Programinės įrangos metrikos: techninio įsiskolinimo matavimas ir valdymas

Spartiame programinės įrangos kūrimo pasaulyje spaudimas greitai pristatyti kartais gali paskatinti piktnaudžiavimą ir kompromisus. Tai gali sukelti tai, kas žinoma kaip techninis įsiskolinimas: numatytos perdirbimo išlaidos, atsirandančios dėl to, kad dabar pasirenkamas lengvas sprendimas, o ne geresnis metodas, kuris užtruktų ilgiau. Kaip ir finansinis įsiskolinimas, techninis įsiskolinimas kaupia palūkanas, todėl vėliau jį ištaisyti tampa sunkiau ir brangiau. Veiksmingas techninio įsiskolinimo matavimas ir valdymas yra būtinas norint užtikrinti ilgalaikę bet kurio programinės įrangos projekto sveikatą, prižiūrimumą ir sėkmę. Šiame straipsnyje nagrinėjama techninio įsiskolinimo koncepcija, svarba ją matuoti taikant atitinkamas programinės įrangos metrikas ir praktinės strategijos, kaip efektyviai ją valdyti, ypač pasaulinėje kūrimo aplinkoje.

Kas yra techninis įsiskolinimas?

Techninis įsiskolinimas, kurį sugalvojo Wardas Cunninghamas, atspindi kompromisus, kuriuos kūrėjai daro rinkdamiesi paprastesnį, greitesnį sprendimą, o ne patikimesnį, ilgalaikį sprendimą. Tai ne visada blogai. Kartais techninio įsiskolinimo prisiėmimas yra strateginis sprendimas, leidžiantis komandai greitai išleisti produktą, surinkti vartotojų atsiliepimus ir pakartoti. Tačiau nekontroliuojamas techninis įsiskolinimas gali sniego gniūžtės principu, todėl padidėja kūrimo išlaidos, sumažėja judrumas ir padidėja defektų rizika.

Yra įvairių tipų techninio įsiskolinimo:

• Apgalvotas/Tikslingas įsiskolinimas: sąmoningas sprendimas naudoti ne idealų sprendimą, kad būtų įvykdytas terminas ar rinkos galimybė.
• Neatsargus/Netyčinis įsiskolinimas: kyla dėl nesupratimo ar patirties stokos, dėl kurios prasta kodo kokybė ar dizainas.
• Bit Rot: Kodas, kuris laikui bėgant blogėja dėl besikeičiančių technologijų, priežiūros stokos ar kintančių reikalavimų.

Kodėl reikia matuoti techninį įsiskolinimą?

Techninio įsiskolinimo matavimas yra būtinas dėl kelių priežasčių:

• Matomumas: aiškiai suprantama dabartinė kodo bazės būklė ir esamo techninio įsiskolinimo suma.
• Prioritetų nustatymas: padeda nustatyti prioritetus, kuriose kodo srityse reikia skirti dėmesį ir taisyti.
• Rizikos valdymas: nustato galimas rizikas, susijusias su techniniu įsiskolinimu, pvz., padidėjusį defektų skaičių arba saugumo pažeidžiamumą.
• Sprendimų priėmimas: informuoja sprendimus dėl to, ar reikia refaktoriuoti, perrašyti ar priimti esamą įsiskolinimo lygį.
• Komunikacija: palengvina komunikaciją tarp kūrėjų, projektų vadovų ir suinteresuotųjų šalių apie techninę projekto būklę.
• Progresas: leidžia komandoms stebėti savo pažangą mažinant techninį įsiskolinimą laikui bėgant.

Pagrindinės programinės įrangos metrikos techniniam įsiskolinimui matuoti

Techniniam įsiskolinimui kiekybiškai įvertinti ir stebėti galima naudoti kelias programinės įrangos metrikas. Šios metrikos suteikia įžvalgų apie skirtingus kodo kokybės, sudėtingumo ir prižiūrimumo aspektus.

1. Kodo aprėptis

Aprašymas: Matuoja kodo dalies, kurią apima automatiniai testai, procentą. Didelė kodo aprėptis rodo, kad didelė kodo bazės dalis yra išbandyta, todėl sumažėja neaptiktų klaidų rizika.

