avaliando software orientado a aspectos: um método quantitativo baseado em regras heurísticas...

Avaliando Software Orientado a Aspectos: Um Método Quantitativo Baseado em Regras

Heurísticas

Eduardo Magno Lages Figueiredo

21 de Outubro de 2005

Laboratório de Engenharia de Software – PUC-Rio 2

Tópicos da Apresentação

1. Motivação

2. Método de Avaliação

3. Métricas• Separação de Interesses

• Acoplamento, Coesão e Tamanho

• Exemplo de Aplicação das Métricas

4. Regras Heurísticas• Exemplo de Aplicação das Regras

5. Trabalhos Futuros

6. Trabalhos Relacionados

7. Conclusões


Motivação

• Como fazer medições de forma sistemática e seguindo passos para alcançar os resultados?

• Como interpretar os resultados das medições de tal forma a refletir a qualidade do projeto?

• Como avaliar sistemas complexos de forma automatizada?


Motivação

• Como fazer medições de forma sistemática e seguindo passos para alcançar os resultados?– Método de Avaliação

• Como interpretar os resultados das medições de tal forma a refletir a qualidade do projeto?– Regras Heurísticas

• Como avaliar sistemas complexos de forma automatizada?– Ferramenta de Suporte


O Método de Avaliação

MultipleAlternatives

Aspect-OrientedRules

SingleArtifact

or Intra-ModuleEvaluation

Inter-ModuleEvaluation

Aspect-OrientedMetrics

SoCEvaluation

Final Implementation

OverallAnalysis

artifacts

resource

assessment steps





SingleArtifact




SoCEvaluation


OverallAnalysis

artifacts

activity

resource

assessment steps

Application ofRules

AnalysisData

CollectionRefactoring





SingleArtifact




SoCEvaluation


OverallAnalysis

artifacts

activity

resource

assessment steps

Application ofRules

AnalysisData



• Concern Diffusion over Components (CDC) [14]

– conta o número de componentes principais de um interesse e os outros componentes que fazem referência à estes

• Concern Diffusions over Lines of Code (CDLOC) [14]

– conta o número de pontos de transição entre o interesse avaliado e os outros interesses do sistema através das linhas de código

• NOAconcern

– conta para cada componente o número de atributos do interesse

• NOOconcern

– conta para cada componente o número de operações do interesse

• LOCconcern

– conta para cada componente o número de LOC do interesse

MétricasSeparação de Interesses

[14] Sant’Anna, C. et al. On the Reuse and Maintenance of Aspect-Oriented Software: An Assessment Framework. Proc. of Brazilian Symposium on Software Engineering, Brazil, (2003), pp. 19-34.


Exemplo de Métricas SoCInteresse Sombreado: Papel Observer (Observer)

Screen

-observers:HashSet-name:String

+Screen+display:void+addObserver:void+removeObserver:void+notifyObservers:void+refresh:void

Point

-observers:HashSet

+Point+addObserver:void+removeObserver:void+notifyObservers:void

x:int y:int color:Color

Main

+main:void

interfaceChangeSubject

+addObserver:void+removeObserver:void+notifyObservers:void

interfaceChangeObserver

+refresh:void

public interface Observer { public void update(Subject s);}

public class Screen implements Subject,Observer {

private HashSet observers; private String name; ...

public void update(Subject s) { display(“Update received!"); }}

CDC = 2CDLOC = 4NOAconcern = 0NOOconcern = 1 + 1LOCconcern = 3 + 4


• Acoplamento

– Coupling Between Components (CBC)[14]

– Depth Inheritance Tree (DIT)[14]

– Number of Children (NOC)

• Coesão

– Lack of Cohesion in Operations (LCOO)[14]

• Tamanho

– Vocabulary Size (VS)[14]

– Number of Operations (NOO)

– Number of Attributes (NOA)[14]

– Lines of Code (LOC)[14]

MétricasAcoplamento, Coesão e Tamanho

[14] Sant’Anna, C. et al. On the Reuse and Maintenance of Aspect-Oriented Software: An Assessment Framework. Proc. of Brazilian Symposium on Software Engineering, Brazil, (2003), pp. 19-34.


