软件缺陷预测技术研究进展

随着软件规模的扩大和复杂度的不断提高,软件的质量问题成为关注的焦点,软件缺陷是软件质量的对立面,威胁着软件质量,如何在软件开发的早期挖掘出缺陷模块成为一个亟需解决的问题.软件缺陷预测通过挖掘软件历史仓库,设计出与缺陷相关的内在度量元,然后借助机器学习等方法来提前发现与锁定缺陷模块,从而合理地分配有限的资源.因此,软件缺陷预测是软件质量保证的重要途径之一,近年来已成为软件工程中一个非常重要的研究课题.汇总近8年（2010年~2017年）国内外的缺陷预测技术的研究成果,并以缺陷预测的形式为主线进行分析,首先介绍了软件缺陷预测模型的框架;然后从软件缺陷数据集、构建模型的方法及评价指标这3个方面对已有的研究工作进行分类归纳和比较;最后探讨了软件缺陷预测的未来可能的研究方向、机遇和挑战.     

软件缺陷分类的研究

软件缺陷分类是缺陷管理的基础,是预防缺陷的有力支持工具.阐述了缺陷的概念、危害以及对软件缺陷分类的必要性,对各种软件分类方法进行了深入分析和研究,比较了各类分类方法的优缺点以及正交缺陷分类的使用情况,在正交缺陷分类标准的基础上制定出适合本软件组织自身情况的软件缺陷分类方法,最后对软件缺陷分类意义进行了总结.     

即时软件缺陷预测研究进展

软件缺陷预测一直是软件工程研究中最活跃的领域之一,研究人员己经提出了大量的缺陷预测技术,根据预测粒度不同,主要包括模块级、文件级和变更级（change-level）缺陷预测.其中,变更级缺陷预测旨在于开发者提交代码时,对其引入的代码是否存在缺陷进行预测,因此又被称作即时（just-in-time）缺陷预测.近年来,即时缺陷预测技术由于其即时性、细粒度等优势,成为缺陷预测领域的研究热点,取得了一系列研究成果;同时也在数据标注、特征提取、模型评估等环节面临诸多挑战,迫切需要更先进、统一的理论指导和技术支撑.鉴于此,从即时缺陷预测技术的数据标注、特征提取和模型评估等方面对近年来即时缺陷预测研究进展进行梳理和总结.主要内容包括：（1）归类并梳理了即时缺陷预测模型构建中数据标注常用方法及其优缺点;（2）对即时缺陷预测的特征类型和计算方法进行了详细分类和总结;（3）总结并归类现有模型构建技术;（4）总结了模型评估中使用的实验验证方法与性能评估指标;（5）归纳出了即时缺陷预测技术的关键问题;（6）最后展望了即时缺陷预测的未来发展.     

软件缺陷度量与分析技术研究

软件能力成熟度模型第4级中要求在项目中定量管理,建立组织级过程,构成完整的量化管理,采用统计或其它定量方法管理软件过程,并通过对过程中出现的方法、技术等问题进行因果分析和寻找解决方案[1]。在仔细研究了现有的缺陷度量分类方法和分析指标后,通过运用缺陷数据分析方法,在开发过程中运用缺陷分析的结果,可以采取合适的对策尽早发现和消除存在的缺陷,以提高软件产品的开发质量和成功率。     

软件缺陷分类和分析研究

缺陷是软件产品的固有成分,如何管理、减少和预防缺陷,对于提高软件质量、降低软件成本具有重要的意义.从缺陷分类和缺陷分析两个方面介绍了软件缺陷研究的现状,对比、分析了各种缺陷分类方法的优势和不足,总结了缺陷分析的主要研究方向及其研究方法,最后对缺陷研究方法的选择进行了讨论.     

