Capitulo6

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CAPÍTULO 6
Métricas para Sistemas Orientados a Objetos
El Software Orientado a Objetos (OO) es fundamentalmente distinto del
software que se desarrolla utilizando métodos convencionales. Las métricas para
sistemas OO deben de ajustarse a las características que distinguen el software
OO del software convencional. Estas métricas hacen hincapié en el
encapsulamiento, la herencia, complejidad de clases y polimorfismo. Por lo tanto
las métricas OO se centran en métricas que se pueden aplicar a las características
de encapsulamiento, ocultamiento de información, herencia y técnicas de
abstracción de objetos que hagan única a esa clase. Como en todas las métricas
los objetivos principales de las métricas OO se derivan del software convencional:
comprender mejor la calidad del producto, estimar la efectividad del proceso y
mejorar la calidad del trabajo realizado a nivel del proyecto.
Se conoce que las medidas y las métricas son componentes clave de
cualquier disciplina de la ingeniería; la ingeniería de software orientada a objetos
no es una excepción. Lamentablemente, la utilización de métricas para sistemas
orientados a objetos ha progresado con mucha más lentitud que la utilización de
los demás métodos OO [Luis A. Laranjeira ‘90]. Sin embargo, a medida que los
sistemas OO van siendo más habituales, resulta fundamental que los ingenieros
del software dispongan de mecanismos cuantitativos para estimar la calidad de los
diseños y la efectividad de los programas 00.

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6.1 Objetivo de las métricas Orientados a Objetos
Los objetivos principales de las métricas orientadas a objetos son los
mismos que los existentes para las métricas surgidas para el software
estrucutrado:
· Comprender mejor la calidad del producto
· Estimar la efectividad del proceso
· .Mejorar la calidad del trabajo realizado en el nivel del
proyecto.
Cada uno de estos objetivos es importante en sí, pero para el ingeniero de
software, la calidad del producto debe de ser lo esencial. ¿Cómo se puede medir
la calidad de un sistema 0.0? ¿ Que características del modelo de diseño se
pueden estimar para decretar si el sistema será o no fácil de implementar, se
podrá probar, que será fácil de modificar, y lo que es más importante, resultará
tolerable para los usuarios finales? [Laranjeira 1990]. Estos argumentos se
tratarán de resolver a lo largo de este capítulo
6.2 Características del software Orientado a Objetos
El software orientado a objetos es esencialmente distinto del software que
se desarrolla utilizando métodos convencionales. Por esta razón, las métricas para
sistemas 00 deben de concordarse a las características que distinguen el software
00 del software convencional.

Berard [Laranjeira ‘90] define cinco características que dan lugar a unas
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métricas especializadas:
· Localización,
· Encapsulamiento,
· Ocultamiento de información,
· Herencia y
· Técnicas de abstracción de objetos.
6.2.1 Localización
La localización es una característica del software que indica la forma que se
concentra la información dentro de un programa. En el contexto OO, la
información se concentra mediante el encapsulamiento tanto de datos como de
procesos dentro de los límites de una clase u objeto.
Dado que el software convencional hace hincapié en las funciones como
mecanismos de localización, las métricas de software se han centrado en la
estructura interna o complejidad de las funciones (p. ej.: longitud del módulo,
cohesión, o complejidad ciclomática) o bien en la forma en que las funciones se
conectan entre sí (p. ej.: acoplamiento de módulos).
Dado que las clases constituyen la unidad básica de los sistemas 00, la
localización está basada en los objetos. Por tanto, las métricas deberían de ser
aplicables a la clase (objeto) como si se tratara de una entidad completa. Además,
la relación entre operaciones (funciones) y clases no es precisamente uno-a-uno.

Por tanto, las métricas que reflejan la forma en que colaboran las clases deben de
ser capaces de adaptarse a las relaciones uno-a-muchos y muchos-a-uno.
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6.2.2 Encapsulamiento
Berard [Pressman ‘98] define el encapsulamiento como “el empaquetamiento
(o enlazado) de una colección de elementos. Entre los ejemplos de
encapsulamiento de bajo nivel (software convencional) se cuentan los registros y
matrices, y los subprogramas (por ejemplo, procedimientos, funciones, subrutinas
y párrafos) son mecanismos de nivel medio para el encapsulamiento”.
Para los sistemas 00, el encapsulamiento comprende las responsabilidades de
una clase, incluyendo sus atributos (y otras clases para objetos agregados) y
operaciones, y los estados de la clase, según se definen mediante valores
específicos de atributos.
El encapsulamiento influye en las métricas cambiando el objetivo de la medida,
que pasa de ser un único módulo a ser un paquete de datos (atributos) y de
módulos de procesamiento (operaciones). Además, el encapsulamiento impulsa a
la medida hasta un nivel de abstracción más elevado.
6.2.3 Ocultamiento de información
El ocultamiento de información suprime los detalles operativos de un
componente de un programa. Tan sólo se proporciona la información necesaria