Exemplo de MétricasInteresse Sombreado: Papel Observer (Observer)

Screen



Point

-observers:HashSet



Main

+main:void




+refresh:void

CDC = 2CDLOC = 4NOAconcern = 0NOOconcern = 1 + 1LOCconcern = 3 + 4CBC = 13 (soma)DIT = 2 (máximo)NOC = 2 + 1LCOO = 16 (soma)VS = 5NOO = 21 (soma)NOA = 6 (soma)LOC = 111 (soma)


Exemplo de MétricasInteresse Sombreado: Papel Observer (Observer)

Screen



Point

-observers:HashSet



Main

+main:void




+refresh:void

CDC = 2CDLOC = 4NOAconcern = 0NOOconcern = 1 + 1LOCconcern = 3 + 4CBC = 13 (soma)DIT = 2 (máximo)NOC = 2 + 1LCOO = 16 (soma)VS = 5NOO = 21 (soma)NOA = 6 (soma)LOC = 111 (soma)

• O que podemos dizer sobre o sistema a partir dos valores medidos?– E sobre o código que implementa o papel “Observer”

do padrão “Observer”?

• Qual é o raciocínio em relação aos valores medidos?


Regras Heurísticas

R01:

if CDLOC is 2 then MODULAR CONCERN

R02:

if CDLOC is bigger than 2 then (POSSIBLE) TANGLED CONCERN

Concern

(Possible)TangledConcern

R01 R02

ModularConcern


Regras Heurísticas

R01:

if CDLOC is 2 then MODULAR CONCERN

R02:

if CDLOC is bigger than 2 then (POSSIBLE) TANGLED CONCERN

Exemplo: Padrão Façade [HK, 2002]

OutputFacade

+printNormal:void+printFancy:void+printDecoration:void

RegularScreen

+print:void+newline:void

Decoration

decoration:String

StringTransformer

+transformToUpper:String+transformToLower:String

CDLOC = 2• Pela regra R01, o padrão “Façade” é Modular


Regras Heurísticas

R03: if CDC / VS of (POSSIBLE) TANGLED CONCERN is high then

HIGHLY SCATTERED CONCERNR04: if CDC / VS of (POSSIBLE) TANGLED CONCERN is not high

then LOW SCATTERED CONCERN

R03 R04


HighlyScatteredConcern

LowScatteredConcern


Regras Heurísticas

R03: if CDC / VS of (POSSIVEL) TANGLED CONCERN is high then

HIGHLY SCATTERED CONCERNR04: if CDC / VS of (POSSIVEL) TANGLED CONCERN is not high then

LOW SCATTERED CONCERN

GUIComponentCreator

-lastFrameLocation:Point

+createComponent:JComponent+showFrame:void

title:String

LabelCreator

+createComponent:JComponent

title:String

ButtonCreator

+createComponent:JComponent

title:String

Main

+main:void

Exemplo: Papel Creator (Factory Method) [HK, 2002]

CDLOC = 6CDC / VS = 4 / 4 = 1

• Pela regra R03:Papel “Creator” é High Scattered


Regras Heurísticas

R05: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all

components of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERNR06: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high)

for one or more components of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERN

R07: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all

components of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERNR08: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high)

for one or more components of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERN

R05

R06


LowScatteredConcern

PossibleSecondaryConcern

PossiblePrimaryConcern

R07

R08


Regras Heurísticas

R05: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all components

of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERNR06: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high) for one or

more components of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERNR07: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all components

of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERNR08: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high) for one or

more components of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERN

CDLOC = 4 (Regra 02: Possible Tangled)CDC / VS = 2 / 5 = 0,4 (Regra 04: Low Scattered)

Component NOAconcern / NOA NOOconcern / NOO

Screen 0,00 0,17

Observer - 1,00

Exemplo: Papel “Observer” (Observer) [HK, 2002]