Interpretacija: Maža kodo aprėptis gali rodyti kodo sritis, kurios prastai išbandytos ir gali turėti paslėptų defektų. Siekite bent 80 % kodo aprėpties, bet stenkitės pasiekti didesnę aprėptį kritinėse programos srityse.

Pavyzdys: Modulis, atsakingas už finansinių operacijų tvarkymą, turėtų turėti labai didelę kodo aprėptį, kad būtų užtikrintas tikslumas ir išvengta klaidų.

2. Ciklinis sudėtingumas

Aprašymas: Matuoja kodo modulio sudėtingumą skaičiuojant linijinių nepriklausomų kelių per kodą skaičių. Didesnis ciklinis sudėtingumas rodo sudėtingesnį kodą, kurį sunkiau suprasti, išbandyti ir prižiūrėti.

Interpretacija: Moduliai su dideliu ciklinis sudėtingumu yra labiau linkę į klaidas ir reikalauja daugiau bandymų. Refaktoriuokite sudėtingus modulius, kad sumažintumėte jų sudėtingumą ir pagerintumėte skaitomumą. Paprastai priimtas slenkstis yra mažesnis nei 10 ciklinis sudėtingumas vienai funkcijai.

Pavyzdys: Sudėtingas verslo taisyklių variklis su daugybe įdėtų sąlygų ir ciklų greičiausiai turės didelį ciklinis sudėtingumą ir jį bus sunku derinti ir modifikuoti. Logikos suskaidymas į mažesnes, lengviau valdomas funkcijas gali pagerinti situaciją.

3. Kodo dubliavimas

Aprašymas: Matuoja dubliuoto kodo kiekį kodo bazėje. Kodo dubliavimas padidina priežiūros naštą ir klaidų atsiradimo riziką. Radus klaidą dubliuotame kode, ją reikia ištaisyti keliose vietose, o tai padidina klaidų tikimybę.

Interpretacija: Didelis kodo dubliavimosi lygis rodo refaktoriavimo ir kodo pakartotinio naudojimo poreikį. Nustatykite ir pašalinkite dubliuotą kodą kurdami pakartotinai naudojamus komponentus ar funkcijas. Kodo dubliavimui aptikti naudokite tokius įrankius kaip PMD arba CPD.

Pavyzdys: Nukopijavus ir įklijavus tą patį kodo bloką vartotojo įvesties tikrinimui keliose formose, atsiranda kodo dubliavimas. Sukūrę pakartotinai naudojamą patvirtinimo funkciją arba komponentą, galite pašalinti šį dubliavimą.

4. Kodo eilutės (LOC)

Aprašymas: Matuoja bendrą kodo eilučių skaičių projekte ar modulyje. Nors tai nėra tiesioginis techninio įsiskolinimo matas, LOC gali suteikti įžvalgų apie kodo bazės dydį ir sudėtingumą.

Interpretacija: Didelis LOC skaičius gali rodyti kodo refaktoriavimo ir modulizacijos poreikį. Mažesnius, lengviau valdomus modulius lengviau suprasti ir prižiūrėti. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip aukšto lygio projekto dydžio ir sudėtingumo rodiklis.

Pavyzdys: Viena funkcija, kurioje yra tūkstančiai kodo eilučių, greičiausiai yra per sudėtinga ir turėtų būti suskaidyta į mažesnes, lengviau valdomas funkcijas.

5. Prižiūrimumo indeksas

Aprašymas: Sudėtinis rodiklis, kuriame derinama keletas kitų metrikų, tokių kaip ciklinis sudėtingumas, LOC ir Halstead tūris, kad būtų pateiktas bendras kodo prižiūrimumo matas. Didesnis prižiūrimumo indeksas rodo daugiau prižiūrimo kodo.

Interpretacija: Žemas prižiūrimumo indeksas rodo, kad kodą sunku suprasti, modifikuoti ir išbandyti. Sutelkite dėmesį į sričių, kurios prisideda prie žemo balo, tobulinimą, pvz., sumažindami ciklinį sudėtingumą arba kodo dubliavimą.