基于生命周期的软件缺陷预测技术

为保证软件可靠性和软件质量,在基于软件开发周期的基础上,提出了一种利用PCA-BP模糊神经网络的软件缺陷预计方法.针对影响软件可靠性的各种因素,依据相关的标准,结合工程实践,选取了影响软件可靠性的度量元.收集了实际工程中的一类飞行控制软件的度量数据,利用提出的模型进行缺陷预测,并将预测结果与传统的BP神经网络模型计算的结果进行了对比.对比结果表明,与基于BP神经网络的预测方法相比较,结合了主成分分析方法的PCA-BP神经网络预测方法具有更快的收敛速度和更高的预测准确度.     

结合多元度量指标软件缺陷预测研究进展

软件缺陷预测可帮助开发人员提前预测缺陷程序,合理分配有限的测试资源。软件缺陷预测的准确度不仅依赖于预测方法的选择,更依赖于软件的度量指标。因此,结合多元度量指标进行软件缺陷预测已成为当前的研究热点。从度量指标出发,对传统度量指标、多元度量指标以及结合多元度量指标的缺陷预测的研究进展进行了系统介绍。主要工作包含：介绍了传统的代码和过程度量指标、基于传统度量指标的软件缺陷预测模型以及影响数据质量的因素;阐述了语义结构度量指标;分析列举了当前用于软件缺陷预测的评价指标;结合预测粒度、传统度量指标、语义结构度量指标、跨项目软件缺陷预测对多元度量指标软件缺陷预测未来的研究趋势进行了展望。     

开源软件缺陷预测方法综述

开源软件缺陷预测通过挖掘软件历史仓库的数据,利用与软件缺陷相关的度量元或源代码本身的语法语义特征,借助机器学习或深度学习方法提前发现软件缺陷,从而减少软件修复成本并提高产品质量. 漏洞预测则通过挖掘软件实例存储库来提取和标记代码模块,预测新的代码实例是否含有漏洞,减少漏洞发现和修复的成本. 通过对2000年至2022年12月软件缺陷预测研究领域的相关文献调研,以机器学习和深度学习为切入点,梳理了基于软件度量和基于语法语义的预测模型. 基于这2类模型,分析了软件缺陷预测和漏洞预测之间的区别和联系,并针对数据集来源与处理、代码向量的表征方法、预训练模型的提高、深度学习模型的探索、细粒度预测技术、软件缺陷预测和漏洞预测模型迁移六大前沿热点问题进行了详尽分析,最后指出了软件缺陷预测未来的发展方向.     

基于CMMI的软件缺陷度量

软件缺陷度量是提高软件质量,进行软件过程评估的重要手段。把软件度量的相关技术应用到软件缺陷管理中,根据CMMI的度量与分析框架,并结合GQIM度量方法,提出基于CMMI的软件缺陷度量模型。该模型可以指导软件企业实施软件缺陷度量,达到更高的软件能力成熟度等级。     

静态软件缺陷预测方法研究

静态软件缺陷预测是软件工程数据挖掘领域中的一个研究热点.通过分析软件代码或开发过程,设计出与软件缺陷相关的度量元;随后,通过挖掘软件历史仓库来创建缺陷预测数据集,旨在构建出缺陷预测模型,以预测出被测项目内的潜在缺陷程序模块,最终达到优化测试资源分配和提高软件产品质量的目的.对近些年来国内外学者在该研究领域取得的成果进行了系统的总结.首先,给出了研究框架并识别出了影响缺陷预测性能的3个重要影响因素:度量元的设定、缺陷预测模型的构建方法和缺陷预测数据集的相关问题;接着,依次总结了这3个影响因素的已有研究成果;随后,总结了一类特殊的软件缺陷预测问题(即,基于代码修改的缺陷预测)的已有研究工作;最后,对未来研究可能面临的挑战进行了展望.     