para acceder a ese componente o a aquellos otros componentes que deseen
acceder a él.
Un sistema 00 bien diseñado debería de impulsar al ocultamiento de
información. Por tanto, aquellas métricas que proporcionen una indicación del
grado en que se ha logrado el ocultamiento proporcionarán una indicación de la
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calidad del diseño 00.
6.2.4 Herencia
La herencia es un mecanismo que hace posible que los compromisos de un
objeto se difundan a otros objetos. La herencia se produce a lo largo de todos los
niveles de la jerarquía de clases, bien es sabido que en general, el software
convencional, no admite esta característica.
Dado que la herencia es una característica fundamental de muchos
sistemas 00, hay muchas métricas 00 que se centran en ella. Esto se conocerá
entre los ejemplos que se tratarán más adelante: se cuentan el número de
descendientes (número de instancias inmediatas de una clase), número de
predecesores (número de generalizaciones inmediatas), y grado de anidamiento
de la jerarquía de clases (profundidad de una clase dentro de una jerarquía de
herencia) y otros.
6.2.5 Abstracción
La abstracción es un mecanismo que permite al diseñador centrarse en los
detalles esenciales de algún componente de un programa (tanto si es un dato

como si es un proceso) sin preocuparse por los detalles de nivel inferior. Cuando
los niveles de abstracción van elevándose, se ignoran más y más detalles, por lo
tanto, se proporciona una visión más general de un concepto u objeto. A medida
que pasamos a niveles mas reducidos de abstracción, se muestran más detalles,
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esto es, se proporciona una visión más específica de un concepto u objeto.
Dado que una clase es una abstracción que se puede visualizar con muchos
niveles distintos de detalles, y de muchas maneras diferentes, las métricas OO
representan la abstracción en términos de medidas de una clase (p.ej.: número de
instancias por clase por aplicación).
6.3 Métricas para el modelo de diseño Orientado a Objetos
Gran parte del diseño orientado a objetos es subjetivo un diseñador
experimentado “sabe” como puede caracterizar un sistema 00 para que se
implemente de forma efectiva los requisitos del cliente. Pero a medida que los
modelos de diseño 00 van creciendo de tamaño y complejidad, puede resultar
beneficiosa una visión más objetiva de las características del diseño, tanto para el
diseñador experimentado como para el menos experimentado.
Una visión objetiva del diseño debería de tener un componente cuantitativo
y esto nos lleva a las métricas 00, en donde se pueden aplicar no solo al modelo
de diseño, sino también al modelo de análisis [Laranjeira.’90].

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6.4 Métricas orientadas a Clases
Se sabe que la clase es la unidad principal de todo sistema 00. Por
consiguiente, las medidas y métricas para una clase individual, la jerarquía de
clases, y las colaboraciones de clases resultarán sumamente valiosas para un
ingeniero de software que tenga que estimar la calidad de un diseño. Se ha visto
que la clase encapsula a las operaciones (procesamiento) y a los atributos (datos).
La clase suele ser el “predecesor” de las subclases (que a veces se denominan
“descendientes”) que heredan sus atributos de operaciones. La clase suele
colaborar con otras clases. Todas estas características se pueden utilizar como
bases de las métricas explicadas , enseguida:
6.4.1 El conjunto de métricas CK
Uno de los conjuntos de métricas de software 00 a los que se hace más
ampliamente referencia es el propuesto por Chidamber y Kemener [Laranjeira ‘90].
Estas métricas propuestas de diseño basadas en clases, a las cuales suele
aludirse con el nombre de conjunto de métricas CK para sistemas 00.
Los métodos ponderados por clase (MPC), son aquellos en donde se
definen n métodos de complejidad C1, C2..., Cn, para una clase C. La métrica de
complejidad específica que se selecciona debe de normalizarse de tal modo que la
complejidad nominal para un método tome el valor 1.0.
MPC = Ó Ci
para i = 1 hasta n (6.1)