Pavyzdys: Kodas su dideliu ciklinis sudėtingumu, dideliu kodo dubliavimu ir dideliu LOC skaičiumi greičiausiai turės žemą prižiūrimumo indeksą.

6. Klaidų/defektų skaičius

Aprašymas: Stebi klaidų ar defektų, rastų kode, skaičių. Didelis klaidų skaičius gali rodyti pagrindines problemas su kodo kokybe ir dizainu.

Interpretacija: Didelis klaidų skaičius gali rodyti, kad reikia atlikti išsamesnį testavimą, kodo peržiūrą arba refaktoriavimą. Ištirkite klaidų priežastis, kad nustatytumėte ir išspręstumėte pagrindines problemas. Klaidų skaičiaus tendencijos laikui bėgant gali būti naudingos vertinant bendrą programinės įrangos kokybę.

Pavyzdys: Modulis, kuris nuolat generuoja daug klaidų ataskaitų, gali reikalauti visiškai perrašyti arba perdaryti.

7. Kodo kvapai

Aprašymas: Euristinis galimų problemų kode rodiklis, pvz., ilgi metodai, didelės klasės arba dubliuotas kodas. Nors tai nėra tiesioginis matavimas, kodo kvapai gali nurodyti kodo sritis, kurios gali prisidėti prie techninio įsiskolinimo.

Interpretacija: Ištirkite ir spręskite kodo kvapus, kad pagerintumėte kodo kokybę ir prižiūrimumą. Refaktoriuokite kodą, kad pašalintumėte kvapus ir pagerintumėte bendrą dizainą. Pavyzdžiai yra:

• Ilga metodas: Metodas, kuris yra per ilgas ir sudėtingas.
• Didelė klasė: Klasė, turinti per daug atsakomybės.
• Dubliuotas kodas: Kodas, kuris kartojamas keliose vietose.
• Funkcijos pavydas: Metodas, kuris pasiekia kito objekto duomenis labiau nei jo paties duomenys.
• Dievo klasė: Klasė, kuri žino ar daro per daug.

Pavyzdys: Klasė su šimtais metodų ir dešimtimis laukų greičiausiai yra Dievo klasė ir turėtų būti suskaidyta į mažesnes, specializuotas klases.

8. Statinės analizės pažeidimai

Aprašymas: Skaičiuoja kodavimo standartų ir geriausios praktikos pažeidimų, kuriuos aptiko statinės analizės įrankiai, skaičių. Šie pažeidimai gali rodyti galimas kodo kokybės problemas ir saugumo pažeidžiamumą.

Interpretacija: Spręskite statinės analizės pažeidimus, kad pagerintumėte kodo kokybę, saugumą ir prižiūrimumą. Konfigūruokite statinės analizės įrankį, kad būtų įgyvendinti projekto specifiniai kodavimo standartai ir geriausia praktika. Pavyzdžiai yra pavadinimų konvencijų, nenaudojamų kintamųjų ar galimų nulinių žymeklių išimčių pažeidimai.

Pavyzdys: Statinės analizės įrankis gali pažymėti kintamąjį, kuris yra deklaruotas, bet niekada nenaudojamas, nurodydamas galimą negyvą kodą, kurį reikia pašalinti.

Įrankiai techniniam įsiskolinimui matuoti

Yra keli įrankiai, skirti techninio įsiskolinimo matavimo automatizavimui. Šie įrankiai gali analizuoti kodą, nustatyti galimas problemas ir generuoti ataskaitas apie kodo kokybę ir prižiūrimumą. Štai keletas populiarių parinkčių:

