Defesa Mestrado

UNIRIO
Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro

CodeMI – Source Code as XMI
Uma Representação Estrutural de Código-fonte para Coleta de Métricas

João Paulo Oliveira dos Santos
Márcio de Oliveira Barros

joao.santos@uniriotec.br

Agenda

• Contexto
• Motivação
• Problema
• Solução Proposta
• Atividades Realizadas
• Limitações e Contribuições
• Conclusões
• Trabalhos Futuros


Contexto

• Evolução de Software
– Pesquisas nesta área estudam o comportamento
de projetos de software ao longo do tempo
– Em geral, estes estudo se baseiam em
repositórios de sistemas de controle de versão


Contexto

• Estudos em evolução de software
– Análise de repositórios de controle de versão de
softwares
– Coleta de métricas a partir do código-fonte ou de
outros artefatos desenvolvidos
– Formação de séries temporais com dados
colhidos através das métricas
– Análise (estatística) das séries históricas


Contexto

• Concentração dos estudos em repositórios
de software livre
– Ex: SourceForge, GNU, Apache, Eclipse, ...

• Problemas:
– Projetos extintos e revisões anteriores perdidas
– Software comercial/industrial é desenvolvido de
forma diferente do software livre
– Formulação de teorias baseadas neste tipo de
repositório


Motivação

• Poucos estudos são realizados sobre software
desenvolvido segundo um modelo industrial
– Empresas desenvolvedoras de software restringem
o acesso ao código-fonte de seus produtos

• Consequências
– Falta de métricas colhidas de softwares industriais
– Métricas colhidas de forma oportunista (muitas
vezes sem associação com uma pesquisa)
– Falta de teorias evolutivas sobre estes softwares


Problema

Como realizar estudos de evolução de
software baseados em sistemas industriais
sem ferir restrições de propriedade intelectual
e sem definir, antes de planejar os objetivos
da pesquisa, quais métricas devem ser
analisadas?


Solução Proposta

Prover uma representação de código-fonte
que evidencie as características estruturais do
código sem deixar explícita a lógica que ele
implementa (propriedade intelectual).

• Representação de código em XML
• Facilidade de manipulação
• Diversidade de mecanismos de consulta –
Xpath, Xquery, XSLT


Principais Representações

Críterios JavaML JavaML XJava JavaML
M&K 1.0 2.0
Elementos essenciais    
Informações textuais    
Verbosidade Alta Média Baixa Alta
Linhas em branco    
Comentários    
Representa AST    
Exposição do código    
Granularidade Classe Classe Sistema Classe


Critérios Desejáveis

• Verbosidade baixa
– facilita a realização de consultas
– viabiliza análise de grandes sistemas

• Não exposição do código
– impede a extração do código-fonte
– restrições de propriedade


Representação Proposta

• CodeMI
– Baseado no formato XMI v2.1

• Requisitos
– Baixa verbosidade
– Baixa exposição do código-fonte
– Granularidade em nível de pacote
– Independência de linguagem de programação
– Alinhamento ao paradigma OO


Formato XMI

• Troca de modelos entre ferramentas
– Arquitetura MOF (4 camadas)

Nível Descrição
M3 MOF
M2 Metamodelo UML
(elemento: “Classe”)
M1 Elemento UML
(classe: “Hóspede”)
M0 Instâncias de elementos UML
(hospede: “João”)


Exemplo XMI

Pacote: org.compiere.process
Classe: CompiereService


CodeMI

• Extensão XMI – elementos do código-fonte
<xmi:extension>
//elementos estruturais do código-fonte do método
</xmi:extension>

• Mapeamento dos elementos estruturais
– Condições: if, switch, …
– Repetições: loop, for, while, …
– Comandos
– Declarações


CodeMI (cont...)