El número de métodos y su complejidad es un indicador razonable de la
cantidad de esfuerzo necesaria para implementar y comprobar una clase.
Además, cuanto mayor sea el número de métodos, más complejo será el árbol de
herencia, (todas las subclases heredan el método de sus predecesores).
Finalmente, a medida que el número de métodos crece para una clase dada; es
más probable que se vuelva cada vez más específico de la aplicación, imitando
por tanto su potencial de reutilización. Por todas estas razones, MPC debería de
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mantener un valor tan bajo como sea razonable.
Aun cuando podría parecer relativamente sencillo desarrollar un contador
del número de métodos de una clase, el problema es en realidad más complejo de
lo que parece. Churcher y Shepperd [Laranjeira ‘90] examinan este problema
precisamente cuando escriben:
Para contar métodos, es preciso responder a una pregunta fundamental:
“¿Pertenece un método solamente a la clase que lo define, 0 bien
pertenece también a todas aquellas clases que lo heredan de forma directa
o indirecta?”. Las preguntas como estas pueden parecer superficiales, por
cuanto el sistema de ejecución acabará últimamente por resolverlas. Sin
embargo, las implicaciones para las métricas pueden ser significativas.
Una posibilidad es restringir el recuento a la clase en curso, ignorando los
miembros heredados. La motivación para esto sería que los miembros heredados
ya habrán sido contados en la clases en que fueran definidos, así que el
incremento de clase es la mejor medida de su funcionalidad. Con objeto de

entenderlo que hace una clase, la fuente de información más importante son sus
propias operaciones.
Por otro lado, el recuento podría envolver a todos aquellos métodos
definidos en la clase en curso, junto con todos los métodos heredados. Este
enfoque hace hincapié en la importancia del espacio de estados, en lugar de hacer
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hincapié en el incremento de la clase, para comprender la clase.
Al igual que la mayoría de las convenciones de recuento en las métricas de
software, cualquiera de los enfoques mencionados anteriormente es aceptable,
siempre y cuando este enfoque de recuento se aplique de forma consistente
siempre que se recoja una métrica.
Árbol de Profundidad de Herencia (APH). Esta métrica se define como la
longitud máxima desde el nodo hasta la raíz del árbol en la Figura 6.1
[Pressman‘98], el valor de APH para la jerarquía de clases mostrada el valor
resultante es 4.
A medida que crece el APH, es más probable que las clases de niveles
inferiores hereden muchos métodos. Esto da lugar a posibles dificultades cuando
se intenta predecir el comportamiento de una clase. Una jerarquía de clases
profunda (con un valor grande de APH) lleva también a una mayor complejidad de
diseño. Por el lado positivo, los valores grandes de APH implican que se pueden
reutilizar muchos métodos.

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C
C1 C2
C11 C21 C22 C23
C21
Figura 6.1 Una Jerarquía de Clases [Pressma ‘98]
Número de Descendientes (NDD). Las subclases que son inmediatamente
subordinadas a una clase son denominan descendientes. En la Figura 6.1 la clase
C2 tiene tres descendientes las subclases C21, C22 y C23.
A medida que crece el número de descendientes, se incrementa la
reutilización, pero también es cierto, que a medida que crece NDD, la abstracción
representada por la clase predecesora puede verse diluida. Esto es, existe la
posibilidad de que algunos de los descendientes no sean realmente miembros
propios de la clase predecesora. A medida que NDD va creciendo, la cantidad de
pruebas crecerá también.
Respuesta Para una Clase (RPC). El conjunto de respuestas de una clase es un
conjunto de métodos que pueden ser ejecutados potencialmente en respuesta a
un mensaje recibido por un objeto de esa clase [Pressman’98]. RPC se define
como el número de métodos existentes en el conjunto de respuestas.
A medida que crece RPC, el esfuerzo necesario para la comprobación
crece, porque la sucesión de comprobación va creciendo y también la complejidad
global de diseño de la clase crece.

Carencia de Cohesión en los Métodos (CCM). Todo método situado dentro de
una clase C, accesa a uno o más , y en donde CCM es el número de métodos que
acceden a uno o más de los mismos atributos. Si ningún método accede a los
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mismos atributos, entonces CCM será 0.
Para enseñar el caso en que CCM es distinto de 0, supóngase una clase
con 6 métodos, en donde cuatro de los métodos tienen en común uno o más
atributos, por consiguiente, CCM = 4.
Si CCM es elevado, los métodos pueden estar acoplados entre sí a través
de atributos. Esto incrementará la complejidad del diseño de clases. En general,
unos valores elevados para CCM implican que la clase podría diseñarse mejor
descomponiéndola en dos o más clases distintas. Aun cuando existen casos en
que es justificable un valor elevado de CCM, en donde es deseable mantener
elevado un grado de cohesión, esto es mantener un valor bajo para CCM.
6.4.2 Métricas propuestas por Lorenz y Kidd
En el libro de métricas realizado por Lorenz y Kidd 0.0 [Laranjeira ’90],
dividen las métricas basadas en clases en cuatro categorías: tamaño, herencia,
valores internos y valores externos. Las métricas orientadas a tamaños para una
clase 00 se centran en cálculos de atributos y de operaciones para una clase
individual, y promedian los valores para el sistema 00 en su totalidad. Las métricas
basadas en herencia se centran en la forma en que se reutilizan las operaciones a