• SonarQube: Atvirojo kodo platforma nuolatinei kodo kokybės patikrai. Ji pateikia išsamias ataskaitas apie kodo kvapus, klaidas, pažeidžiamumą ir kodo aprėptį. „SonarQube“ integruojasi su įvairiomis kūrimo sistemomis ir IDE, todėl jį lengva įtraukti į kūrimo darbo eigą. Ji palaiko daugybę programavimo kalbų. Daugelis didelių korporacijų visame pasaulyje plačiai naudoja „SonarQube“, o jos bendruomenės palaikymas yra puikus.
• CAST: Komercinė programinės įrangos žvalgybos platforma, teikianti įžvalgų apie programinės įrangos programų architektūrą, kokybę ir saugumą. „CAST“ siūlo pažangias analizės galimybes ir gali nustatyti sudėtingas priklausomybes ir galimas rizikas. Ją dažnai naudoja didelės organizacijos, norėdamos valdyti sudėtingus programinės įrangos portfelius.
• PMD: Atvirojo kodo statinės analizės įrankis, galintis aptikti kodo kvapus, klaidas ir kodo dubliavimą „Java“, „JavaScript“ ir kitomis kalbomis. PMD yra labai pritaikomas ir gali būti integruotas į kūrimo sistemas ir IDE. Tai lengvas įrankis, idealus mažesniems projektams.
• ESLint: Populiarus statinės analizės įrankis, skirtas „JavaScript“ ir „TypeScript“. ESLint gali įgyvendinti kodavimo standartus, aptikti galimas klaidas ir pagerinti kodo kokybę. Jis yra labai konfigūruojamas ir gali būti integruotas į įvairias IDE ir kūrimo sistemas.
• Checkstyle: Atvirojo kodo statinės analizės įrankis, kuris įgyvendina kodavimo standartus ir geriausią praktiką „Java“ kode. „Checkstyle“ galima pritaikyti konkrečioms kodavimo taisyklėms įgyvendinti ir gali būti integruotas į kūrimo sistemas ir IDE.
• Understand: Komercinis statinės analizės įrankis, teikiantis išsamią informaciją apie kodo struktūrą, priklausomybes ir sudėtingumą. „Understand“ gali būti naudojamas galimoms problemoms nustatyti ir kodo kokybei pagerinti. Ypač galingas norint suprasti sudėtingas ir dideles senas sistemas.

Techninio įsiskolinimo valdymo strategijos

Veiksmingas techninio įsiskolinimo valdymas reikalauja iniciatyvaus požiūrio, apimančio visas suinteresuotąsias šalis. Štai kelios pagrindinės techninio įsiskolinimo valdymo strategijos:

1. Prioritetas Techninio įsiskolinimo taisymas

Ne visas techninis įsiskolinimas yra vienodas. Kai kurie techninio įsiskolinimo elementai kelia didesnę riziką projektui nei kiti. Prioritetas techninio įsiskolinimo taisymui pagal šiuos veiksnius:

• Poveikis: Galimas techninio įsiskolinimo poveikis projektui, pvz., padidėjęs defektų skaičius, sumažėjęs našumas arba saugumo pažeidžiamumas.
• Tikimybė: Tikimybė, kad techninis įsiskolinimas ateityje sukels problemų.
• Kaina: Techninio įsiskolinimo taisymo kaina.

Dėmesį sutelkite į techninio įsiskolinimo elementų, kurie turi didžiausią poveikį ir didžiausią tikimybę sukelti problemų, taisymą ir kurie gali būti ištaisyti už priimtiną kainą.

2. Techninio įsiskolinimo taisymo integravimas į kūrimo procesą

Techninio įsiskolinimo taisymas turėtų būti neatsiejama kūrimo proceso dalis, o ne pasekmė. Skirkite laiko ir išteklių techninio įsiskolinimo sprendimui kiekviename sprinte ar iteracijoje. Įtraukite techninio įsiskolinimo taisymą į kiekvienos užduoties ar vartotojo istorijos atlikimo apibrėžimą. Pavyzdžiui, „atlikimo apibrėžimas“ kodo pakeitimui gali apimti refaktoriavimą, siekiant sumažinti ciklinį sudėtingumą žemiau tam tikros ribos arba pašalinti kodo dubliavimą.

3. Agilios metodikos naudojimas

Agilios metodikos, pvz., Scrum ir Kanban, gali padėti valdyti techninį įsiskolinimą, skatinant iteracinį vystymą, nuolatinį tobulėjimą ir bendradarbiavimą. Agilios komandos gali naudoti sprintų apžvalgas ir retrospektyvas, kad nustatytų ir išspręstų techninį įsiskolinimą. Produkto savininkas gali įtraukti techninio įsiskolinimo taisymo užduotis į produkto atsilikimą ir nustatyti jiems prioritetus kartu su kitomis funkcijomis ir vartotojų istorijomis. Agilios metodikos dėmesys trumposioms iteracijoms ir nuolatiniam atsiliepimams leidžia dažnai įvertinti ir ištaisyti kaupiamą skolą.

