关于代码质量度量和分析的一些总结

2023-12-12
福建
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最近团队做 CMMI3 认证，这期间涉及到了代码质量度量。花了点时间做了总结，分享给大家。

先看一张整体的图，然后逐个指标展开说明。

一、单元测试覆盖率

单元测试覆盖率（Coverage）是一个度量单元测试覆盖了多少代码的指标。它是一种衡量测试质量的方法，用来指示我们的测试用例覆盖了代码的多大部分。覆盖率的计算方式通常包括以下几种：行覆盖率（Line Coverage）：测试覆盖了多少代码行。分支覆盖率（Branch Coverage）：测试覆盖了多少 if、switch 等决策点的所有可能路径。函数覆盖率（Function Coverage）：测试覆盖了多少个函数或方法。语句覆盖率（Statement Coverage）：测试覆盖了多少个语句。覆盖率越高，表示的测试用例覆盖的代码越全面，代码的质量可能越好。但是，这并不意味着覆盖率 100%就一定没有问题，因为覆盖率只是告诉我们测试了哪些代码，而不是告诉我们测试的质量如何。另外，有些代码可能很难达到高覆盖率，例如异常处理代码等。一般来说，覆盖率应该尽可能的高，一般认为 80%是一个比较好的目标。

二、代码复杂度

Cyclomatic Complexity（圈复杂度）和 Cognitive Complexity（认知复杂度）都是软件度量中的复杂度度量指标。其中：

1. Cyclomatic Complexity 圈复杂度在数量上表现为代码独立执行路径条数。例如，每个“if”语句就会添加了一条额外的代码路径。圈复杂度越高，程序代码的判断逻辑就越复杂。此外，路径越多，就需要编写更多的测试用例来实现更高的代码覆盖率。每个函数的平均圈复杂度是一个指标，可以比较程序之间的复杂性。圈复杂度在一定程度上展示了程序代码的“可维护性”。

2. Cognitive Complexity（认知复杂度）是 SonarQube 提出的一种新的复杂度度量方法，它试图量化代码对人类理解的难度，而不仅仅是代码的结构复杂度。认知复杂度的计算考虑了程序的结构复杂度（如循环、判断分支等），以及程序的可读性（如代码的冗余性、是否遵守最佳实践等）。例如，一个包含嵌套循环和条件判断的函数，其认知复杂度会高于只包含顺序执行代码的函数。另一个例子是，使用了难以理解的短变量名或者包含冗长的函数和类，这些都会增加代码的认知复杂度。

三、代码重复度

代码重复度是指在代码库中有多少代码是重复的，也就是相似或完全相同的代码块出现的次数。

1. 代码重复通常是由于复制和粘贴编程（也称为“剪贴板编程”）导致的，这种情况下，开发人员可能会复制一个函数或一段代码，然后稍作修改以满足新的需求。虽然这种方法可以快速解决问题，但它通常会导致维护困难和错误的增加。如果在原始代码中发现了一个错误，那么所有复制的代码都需要进行相同的修复。。代码重复度 = (重复的代码行数 / 总代码行数) * 100% 这个比例越高，表示代码重复的程度越严重。在防止代码重复方面，通常的最佳做法是使用函数或类来封装重复的代码，并在需要的地方调用这些函数或类。这样，如果需要修改代码，只需要在一个地方进行修改，而不需要在多个地方进行相同的修改。

四、代码坏味道

"Code Smells"或"代码坏味道"是一种代码质量度量，用来形容那些在代码中可能存在问题的代码片段。它并不一定表示代码有错误，而是表示代码的设计可能存在问题，这些问题可能会使得代码难以理解、难以维护、难以修改。

以下是一些常见的代码坏味道的例子：

复杂的条件逻辑：如果一个函数或方法中存在过多的 if/else 或 switch 语句，可能表示这个函数或方法承担了过多的责任，需要进行重构。

长方法：一个方法过长，可能难以理解和维护。一般来说，一个好的方法应该只做一件事情，并且做得好。

重复的代码：如同前面提到的代码重复度，代码重复是一种常见的代码坏味道，应该通过提取函数或类来消除。

神秘命名：如果变量、函数或类的命名不清楚，可能会导致理解和维护的困难。好的命名应该清晰表达其目的和用途。过大的类或模块：如果一个类或模块过大，可能表示它承担了过多的责任，需要进行分解。

