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可靠性是大多数Java编程开发程序员在开发软件的时候需要满足的一个编程开发需求，而本文我们就通过案例分析来简单了解一下，可靠性软件开发注意事项。

1、避错设计

避错设计体现了以预防为主的思想，是软件可靠性设计的要方法。避错设计涉及到软件研发的各个环节，理论上把软件工程理论全部搬过来也是合理的，这里重点就讲讲“七项避错设计原理”。

原理：越越好，包括结构、关系、算法、语句等，“抽象与逐步求精”和“封装与信息隐藏”是两种简化系统的手段，当然也要注意模块规模适中，对接口复杂度和圈复杂度也要有限制(避免过犹不及，这是一个平衡的问题);

同型原理：保持形式一样，包括需求建模方法统一、设计描述方法统一、编程风格统一等，形成统一的规范和标准;

对称原理：保持形式对称，包括软件的体系结构、逻辑控制、条件判断、状态处理等形式都力求对称，例如有“是”就应该有“非”、有“范围内”就应该有“范围外”、有“正常处理”就应该有“异常处理”，如果不对称，就应该重点检查是否存在遗漏;

层次原理：保持形式上和结构上的层次分明，包括需求功能的分层、程序设计的分层等;

线型原理：程序结构好是线型的(顺序结构)，多是矩形的(判断或者循环)，避免交叉型的复杂结构，例如函数的逆向调用(你中有我、我中有你)，Goto语句，多重嵌套的判断或者循环等;

易证原理：保证程序逻辑清晰并且易于证明，软件的形式化验证是易证原理的一种应用，在航空航天、核工业、铁路等行业的高安全领域有很多应用(如果希望通过数学方法证明程序的正确性，那么前提是通过规范的形式化语言去精确的描述软件的需求规格、逻辑设计、推理验证等等，这需要扎实的数学功底以及分析建模能力，对于我这个仅用过一点儿正则表达式的小白，真是心力皆有不足啊);

安全原理：保证程序必然稳妥，例如不遗漏可能出现的状态、不遗漏应该执行的操作、充分考虑人为失误和通信错误等。

2、容错设计

容错的关键思想是冗余，通过增加多余的资源获得高可靠性。那么可以对哪些资源进行冗余呢?

时间冗余

时间冗余的基本思想是“失败后重做”，包括两种基本形式：

指令复执：正在执行的指令出错后，重复执行该条指令;

程序卷回：运行过程中出现故障后，返回至起始点或离故障点近的预设恢复点重试。

结构冗余

结构冗余是基于软件相异性设计的原理，即基于相同的需求，采用不同的人员、设计方法、开发工具、编程语言、实现算法、测试与审核，开发满足需求的模块或软件。包括两种实现方法：

恢复块(RB)法：模块处理结束时检验运算结果，如发生故障，则通过代替模块再次运算，直至可以正常输出;

N版本程序(NVP)法：多个版本模块/软件同时运行，通过表决判定和输出结果。

信息冗余

信息冗余通过在信息中增加部分信息码以便检测和纠正数据偏差，或将信息分块存放在多个内存单元，或将信息进行备份存储等方式实现冗余。

3、查错设计

查错设计可以使程序在运行中自动查找所存在的错误，是容错设计和改错设计的前提。

被动式错误检测

被动式错误检测是在程序的若干部位设置检测点，等待错误征兆的出现。包括以下两个原则：

相互怀疑原则：设计任何单元/模块时，假设其它单元/模块会出现错误;

立即检测原则：错误征兆出现后尽快查明，限制错误损害并降低排错难度。

主动式错误检测

主动式错误检测是主动检查程序状态，例如软件BIT。

4、改错设计

改错设计可以使程序自我改正错误、减少错误危害程度。

改错和容错的前提都是查错，区别在于容错设计通过冗余的方法使系统具备了自我恢复的能力，而改错设计是要求系统去自动改正错误?(为什么不让能改bug的机器人一开始就把代码也写了，那世界就都清静了)这显然是很困难的。

因此改错设计的主要思路是减少错误的危害程度、限制错误的影响范围。具体的方式涉及到各种隔离，包括用户隔离、业务隔离、数据隔离、硬件隔离等等，目的都是隔离错误、防止蔓延。这些隔离措施与软件的安全保密性措施是很类似的，咱们放到以后的专题再介绍。

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