4. Kodo peržiūrų atlikimas

Kodo peržiūros yra veiksmingas būdas nustatyti ir užkirsti kelią techniniam įsiskolinimui. Kodo peržiūrų metu kūrėjai gali nustatyti galimas kodo kokybės problemas, kodo kvapus ir kodavimo standartų pažeidimus. Kodo peržiūros taip pat gali padėti užtikrinti, kad kodas būtų gerai dokumentuotas ir lengvai suprantamas. Užtikrinkite, kad kodo peržiūros kontroliniai sąrašai aiškiai apimtų galimų techninio įsiskolinimo problemų patikrinimus.

5. Kodo analizės automatizavimas

Automatizuokite kodo analizę naudodami statinės analizės įrankius, kad nustatytumėte galimas problemas ir įdiegtumėte kodavimo standartus. Integruokite statinės analizės įrankį į kūrimo procesą, kad įsitikintumėte, jog visas kodas analizuojamas prieš įtraukiant jį į kodo bazę. Konfigūruokite įrankį, kad jis generuotų ataskaitas apie kodo kokybę ir techninį įsiskolinimą. Tokie įrankiai kaip SonarQube, PMD ir ESLint gali automatiškai nustatyti kodo kvapus, galimas klaidas ir saugumo pažeidžiamumą.

6. Reguliarus refaktoriavimas

Refaktoriavimas yra kodo vidinės struktūros gerinimo procesas nepakeičiant jo išorinio elgesio. Reguliarus refaktoriavimas gali padėti sumažinti techninį įsiskolinimą, pagerinti kodo kokybę ir padaryti kodą lengviau suprantamą ir prižiūrimą. Suplanuokite reguliarius refaktoriavimo sprintus ar iteracijas, kad išspręstumėte techninio įsiskolinimo elementus. Atlikite nedidelius, laipsniškus kodo pakeitimus ir kruopščiai išbandykite po kiekvieno pakeitimo.

7. Kodavimo standartų ir geriausios praktikos nustatymas

Nustatykite kodavimo standartus ir geriausią praktiką, kad paskatintumėte nuoseklią kodo kokybę ir sumažintumėte techninio įsiskolinimo atsiradimo tikimybę. Dokumentuokite kodavimo standartus ir geriausią praktiką ir padarykite juos lengvai prieinamus visiems kūrėjams. Naudokite statinės analizės įrankius kodavimo standartams ir geriausiai praktikai įgyvendinti. Dažniausių kodavimo standartų pavyzdžiai yra pavadinimų konvencijos, kodo formatavimas ir komentarų gairės.

8. Investavimas į mokymą ir švietimą

Pateikite kūrėjams mokymus ir švietimą apie programinės įrangos kūrimo geriausią praktiką, kodo kokybę ir techninio įsiskolinimo valdymą. Skatinkite kūrėjus neatsilikti nuo naujausių technologijų ir metodų. Investuokite į įrankius ir išteklius, kurie gali padėti kūrėjams pagerinti savo įgūdžius ir žinias. Organizuokite mokymus apie statinės analizės įrankių naudojimą, kodo peržiūros procesus ir refaktoriavimo metodus.

9. Techninio įsiskolinimo registro tvarkymas

Sukurkite ir tvarkykite techninio įsiskolinimo registrą, kad galėtumėte sekti visus nustatytus techninio įsiskolinimo elementus. Registre turėtų būti techninio įsiskolinimo elemento aprašymas, jo poveikis, jo tikimybė, jo taisymo kaina ir jo prioritetas. Reguliariai peržiūrėkite techninio įsiskolinimo registrą ir atnaujinkite jį, jei reikia. Šis registras leidžia geriau stebėti ir valdyti, neleidžiant pamiršti ar ignoruoti techninio įsiskolinimo. Tai taip pat palengvina komunikaciją su suinteresuotosiomis šalimis.

