Lack of time during planning stages leads to overlooking some small but crucial details in software design projects. These points cause major problems later on along the life of the project. In order to avoid facing with many problems during maintenance phase, it is becoming much more important to measure the quality of the software projects. For this reason, in this study, the quality of the software projects is measured and a ranking of the most important criteria is provided by a case study. Because of the ease of access to perform the sample work, 16 object-oriented open
source software was selected and the code complexity analysis of these software was performed.
The software quality criteria of Chidamber and Kemerer (CK) were used to measure the qualities of the software projects and the values of these criteria were determined by the “Understand” code analysis tool.
It was determined that the obtained values exceeded the threshold values stated in the literature. These frequencies of CK software quality criteria exceeding the threshold value in 16 open source software projects were examined and the importance ranks were determined with SPSS statistical analysis tool and the results were given.
When the results are evaluated, the most important criteria to be considered in the source code are Lack of Cohesion in Methods (LCOM), Coupling between Object Classes (CBO), Depth of Inherence Tree (DIT), Weighted Methods per Class (WMC) Class) and NOC (Number of Children), respectively. 1
Gelişen teknoloji ile birlikte yüksek işlem gücüne sahip bilgisayar donanımları düşük maliyetlerle üretilebilmektedir. Bu durum beraberinde daha kapsamlı yazılım ihtiyaları, daha büyük yazılım projeleri ve bu projeleri yürüten kalabalık ekipler getirmektedir.
Bir yazılım projesinin büyümesi demek; bakım-onarım masrafları, proje maliyeti,
yazılım geliştirme zamanı vb. gibi değişkenlerin de büyümesi demektir. Eğer proje
yönetim süreci doğru yürütülmezse, günümüzde olduğu gibi pek çok yazılım
projesinin başarısızlıkla sonuçlandığı görülecektir. Kullanılamayan, müşteriler tarafından
reddedilen, proje iptaliyle sonuçlanan, yüksek bakım-onarım maliyeti gerektiren
yazılımların ülke ekonomisine verdiği zararlar da göz ardı edilemeyecek kadar büyük
olabilmektedir. Örnek olarak, 2002 yılı verilerine göre başarısız olan yazılımların
Amerikan ekonomisine yıllık zararı yaklaşık 59 Milyar $ olmuştur [
Yazılım kalitesinin ölçülmesi ile; yazılımın müşteri ihtiyaçlarına ne kadar hizmet edebildiği, geliştirici açısından yazılımın kolay anlaşılırlığı ve müdahale edilebilirliği, yazılımın yapısal kalitesi, arzu edilen kalitenin elde edilebilmesi için maliyet-fiyat dengesinin orantısı gibi anahtar faktörler projenin erken safhalarında değerlendirilebilir ve gerekli önlemler alınabilir.
Büyük yazılım projelerinde kod satırının, metot, sınıf, obje ve değişkenin tek tek takibinin ve kontrolünün kısa sürede yapılması güçtür. Bu ölçümleri çok kısa sürelerde gerçekleştirebilen çok sayıda ve çeşitte kod analiz araçları bulunmaktadır.
Bu çalışmada ilgili alanda daha önce yapılan çalışmalar incelenmiş, Java programlama dilinde yazılmış olan “Uluslararası Uzay ve Havacılık” sektörüne ait açık kaynak kodlu 16 adet nesne-yönelimli yazılımın kalite ölçümleri “Understand” statik kod analiz aracı yardımıyla yapılarak ilgili metrik değerleri incelenmiştir. Elde edilen değerler yorumlanmıştır.
Çalışmanın 2. bölümünde literatür araştırmasına yer verilmiş, bölüm 3‟te örnek olay incelemesi için kullanılan projelerden bahsedilerek eşik değerleri hesaplanmış ve son olarak da bölüm 4 „te elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. 2
İlgili Çalışmalar
Yazılım kalitesini kalite özelliği ve kalite ölçütü olmak üzere iki ana başlık altında
inceleyecek olursak, literatürde yaygın olarak kullanılan ISO 9126 uluslararası kalite
standardının kalite gereksinimleri ve bu gereksinimler için tanımlanan kalite
özellikleri Tablo 1‟de verilmiştir [
Tablo 1. ISO 9126 Kalite Standardı için Kalite Gereksinimleri ve Kalite Özellikleri Kalite Gereksinimleri İşlevsellik Güvenilirlik Kullanılabilirlik Verimlilik Bakım Taşınabilirlik
Kalite Özellikleri Uygunluk, Doğruluk, Güvenlik vb.
