Andreas Zeller - Die Programmierumgebung der Zukunft

1. Die Programmierumgebung
der Zukunft
Andreas Zeller
Universität des Saarlandes

2. Programmierumgebungen

3. Werkzeuge

4. Größere Werkzeuge

5. Integrierte Werkzeuge

6. Zusammenspiel

7. Zusammenspiel

8. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

9. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

10. Fehler Versionen

11. Fehler auf
Code abbilden
Bugs Versionen

12. Warum sind manche Komponenten
Fehlerdichte in Eclipse
fehlerträchtiger als andere?

13. Sind es die Entwickler?
Macht Je mehr
Erfahrung einen Erfahrung, desto
Unterschied? mehr Fehler!

14. Ist es die Geschichte?
Wir haben hier
Dann sind hier
viele Fehler
noch mehr!
gefunden…

15. Ist es die
Programmiersprache?
Sind gotos
Keine Korrelation!
schädlich?

16. Wie steht es mit
Metriken?
Korrelieren Metriken
mit Fehlerdichte?

17. Projekte
• Internet Explorer 6
• IIS Server
• Windows Process Messaging
• DirectX
• NetMeeting
>1.000.000 Codezeilen

18. Projekte
A B C D E

19. Korrelieren Metriken
mit Fehlerdichte?
Projekt Korrelierte Metriken
A #Classes und 5 abgeleitete
B fast alle
C alle außer MaxInheritanceDepth
D nur #Lines
E #Functions, #Arcs, McCabe

20. Wie steht es mit
Metriken?
Korrelieren Metriken
mit Fehlerdichte?
Manchmal!

21. Vorhersage
fehlerträchtiger Module
• Grundidee: Metriken kombinieren
• Größtes Gewicht für vorhersagende Metriken
• Problem: Metriken sind untereinander korreliert
• Lösung: Principal Component Analysis (PCA)

22. 6 4
4 8
8 3
1 5
5 1
7 7
3 10
9 2
10 6
2 9
Vorhersage Tatsache

23. 6 4
4 8
8 3
1 5
5 1
7 7
3 10
9 2
10 6
2 9
Vorhersage Tatsache

24. 6 4
4 8
8 3
1 5
5 1
7 7
3 10
9 2
10 6
2 9
Vorhersage Tatsache

25. 6 4
4 8
8 3
1 5
5 1
7 7
3 10
9 2
10 6
2 9
Vorhersage Tatsache

26. Ist es die Geschichte?
Wir haben hier Dann sind
noch mehr Fehler
viele Fehler
in ähnlichen
gefunden… Modulen!

27. Ok. Problembereich?
Welche Tokens import • extends
sind relevant? • implements

28. Eclipse Imports
71% aller Komponenten, die compiler importieren,
müssen nach dem Release korrigiert werden
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.lookup.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.ast.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.util.*;
...
import org.eclipse.pde.core.*;
import org.eclipse.jface.wizard.*;
import org.eclipse.ui.*;
14% aller Komponenten, die ui importieren,
müssen korrigiert werden
Joint work with Adrian Schröter • Tom Zimmermann

29. Eclipse Imports
Korrelation mit Fehlschlagen
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.lookup.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.ast.*;
import org.eclipse.jdt.internal.compiler.util.*;
...
import org.eclipse.pde.core.*;
import org.eclipse.jface.wizard.*;
import org.eclipse.ui.*;
Korrelation mit Erfolg

30. Vorhersage
Defekt kein Defekt
top 5%
10%
~300 Pakete
90%

31. Sicherheitslücken
in Firefox

32. ✘ ✘ ✘
✘ ✘
✘
nsIContent.h
✘ ✘ ✘
✘ ✘ ✘
nsIContentUtils.h
✘ ✘ ✘
✘ ✘
✘
nsIScriptSecurityManager.h
✘ ✔ ✘ ✘

33. ✘ ✘ ✘
✘ ✘
✘ ✘ ✘
nsIPrivateDOMEvent.h
✘ ✘
✘ ✘ ✘
✘ ✘
nsReadableUtils.h
✘
✘ ✘ ✘

34. Vorhersage Komponente Tatsache
1 nsDOMClassInfo 3
2 SGridRowLayout 95
3 xpcprivate 6
4 jsxml 2
5 nsGenericHTMLElement 8
6 jsgc 3
7 nsISEnvironment 12
8 jsfun 1
9 nsHTMLLabelElement 18
10 nsHttpTransaction 35

35. • Wissen, wo die Fehler sind
• Kalibrieren der Fehlervorhersage
• Wissen, wo die nächsten Fehler sind
• Vollautomatisch!

36. Software-Archive
• enthalten komplette Projektgeschichte
• gepflegt durch Programmierumgebungen
• automatischer Zugang
• frei verfügbar durch Open-Source Projekte
Bugs Changes

37. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

38. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
“Welche Module sollte
ich am meisten testen?”
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

39. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
“Wie lange wird es dauern,
diesen Fehler zu beheben?”
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

40. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
“Diese Anforderung
ist riskant”
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

41. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

42. Jazz.net
IBM Jazz Faculty Award
für Fehlervorhersage
aus Entwicklungsdaten
25,000$

43. Daten sammeln

46. Aus Abläufen lernen
<init> isEmpty()
add(3)
remove(2)
remove(1)
remove(3)
add(2)
add(1) v:Vector
false
true
1 2 3
<init> add()
add()
isEmpty() ¬isEmpty()
remove()
remove()

47. Strukturiertes Lernen
Erfolgreiche Läufe Fehlschlagende Läufe
add()
<init> add() <init> add()
isEmpty() ¬isEmpty isEmpty() ¬isEmpty
clear()
clear()
✔ remove()
↯
Programm Lerner ✔ ↯

48. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
Lerner
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

49. Fehlerdichte in Eclipse

50. Studien
Make this
Actionable!
Rosenberg, L. and Hyatt, L. “Developing An Effective Metrics Program”
European Space Agency Software Assurance Symposium, Netherlands, March, 1996

52. Zukünftige Programmierumgebungen werden
• Muster in Programm und Prozess erkennen
• Regeln anwenden, um Vorhersagen zu machen
• alle Entwicklungsentscheidungen unterstützen
• ihre Unterstützung an das Projekt anpassen

53. Wikis
Joy of Use
Participation Usability
Recommendation Social Software
Collaboration Perpetual Beta Simplicity
Empirie 2.0
Trust
Economy
Remixability The Long Tail
DataDriven

54. Herausforderungen

55. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
Programm-Daten
Prozess-Daten
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56. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
Deduktion
Induktion
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57. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

58. Modelle Specs Code Traces Profile Tests
e-mail Fehler Aufwand Navigation Versionen Chats

60. Fazit