lo largo y ancho de la jerarquía de clases. Las métricas para valores internos de
clase examinan la cohesión y asuntos relacionados con el código, y las métricas
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orientadas a valores externos examinan el acoplamiento y la reutilización.
Tamaño de Clase (TC). El tamaño general de una clase se puede determinar
empleando las medidas siguientes:
- El número total de operaciones (tanto operaciones heredadas como
privadas de la instancia) que están encapsuladas dentro de la clase.
- El número de atributos (tanto atributos heredados como atributos privados
de la Instancia) que están encapsulados en la clase.
Si existen valores grandes de TC éstos mostrarán que una clase puede
tener demasiada responsabilidad, lo cual reducirá la reutilizabilidad de la clase y
complicará la implementación y la comprobación, por otra parte cuanto menor sea
el valor medio para el tamaño, más probable es que las clases existentes dentro
del sistema se puedan reutilizar ampliamente.
Número de Operaciones Invalidadas por una subclases (NOI). Existen casos
en que una subclase sustituye una operación heredada de su superclase por una
versión especializada para su propio uso, ya esto se le denomina invalidación. Los
grandes valores de NOI suelen indicar un problema de diseño ya que si NOI es
elevado, entonces el diseñador ha violado la abstracción implicada por la
superclase. Esto da lugar a una jerarquía de clases débil, y a un software 00 que
pueda resultar difícil de comprobar y modificar.

Índice de Especialización (IE). El índice de especialización proporciona una
indicación aproximada del grado de especialización de cada una de las subclases
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existentes en un sistema orientado a objetos.
La especialización se puede alcanzar añadiendo o borrando operaciones, o
bien por invalidación.
IE = [NOI x nivel] Mtotal (6.2)
en donde nivel es el nivel de la jerarquía de clases en que reside la clase, y
Mtotal es el número total de métodos para la clase. Cuanto más elevado sea el
valor de IE es más probable que la jerarquía de clases tenga clases que no se
ajustan a la abstracción de la superclase.
6.5 Métricas Orientadas a Operaciones
Dado que la clase es la unidad dominante en los sistemas 00, se han
planteado menos métricas para las operaciones de clases. Churcher y Shepperd
[Presmman’98] describen esto cuando afirman:
Los resultados de los últimos estudios indican que los métodos
tienden a ser pequeños, tanto en términos del número de sentencias como
en términos de su complejidad lógica [WIL92], lo cual sugiere que la
estructura de conectividad de un sistema pueda resultar más importante
que el contenido de los módulos individuales.
Sin embargo, existen algunas ideas que pueden llegar a estimarse, se indican a
continuación tres métricas sencillas propuestas por Lorenz y Kidd [Pressman ‘98]:

- Tamaño medio de operación (TOavg). Aunque se lograría utilizar las líneas
de código como indicador para el tamaño de operación, la medida LOC padece
de considerables problemas. Por esta razón, el número de mensajes enviados
por la operación proporciona una alternativa para el tamaño de la operación. A
medida que asciende el número de mensajes enviados por una única
operación, es posible que las responsabilidades no hayan sido bien estipuladas
dentro de la clase.
- Complejidad de operación (CO). La complejidad de una operación se
consigue calcular empleando cualquiera de las métricas de complejidad
propuestas para el software convencional Sabiendo que las operaciones
convendrían limitarlas a una responsabilidad específica, en donde el diseñador
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debería esforzarse por mantener el valor de CO tan bajo como sea posible.
Número Medio de Parámetros por operación (NPavg). En cuanto sea más
grande el número de parámetros de la operación, será más compleja la
colaboración entre objetos. En general, NPavg debería de mantenerse tan bajo
como sea posible.
6.6 Métricas para Pruebas Orientadas a Objetos
Las métricas de diseño proporcionarán una predicción de la calidad del
diseño, también proporcionan una indicación general de la cantidad de esfuerzo
de pruebas necesario para aplicarlo en un sistema 00.