10. Pažangos stebėjimas ir sekimas

Stebėkite ir sekite pažangą mažinant techninį įsiskolinimą laikui bėgant. Naudokite programinės įrangos metrikas, kad įvertintumėte techninio įsiskolinimo taisymo pastangų poveikį. Generuokite ataskaitas apie kodo kokybę, sudėtingumą ir prižiūrimumą. Dalinkitės ataskaitomis su suinteresuotosiomis šalimis ir naudokite jas priimdami sprendimus. Pavyzdžiui, sekite kodo dubliavimo, ciklinio sudėtingumo arba statinės analizės pažeidimų skaičiaus sumažėjimą laikui bėgant.

Techninis įsiskolinimas pasaulinėse kūrimo komandose

Techninio įsiskolinimo valdymas pasaulinėse kūrimo komandose kelia unikalių iššūkių. Šie iššūkiai yra šie:

• Bendravimo barjerai: Kalbos ir kultūriniai skirtumai gali apsunkinti veiksmingą bendravimą apie techninį įsiskolinimą.
• Laiko juostų skirtumai: Laiko juostų skirtumai gali apsunkinti bendradarbiavimą atliekant kodo peržiūras ir refaktoriavimo darbus.
• Paskirstytas kodo nuosavybė: Kodo nuosavybė gali būti paskirstyta kelioms skirtingose vietose esančioms komandoms, todėl sunku priskirti atsakomybę už techninio įsiskolinimo taisymą.
• Nenuoseklūs kodavimo standartai: Skirtingos komandos gali turėti skirtingus kodavimo standartus ir geriausią praktiką, o tai lemia kodo kokybės neatitikimus.

Norėdamos įveikti šiuos iššūkius, pasaulinės kūrimo komandos turėtų:

• Nustatyti aiškius ryšių kanalus: Naudokite įrankius ir procesus, kurie palengvina ryšį tarp komandos narių, pvz., vaizdo konferencijas, greituosius pranešimus ir bendrus dokumentus.
• Standartizuoti kodavimo standartus ir geriausią praktiką: Nustatykite bendrą kodavimo standartų ir geriausios praktikos rinkinį, kurio privalo laikytis visos komandos.
• Naudoti bendrus įrankius ir platformas: Naudokite bendrus įrankius ir platformas kodo analizei, kodo peržiūroms ir problemų sekimui.
• Atlikti reguliarias tarpkomandines kodo peržiūras: Atlikite reguliarias tarpkomandines kodo peržiūras, kad užtikrintumėte kodo kokybę ir nuoseklumą.
• Palaikyti bendradarbiavimo ir žinių dalijimosi kultūrą: Skatinkite komandos narius dalytis savo žiniomis ir patirtimi vieni su kitais.

Išvada

Techninio įsiskolinimo matavimas ir valdymas yra būtinas norint užtikrinti ilgalaikę programinės įrangos projektų sveikatą, prižiūrimumą ir sėkmę. Naudodamos pagrindines programinės įrangos metrikas, tokias kaip kodo aprėptis, ciklinis sudėtingumas, kodo dubliavimas ir prižiūrimumo indeksas, komandos gali aiškiai suprasti techninį įsiskolinimą, esantį jų kodo bazėje. Tokie įrankiai kaip SonarQube, CAST ir PMD gali automatizuoti matavimo procesą ir pateikti išsamias kodo kokybės ataskaitas. Techninio įsiskolinimo valdymo strategijos apima prioritetinių taisymo pastangų nustatymą, taisymo integravimą į kūrimo procesą, agilių metodikų naudojimą, kodo peržiūrų atlikimą, kodo analizės automatizavimą, reguliarų refaktoriavimą, kodavimo standartų nustatymą ir investavimą į mokymus. Pasaulinėms kūrimo komandoms labai svarbu spręsti komunikacijos barjerus, standartizuoti kodavimo standartus ir skatinti bendradarbiavimą, kad būtų galima veiksmingai valdyti techninį įsiskolinimą. Proaktyviai matuodamos ir valdydamos techninį įsiskolinimą, komandos gali sumažinti kūrimo išlaidas, pagerinti judrumą ir pateikti aukštos kokybės programinę įrangą, atitinkančią jų vartotojų poreikius.