• Pela regra R08: Papel “Observer” é Possible Secondary


Regras Heurísticas

R09: if (LOCconcern / LOC is high) for all components of

POSSIVEL PRIMARY CONCERN then PRIMARY CONCERNR10: if (LOCconcern / LOC é baixo) for one or more components

of POSSIVEL SECONDARY CONCERN then SECONDARY CONCERN

R09



R10 SecondaryConcern

PrimaryConcern


Regras Heurísticas

CDLOC = 4 (Regra 02: Possible Tangled)CDC / VS = 2 / 5 = 0,4 (Regra 04: Low Scattered)

Component NOAconcern / NOA NOOconcern / NOO LOCconcern / LOC

Screen 0,00 0,17 0,14

Observer - 1,00 1,00

Exemplo: Papel “Observer” (Observer) [HK, 2002]

Regra R08: Possible Secondary• Regra R10: Papel “Observer” é Secondary Concern

R09: if (LOCconcern / LOC is high) for all components of

POSSIVEL PRIMARY CONCERN then PRIMARY CONCERNR10: if (LOCconcern / LOC é baixo) for one or more components

of POSSIVEL SECONDARY CONCERN then SECONDARY CONCERN



Concern


LowScatteredConcern

SecondaryConcern

PrimaryConcern

R01

R02

R03 R04

R05 R06 R07 R08



R10R09

ModularConcern

R01: if CDLOC is 2 then MODULAR CONCERN

R02: if CDLOC is bigger than 2 then (POSSIBLE) TANGLED CONCERN

R03: if CDC / VS of (POSSIBLE) TANGLED CONCERN is high then HIGHLY SCATTERED CONCERN

R04: if CDC / VS of (POSSIBLE) TANGLED CONCERN is not high then LOW SCATTERED CONCERN

R05: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all components of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERN

R06: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high) for one or more components of HIGHLY SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERN

R07: if (NOAconcern / NOA is high) and (NOOconcern / NOO is high) for all components of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE PRIMARY CONCERN

R08: if (NOAconcern / NOA is not high) and (NOOconcern / NOO is not high) for one more components of LOW SCATTERED CONCERN then POSSIBLE SECONDARY CONCERN

R09: if (LOCconcern / LOC is high) for all components of POSSIBLE PRIMARY CONCERN then PRIMARY CONCERN

R10: if (LOCconcern / LOC is not high) for one or more components of POSSIBLE SECONDARY CONCERN then SECONDARY CONCERN


Trabalhos Futuros

• Aplicar as regras heurísticas em outros sistemas (e diferentes interesses)– Portalware (Colaboração, Adaptação, Mobilidade)

– Health Watcher (Persistência, Distribuição)

• Propor regras heurísticas envolvendo tamanho, acoplamento e coesão (em andamento) – Aplicar tais regras em estudos de caso.

• Implementar uma ferramenta de suporte ao método (medição e regras heurísticas) (em andamento)


Trabalhos Relacionados

• Tekinerdogan propôs um método de análise orientado a aspecto– Seu objetivo é avaliar arquitetura de software em

relação a cobertura de cenários

• Sant’Anna et al. define um framework de avaliação para DSOA em termos de “reusabilidade” e “manutenibilidade”– Este framework não inclui um conjunto explícito de

passos, nem regras heurísticas


• Alencar et al. apresenta uma abordagem para análise e medição de software orientado a aspecto utilizando uma linguagem de consulta– Esta abordagem não apresenta um método definido

por passos, nem regras heurísticas

• Ceccato e Tonella propõe uma ferramenta de medição de software orientado a aspectos– Sua ferramenta não é baseado em nenhum método de

avaliação

Trabalhos Relacionados


Conclusões

• Apenas medições podem não ser suficientes para revelar qualidades e problemas em um sistema– Métodos de avaliação (e regras heurísticas) podem

ajudar, especialmente em sistemas complexos

• O método proposto (em especial, as regras heurísticas) podem encontrar bad smells e consequentemente, oportunidades para refactoring


Bibliografia Principal

[1] Alencar, P. et. al.: A Query-Based Approach for Aspect Understanding, Measurement and Analysis. Technical Report CS-2004-13, School of Computer Science, University of Waterloo, Canada, (2004).