Binder [Pressman ‘98] sugiere una amplia gamma de métricas de diseño que
tienen influencia directa en la “comprobabilidad” de un sistema 00. Las métricas se
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crean en categorías que reflejan características de diseño importantes:
· Encapsulamiento:
Carencia de Cohesión en Métodos (CCM). Cuanto más alto sea el valor
de CCM, más estados tendrán que ser probados para asegurar que los
métodos no den lugar a efectos secundarios.
Porcentaje Público y Protegido (PPP). Los atributos públicos se heredan
de otras clases, y por tanto son visibles para esas clases. Los atributos
protegidos son una especialización y son privados de alguna subclase
específica. Esta métrica indica el porcentaje de atributos de clase que son
públicos. Unos valores altos de PPP incrementan la probabilidad de efectos
colaterales entre clases, y por lo tanto es preciso diseñar comprobaciones
que aseguren que se descubran estos efectos colaterales.
Acceso Público a Datos miembros (APD). Esta métrica muestra el
número de clases (o métodos) que pueden acceder a los atributos de otra
clase, violando así el encapsulamiento. Unos valores altos de APD dan
lugar a un potencial de efectos colaterales entre clases. Es preciso diseñar
comprobaciones para asegurar que se descubran estos efectos colaterales.

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· Herencia
Número de Clases Raíz (NCR). Esta métrica es un recuento de las
jerarquías de clases distintas que se describen en el modelo de diseño., en
donde será preciso desarrollar conjuntos de pruebas para cada una de las
clases raíz, y para la correspondiente jerarquía de clases. A medida que
crece NCR crece también el esfuerzo de comprobación.
ADMisión (ADM). Cuando se utiliza en el contexto 00, la admisión es una
indicación de herencia múltiple. Cuando la ADM sea mayor a 1, indica que
una clase hereda sus atributos y operaciones de más de una clase raíz.
Siempre que sea posible, es preciso evitar un valor de ADM mayor a 1.
6.7 Métricas para proyectos Orientados a Objetos
Se sabe que el trabajo del administrador de un proyecto es planificar,
coordinar, seguir y controlar un proyecto de software. ¿Pero qué sucede con las
medidas? ¿Existen métricas 00 especializadas que pueda utilizar el administrador
del proyecto para disponer de una mejor visión de su progreso? La respuesta es
por supuesto que “sí”.
La primera actividad que desarrolla el administrador del proyecto es la
planificación y una de las primeras tareas de la planificación es la estimación. Por
tanto, el plan y sus estimaciones de proyecto se visitan después de cada iteración

de Análisis Orientado a Objetos(A00), Diseño Orientados a Objetos (D00), e
incluso la Programación Orientada a Objetos (POO).
Uno de los problemas fundamentales a los que se enfrenta un
administrador de proyectos durante la planificación es, la estimación del tamaño
implementado del software, ya que se conoce que el tamaño es directamente
proporcional al esfuerzo y la duración. Las métricas 00 siguientes [Pressman‘98]
pueden aportar ideas acerca del tamaño del software:
Número de Clases Clave (NCC). Las clases clave se centran directamente en el
dominio del negocio para el problema que se estará analizando, y tendrán menor
probabilidad de ser implementadas mediante reutilización. Por esta razón, unos
valores elevados NCC indican que en nuestro camino encontraremos una cantidad
notable de trabajo de desarrollo. Lorenz y Kidd [Pressman’98] sugieren que entre
el 20 y el 40 por ciento de todas las clases de un sistema 00 típico son clases
clave. El resto sirve como infraestructura de apoyo (IGU, comunicaciones, bases
de datos, etc.).
Número de SUBsistemas (NSUB). El número de subsistemas proporciona una
idea general de la asignación de recursos, de la planificación (con especial
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hincapié en el desarrollo en paralelo), y del esfuerzo global de integración.
Las métricas NCC y NSUB se pueden escoger para otros proyectos OO
anteriores, y se pueden relacionar con el esfuerzo invertido en el proyecto y
también con las actividades de proceso individuales. Estos datos se pueden
utilizar también junto con métricas de diseño, con el objeto de calcular “métricas
de productividad” tales como el número medio de clases por desarrollador o el

promedio de métodos por persona y mes. En su conjunto, estas métricas se
pueden utilizar para estimar el esfuerzo, la duración, el personal y otras
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informaciones acerca del proyecto para el proyecto actual.

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