五、安全漏洞

Vulnerabilities 或称为安全漏洞，是指在代码中可能存在的安全风险。这些风险可能被攻击者利用，从而对系统的数据和功能构成威胁。

SQL 注入：如果代码中直接拼接 SQL 语句，而没有对用户输入进行适当的处理，那么攻击者可能会通过输入恶意数据来篡改 SQL 语句，从而进行非法查询或修改数据。

跨站脚本（XSS）：如果网站直接输出用户的输入，而没有进行适当的转义或过滤，那么攻击者可能会通过输入包含 JavaScript 代码的数据，从而在其他用户的浏览器中执行这些代码。

路径遍历：如果代码中使用了用户的输入来构造文件路径，那么攻击者可能会通过输入特殊的路径（如"../"）来访问到不应该被访问的文件。

不安全的反序列化：如果代码接受并反序列化了用户提供的数据，那么攻击者可能会通过提供恶意的数据来执行任意代码。

......

六、技术债务

Technical Debt，或称为技术债务，是一个比喻，用来描述因为选择了快速或简单的解决方案，而非最佳的解决方案，从而在未来需要付出更多的工作来解决这些问题的情况。这就像财务债务一样，如果不及时偿还，随着时间的推移，"利息"会越来越多。

技术债务是一个重要的度量指标，用来估算修复所有代码坏味道所需的时间。例如，如果一个代码坏味道需要花费 30 分钟来修复，那么这个代码坏味道就会产生 30 分钟的技术债务。所有代码坏味道的技术债务累加起来，就是整个项目的技术债务。

技术债务可以帮助团队理解和量化代码质量问题的影响，从而做出更好的决策。团队可以基于技术债务来决定是否需要对某部分代码进行重构，或者在新功能开发和技术债务偿还之间做出权衡。

需要注意的是，技术债务并非都是坏事，有时候为了满足业务需求，适当的接受一些技术债务是可以接受的。关键在于，团队需要意识到技术债务的存在，并且制定计划来及时偿还技术债务，防止其无限制的增长。

七、阿里、微软、Google 这些世界级软件公司的代码质量度量值

从公开的编程实践和代码质量标准中得到一些启示。这些公司通常都非常重视代码质量，并采取各种措施来保证代码质量，例如严格的代码审查流程、强制的单元测试和代码覆盖率要求、详细的编程规范和最佳实践等。此外，他们还经常使用自动化的代码质量检查工具，如静态代码分析工具，来自动检测代码中的问题。

单元测试覆盖率：这些公司通常都要求代码有良好的测试覆盖率。例如，Google 在其测试博客上提到，他们的一些项目要求代码的单元测试覆盖率达到 80%以上。对于代码复杂度，一般来说，每个函数或方法的复杂度应该尽可能的低。有些组织可能会设定一个具体的阈值，例如，圈复杂度不得超过 10。这意味着每个函数或方法的控制流程不应该有超过 10 个不同的路径。但是，这并不是绝对的，有时候为了实现复杂的功能，函数或方法的复杂度可能会较高。对于代码重复度，一般来说，应该尽可能的低。有些组织可能会设定一个具体的阈值，例如，代码重复度不得超过 5%。这意味着在所有代码中，不应该有超过 5%的代码是重复的。但是，这也并不是绝对的，有时候为了代码的可读性和维护性，可能会有一些必要的代码重复。

对于代码坏味道，它是一种主观的度量，取决于团队对什么是“好的”代码的看法。一般来说，代码坏味道的数量应该尽可能地少。有些团队可能会设定一个阈值，例如，每 1000 行代码中不应该有超过 10 个代码坏味道。然而，这并不是绝对的，有时候为了满足特定的需求，可能会接受一些代码坏味道。对于技术债务，它是一种估算修复所有代码坏味道所需的时间。一般来说，技术债务应该尽可能地低。有些团队可能会设定一个阈值，例如，每 1000 行代码的技术债务不应该超过 10 小时。然而，这也并不是绝对的，有时候为了快速交付功能，可能会接受一些技术债务。

八、研发度量指标大全

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