根据模块之间的耦合程度得到模块关联性矩阵，从而计算软件修复可能引起的风险变化。在程序开发人员研发的过程中，涉及到软件修复时，根据本文提出的验证策略，不断的去修改程序，从而保证软件修复的风险控制在一定大小之内，保证软件的稳定。本专利在前人研究的基础上，首先分析软件被修改的单元与其他单元的耦合情况，从而确定软件变更的关联矩阵，进一步的引入变更风险、变更风险密度等量化指标，基于这些信息制定快速有效的验证策略，使软件修复得以及时和可靠地实施，进而提高软件系统的可用性和可靠性。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

模块划分步骤：根据软件功能将软件划为不同的模块，并确定修复软件涉及到的模块；

定义步骤：根据模块间的耦合度对模块的相关性进行定义，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M；

风险计算步骤：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化；

验证步骤：提出变更风险分析方法，根据计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。

2.根据权利要求1所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，所述模块划分步骤包括：

功能模块划分步骤：根据软件的功能，将软件分为不同的功能模块；

模块确定步骤：根据修改需求，确定软件修改涉及到的模块。

3.根据权利要求1所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，所述定义步骤包括：

计算模块间的相关矩阵

其中r_AB＝R[A·B]，表示模块A的更改与模块B的相关度；其中：R[A·B]＝∑α_in_i，其中α_i取值为{0，1，2}，若AφB，α_i＝0；若B→A，α_i＝1；若A×B，α_i＝2；n_i是对应于关联的更改位置数量，AφB表示A和B相互独立，B→A表示A和B功能相关，A×B表示A和B状态相关。

4.根据权利要求3所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，A和B的耦合性包括如下任一种：数据耦合、控制耦合、公共耦合、内容耦合。

5.根据权利要求3所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，所述风险计算步骤包括：

第一计算步骤：不考虑修复相关性，计算每个函数变更风险Risk(f_i)，其中f_i表示变更涉及到的模块；

第二计算步骤：利用模块相关矩阵M，计算每个函数变更的关联风险r_Risk(f_i)；

第三计算步骤：使用公式Risk(C_F)＝∑r_Risk(f_i)计算最终的变更风险。

6.根据权利要求5所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，

Risk(f_i)＝α*ΔV+β*ΔF+γ*ΔD+δ*ΔC+μ*ΔP+∑Risk(b_n)，其中：

ΔX＝Diff(X)*CRD(n)，(X取V，F，D，C，P)，Diff(X)是变更差异数，CRD(n)是变更风险的深度，∑Risk(b_n)是组成函数f_i最外层语句块的变更风险之和。

7.根据权利要求6所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，设在函数的最外层CRD＝1，进入条件语句块CRD的值增加1，进入循环语句块CRD的值增加3。

8.根据权利要求6所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，所述验证步骤包括：

判断步骤：判断Risk(C_F)是否大于可接受阈值，如否，直接部署C_F，否则进入关联模块验证步骤，C_F表示对故障F进行的变更；

关联模块验证步骤：对C_F关联的所有模块，选择FCRD最大的未验证的模块进行验证，如果该模块有其他关联模块，根据关联矩阵M中的相应值的大小依次验证；

重复步骤：重复关联模块验证步骤直到所有C_F关联模块都得到验证；

修正步骤：收集每个模块验证过程中的相关信息，并根据验证的强弱修正每个模块的FCRD；

重新计算步骤：根据修正后的FCRD重新计算Risk(C_F)，然后进入判断步骤。

9.根据权利要求8所述的软件修复的变更风险分析方法，其特征在于，每个模块验证过程中的相关信包括语句覆盖率和/或条件覆盖率。

10.一种软件修复的变更风险分析系统，其特征在于，包括：

模块划分单元：根据软件功能将软件划为不同的模块，并确定修复软件涉及到的模块；

定义单元：根据模块间的耦合度对模块的相关性进行定义，并定义当一个模块的功能修改时，与其相关性不同的模块的风险变更的计算系数，得出模块间相关矩阵M；

风险计算单元：分析对软件进行变更时涉及到的模块，设计方法对变更风险进行量化；

验证单元：提出变更风险分析方法，根据计算出的变更风险，对软件的修复工作提供验证策略。

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