[2] Cacho, N. et al.: Composing Design Patterns: A Scalability Study of Aspect-Oriented Programming. Submitted to AOSD’06, Bonn, Germany, (2006).

[3] Ceccato, M. and Tonella P. Measuring the Effects of Software Aspectization. In Proceedings of the 1st Workshop on Aspect Reverse Engineering (CD-ROM), The Netherlands, (2004).

[4] Chidamber, S., Kemerer, C.: A Metrics Suite for Object Oriented Design. IEEE Transactions on Software Engineering, (1994), pp. 476-493.

[5] Fenton, N., Pfleeger, S.: Software Metrics: A Rigorous Practical Approach. London: PWS, (1997).

[6] Figueiredo, E. et. al.: Assessing Aspect-Oriented Artifacts: Towards a Tool-Supported Quantitative Method. In Proceedings of the ECOOP Workshop on Quantitative Approaches in Object-Oriented Software Engineering (QAOOSE'05), 2005.

[7] Figueiredo, E., Staa, A.: Avaliação de um Modelo de Qualidade para Implementações Orientadas a Objetos e Orientadas a Aspectos. Technical Report nº 14/05, 29 pages. Informatic Department, PUC-Rio, 2005.


[8] Gamma, E., Helm, R., Johnson, R., Vlissides, J.: Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley, (1995).

[9] Garcia, A. et al.: Modularizing Design Patterns with Aspects: A Quantitative Study. In Proceedings of the AOSD’05, Chicago, USA, (2005), pp. 3-14.

[10] Garcia, A. et al.: Separation of Concerns in Multi-Agent Systems: An Empirical Study. In Software Engineering for Multi-Agent Systems II, Springer, LNCS 2940, (2004).

[11] Hannemann, J., Kiczales, G.: Design Pattern Implementation in Java and AspectJ. In Proceedings of the OOPSLA’02, (2002), pp. 161-173.

[12] Kiczales, G. et al.: Aspect-Oriented Programming. In Proceedings of the ECOOP’97, LNCS 1241, Springer, Finland, (1997), pp. 220-242.

[13]Kulesza et. al.: Aspectization of Distribution and Persistence: Quantifying the Effects of AOP. Submitted to IEEE Software (Special issue on AOSD), 2005.

[14]Sant’Anna, C. et al.: On the Reuse and Maintenance of Aspect-Oriented Software: An Assessment Framework. In Proceedings of the Brazilian Symposium on Software Engineering, Brazil, (2003), pp. 19-34.

Bibliografia Principal


Arquitetura da Ferramenta


R01: Se ( CBC / VS é alto ) e (( DIT / VS é alto ) ou ( NOC / VS é alto )) para o SYSTEM então HIGHLY COUPLING SYSTEM

R02: Se ( CBC / VS é baixo ) e (( DIT / VS é baixo) ou ( NOC / VS é baixo)) para o SYSTEM então LOW COUPLING SYSTEM

R03: Se ( LCOO / VS é alto ) para o HIGHLY COUPLING SYSTEM então HIGHLY COUPLING AND LOW COHESIVE SYSTEM

R04: Se ( LCOO / VS é baixo ) para o HIGHLY COUPLING SYSTEM então HIGHLY COUPLING AND HIGHLY COHESIVE SYSTEM

R05: Se ( LCOO / VS é alto ) para o LOW COUPLING SYSTEM então LOW COUPLING AND LOW COHESIVE SYSTEM

R06: Se ( LCOO / VS é baixo ) para o LOW COUPLING SYSTEM então LOW COUPLING AND HIGHLY COHESIVE SYSTEM

HighlyCoupling

System

LowCoupling

R01 R02

R03 R04 R05 R06

Highly CouplingHighly Cohesion

Highly CouplingLow Cohesion

Low CouplingHighly Cohesion

Low CouplingLow Cohesion

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