基于ODC的软件缺陷度量研究

从正交缺陷分类(orthogonal defect classification,ODC)出发,介绍在缺陷度量前需要收集的缺陷数据信息,阐述了缺陷属性的具体分类,然后从单维度和多维度两个角度介绍了如何利用ODC的缺陷属性进行度量分析,并给出了软件组织应用ODC的流程,最后提供了正交缺陷分类方法的应用实例,为缺陷度量的应用研究提供了一种思路。     

基于缺陷的软件可靠性度量方法研究

针对软件可靠性度量研究中的一些问题,提出了以缺陷度量为软件可靠性度量的一种方法。首先将缺陷度量方法按照软件度量的一般方法进行研究和探讨;其次,以正交缺陷为基础,提出了定量的缺陷统计方法,这种方法能够更好地描述缺陷的性质,对相关信息可进行分类统计、分析,为过程改进提供依据;最后,提出了一些定性的缺陷分析方法,可充分挖掘缺陷的潜在信息。按照软件度量的步骤,通过定性和定量相结合的方法,可以很好地度量软件可靠性,并实时提高软件可靠性。     

基于概率的无监督缺陷预测方法

软件缺陷预测能够提高软件开发和测试的效率,保障软件质量。无监督缺陷预测方法具有不需要标签数据的特点,从而能够快速应用于工程实践中。提出了基于概率的无监督缺陷预测方法—PCLA,将度量元值与阈值的差值映射为概率,使用概率评估类存在缺陷的可能性,然后再通过聚类和标记来完成缺陷预测,以解决现有无监督方法直接根据阈值判断时对阈值比较敏感而引起的信息丢失问题。将PCLA方法应用在NetGen和Relink两组数据集,共7个软件项目上,实验结果表明PCLA方法在查全率、查准率、F-measure上相对现有无监督方法分别平均提升4.1%、2.52%、3.14%。     

一种基于主题模型的软件缺陷预测技术研究

软件缺陷预测通常针对代码表面特征训练预测模型并对新样本进行预测,忽视了代码背后隐藏的不同技术方面和主题,从而导致预测不准确。针对这种问题,提出了一种基于主题模型的软件缺陷预测方法。将软件代码库视为不同技术方面和主题的集合,不同的主题或技术方面有不同的缺陷倾向。采用LDA主题模型对不同主题及其缺陷倾向进行建模,根据建模结果计算主题度量,并将传统度量方式和主题度量结合进行模型训练和预测。实验结果显示,该方法相对传统的软件缺陷预测技术有高的准确性,并且可以在软件演化中保证模型相对稳定,可以适用于各种缺陷预测任务。     

面向程序自动修复的缺陷分类方法研究*

程序自动修复是近年软件工程的研究热点,但其发展难以满足工业应用的要求。分析了自动修复技术的局限性,引入了缺陷分类的思想,并与正交缺陷分类方法相结合,提出了面向软件自动修复的缺陷分类方法(APRDC)。基于APRDC提出了自动修复技术集成的思想。实验中将基于APRDC与基于随机的自动修复技术集成工具作了比较。实验结果表明基于APRDC方法的自动修复技术的集成提高了修复效果,同时也表明了APRDC方法的有效性。     

航空机载软件缺陷分类方法研究及应用

分析现有软件缺陷分类方法,针对现有缺陷分类方法不能完全适用于航空机载软件缺陷管理的问题,结合机载软件研制阶段和特点,以现有软件缺陷分类方法为基础,综合考虑缺陷度量分析的要求,提出一种符合航空机载软件研制特点的缺陷分类方法,并给出了“缺陷类别”详细的分类.将其应用于实际软件研制过程中,应用结果表明,该方法满足机载软件缺陷分类原则.     

代码坏味研究综述

代码坏味(code smells)是低质量的急需重构的代码片段.代码坏味是软件工程领域的一个研究热点,并且相关研究方向众多、时间跨度大、研究成果丰富.为梳理相关研究思路和研究成果、分析研究热点并预判未来研究方向,对1990年至2020年6月间发表的代码坏味相关的339篇论文进行了系统地分析和归类,对代码坏味的发展趋势进行了分析与统计,量化揭示了相关研究的主流与热点.揭示了学术界关注的关键代码坏味,并研究了工业界与学术界的关注点的差异及其影响.