Olgunluk, Hata toleransı vb.
Anlaşılabilirlik, Öğrenilebilirlik vb.
Kaynak Kullanımı vb.
Test Edilebilirlik, Sağlamlık vb.
Uyumluluk, Değiştirilebilirlik vb.
Bu gereksinimlere göre ölçümler yapabilmek için, yazılım alanında çalışan insanlar ölçüt kümeleri ortaya sunmuşlar. Bu kümeler statik ve dinamik olarak iki gruba ayrılabilmektedir. Statik metrikler yazılımın yapısıyla, dinamik metrikler ise yazılımın çalışma anındaki verileriyle ilgilidir.
Statik metrik kümelerinden en sık kullanılanlar arasında; ilk olarak 1974 yılında
yazılım karmaşıklığını ölçmek amacıyla Thomas McCabe tarafından kendi adını
verdiği McCabe Complexity Metric Suite öne sürülmüştür [
Bu çalışmada, nesne yönelimli yazılımların kalıtım derinliği, sınıflar arası cohesion ve coupling durumu, sınıflara ait metot sayıları ve bu metotların başka sınıflardan çağırılma durumlarını daha etkili ölçebilme kabiliyetinden dolayı CK Metrikleri seçilmiş olup Java programlama dilinde yazılmış 16 açık kaynak kodlu proje, 6 adet CK metriği ile Understand kod analiz aracı kullanılarak ölçülmüştür.
Ancak literatürde bu ölçümler yapıldıktan sonra farklı farklı eşik değerleri
üzerinden değerlendirmeler yapıldığı görülmüştür. Yine literatür araştırmalarında çalışılan
projeye göre özel eşik değerleri hesaplamanın daha uygun olduğu görüşü daha
geçerlidir [
Örnek Olay İncelemesi Çalışma için güvenilirlik seviyesinin yüksek olacağı düşünüldüğünden “uzay ve havacılık” alanındaki projeler seçilmiştir. NASA, ESA ve SpaceX açık kaynak kodlu, JAVA programlama dilinde yazılmış nesne-yönelimli ve orta ölçekli yazılımlardır.
Bu yazılımlar, kuruluşun kendi sitesinden herkes tarafından erişilebilen yazılım
kütüphanesi üzerinden [
Tablo 2. Açık Kaynak Kodlu JAVA projeleri Proje CCSDS_MO_GraphicalEditor CCSDS_MO_TESTBEDS CCSDS_MO_TRANS GUSTO nmf-core NMF_MISSION_OPS-SAT NMF_MISSION_SOFTWARE_SI CCDD 11K 25K 14K 13K 30K 32K 12K 75K KLOC
Proje
KLOC
DAVEtools-master 15K
DERT-master 42K
FEI-master 63K
JavaGenes 32K
jpf-core-master 114K
symbc-master 199K
mct-master 124K
SpaceLaunchNow-Android-master 25K
Bu çalışmada kullanılan yazılım projelerinin analizi “Understand” statik kod analizi
aracıyla gerçekleştirilmiştir. Scientific Tools INC. tarafından geliştirilen yazılım,
kaynak kodunu analiz ederek kod hakkında; detaylı metrik raporu, akış diyagramı
grafikleri, detaylı bağımlılık analizi gibi önemli bilgileri çıktı olarak sunmaktadır [
CK Metrikleri için Eşik-Değer Üretimi CK Metrikleri için çeşitli çalışmalarda çeşitli eşik-değerleri önerilmiştir. Tablo 3‟te bu değerlerden sık kullanılanlar gösterilmektedir.
Tablo 3. CK Metrik Eşik Değerleri
İlişkili Çalışmalar
[
LCOM
3
1
Düşük
20
Düşük
Tablo 3‟te görüldüğü gibi herkes tarafından kabul gören sabit bir eşik değer
bulabilmek çok güçtür ve CK Metrikleri için proje bazlı eşik-değer üretilmesi tavsiye
edilmiştir. Statik kod analiz aracından elde edilen metrik sonuçları için, her bir metriğin
sınıflara göre ölçüm değerlerinin ortalaması ve standart sapması bulunup toplanarak
ilgili proje için bir eşik değer türetmek bir yöntem olarak kabul edilebilmektedir [
T = μ + Ω (1) Bu çalışmada tek bir proje yerine 16 adet yazılım projesi bulunduğundan, 16 proje için bulunan eşik değerlere yukarıdaki μ + Ω işlemi tekrar yapılarak genel bir eşikdeğer kümesi oluşturulmuştur. Elde edilen değerler Tablo 3 ile birleştirilerek Tablo 4‟te tekrar verilmiştir (Understand aracında LCOM değerleri yüzdelik olarak verildiği için tabloda da yüzdelik eşik değer kullanılmıştır).
Tablo 4. 16 Proje için CK Metrik Eşik Değerleri
İlişkili Çalışmalar
[
LCOM 3 1 Düşük 20 Düşük %86,8 Tablo 5‟e göre özellikle “High-Cohesion & Low Coupling” kuralına dikkat edilmesi gerektiği sonucuna varılabilmektedir.
Bu çalışmada projelerin geneli üzerinden DIT eşik değeri 2.9 olarak belirlenmiştir. Ancak kalıtım derinliği için genelde kullanılan 4-6 aralığında bir değer alınsa idi büyük oranda tüm projelerde DIT metrik değerini ihlal eden sınıf olmayacak idi. İncelenen 16 projenin tamamında DIT değeri çok nadiren 5 değerlerine çıkmakla birlikte, genelde 5‟in altında gözlemlenmiştir. Proje bazlı 2.9 DIT eşik değerimizden kaynaklı frekans aşımını bu noktada göz ardı edilebileceği düşünülmektedir.
RFC ve WMC metrikleri için de yine proje bazlı çok farklı büyüklüklerde eşik değerler alabildiği Tablo 4‟te görülebilmektedir. 16 projeden elde ettiğimiz RFC ve WMC eşik değerlerinin genel olarak çok fazla aşılmadığı da Tablo 5‟te görülebilmektedir. Bazı tekil projeler yüksek aşım frekansına sahiptirler ve bu durum projeye özgü olarak değerlendirilebilir.
Yukarıdaki istisnai durumlar LCOM ve CBO için geçerli değildir. Bu nedenle cohesion ve coupling metrikleri daha önemli kabul edilebilir. Tablo 5‟teki oranlar ve istisnai durumlar incelendiğinde metriklerin önem sıraları; LCOM, CBO, DIT, WMC, RFC ve NOC olacak şekilde sıralanabilmektedir. 4
Bu çalışmada yazılım projelerinin kalitesini ölçerek en çok dikkat edilmesi gereken ölçütlerin sıralanması örnek bir olay incelemesi ile sağlanmıştır. Örnek çalışmayı gerçekleştirebilmek için erişim kolaylığı nedeniyle 16 adet nesne yönelimli açık kaynak kodlu yazılım seçilmiş ve bu yazılımların kod karmaşıklık analizi yapılmıştır.
Yazılım projelerinin kalitelerini ölçmek için Chidamber and Kemerer‟in (CK) yazılım kalite ölçütleri kullanılmış olup bu ölçütlerin değerleri “Understand” kod analiz aracı ile belirlenmiştir.
Sonuçlar değerlendirildiğinde yazılan kaynak kodda en dikkat edilmesi gereken ölçütlerin sıralaması LCOM (Lack of Cohesion in Methods), CBO (Coupling between Object Classes), DIT (Depth of Inheritence Tree), WMC (Weighted Methods per Class), RFC (Response for a Class) ve NOC (Number of Children) şeklinde olmuştur.
Yazılım geliştiriciler ve proje yöneticileri kod yazım esnasında en çok hata yapılan kısımları bildikleri takdirde erken safhada önlem alınmasının maddi manevi proje başarısını etkileyeceği düşünüldüğünden bu çalışmanın araştırmacılara yol göstereceği düşünülmekte olup, ileride yapılacak çalışmalarda proje sayısı artırılıp daha kapsamlı istatistiki çalışmalar yapılarak elde edilen veriler değerlendirilecektir.