Marcadores Atributos
<if> </if> conditions • Conjunto reduzido de
<else> </else> marcadores
<switch> </switch>
• 1 marcador por linha de
<case> </case> código-fonte
<break>
<for> </for> conditions
<while> </while> conditions
<try> </try>
<catch> </catch>
<statement> Baixa verbosidade
<localvar> type
<return>


CodeMI – Esboço Intramétodo

<xmi:extension>
<statement />
<localvar type="int"/>
<statement />
<localvar type="Enumeration"/>
<while>
<statement />
<localvar type="Aluguel"/>
<statement />
</while>
<return />
</xmi:extension>


Construindo a Representação

• Criação do Parser Java
– Análise dos lexemas da linguagem Java
– Verificação da ordem dos lexemas
– Geração da CodeMI
– JRefactory & Gramática do Java 1.5

Código-fonte Representação
Parser Java
Java CodeMI


Teste do Parser – Código-fonte

Pacote: org.compiere.process
Classe: CompiereService
Método: terminate


Engenharia Reversa & CodeMI

• Engenharia Reversa
– Obtenção de informações de projeto

• CodeMI
– Estendida do formato XMI
– Importação por ferramenta CASE
– Obtenção dos elementos do modelo UML

• Resultados
– Diagramas estruturais (classe, pacote)
• Alto nível de Abstração
• Baixa completeza (detalhamento)


Reengenharia & CodeMI

• Reengenharia
– Reconstrução do sistema
– Utilizando documentação – Engenharia Reversa
– Dificultada (baixa completeza)

• CodeMI
– Inviabilidade de extração do código-fonte (XSLT)

Preservação dos detalhes do código-fonte da CodeMI.


Avaliação - Extração de Métricas

• Coleta de métricas
– Suíte de métricas de Lorenz & Kidd (projeto)
– Suíte de métricas de Chidamber & Kemerer
– Complexidade ciclomática (McCabe – Myers)
– Tamanho (LOC)

• Utilização de transformações XSLT


Avaliação – Exemplo XSLT

• Complexidade Ciclomática - McCabe
<xsl:for-each select="packagedElement/packagedElement">
<xsl:for-each select="ownedOperation">
<xsl:value-of select="(
count(xmi:extension//if) +
count(xmi:extension//for) +
count(xmi:extension//while) +
count(xmi:extension//case) +
count(xmi:extension))"/>
</xsl:for-each>
</xsl:for-each>


Avaliação - Estudo de Caso

• Compiere
– Médio porte
– Gestão empresarial - ERP
– Gestão de relacionamento com cliente - CRM
– Open source
– Comércio, indústria e serviços

Extrair Converter
Obter
Versão do Código- Coletar
Repositório
Código- fonte para Métricas
CVS
fonte CodeMI


Estudo de Caso - Conversão

compiere.model.xmi org.compiere.common.constants.xmi org.compiere.print.xmi
org.apache.ecs.filter.xmi org.compiere.common.xmi org.compiere.process.xmi
org.apache.ecs.storage.xmi org.compiere.controller.xmi org.compiere.report.core.xmi
org.apache.ecs.xhtml.xmi org.compiere.db.xmi org.compiere.report.xmi
org.apache.ecs.xmi org.compiere.esb.xmi org.compiere.server.xmi
org.apache.ecs.xml.xmi org.compiere.excel.xmi org.compiere.session.xmi
org.compiere.acct.xmi org.compiere.framework.xmi org.compiere.sla.xmi
org.compiere.api.xmi org.compiere.grid.ed.xmi org.compiere.sqlj.xmi
org.compiere.apps.form.xmi org.compiere.grid.tree.xmi org.compiere.startup.xmi
org.compiere.apps.graph.xmi org.compiere.grid.xmi org.compiere.swing.xmi
org.compiere.apps.info.xmi org.compiere.images.xmi org.compiere.test.xmi
... ... ...

66 pacotes CodeMI


Estudo de Caso – Coleta de Métricas

Lorenz & Kidd
Tamanho do Método (LOC)
Tamanho Médio do Método
Número de Métodos Públicos de Instância (PIM)
Número de Métodos de Instância numa Classe (NIM) Complexidade Ciclomática
Média dos Métodos de Instância por Classe (ANIM) McCabe
Número de Atributos de Instância numa Classe (NIA) Myers
Média de Atributos de Instância por Classe (ANIA)
Número de Métodos de Classe numa Classe (NCM)
Média dos Métodos de Classe por Classe (ANCM)
Número de Atributos de Classe numa Classe (NCA) Chidamber & Kemerer
Média dos Atributos de Classe por Classe (ANCA) Métodos Ponderados por Classe (WMC)
Número de Parâmetros por Método (PPM) Número de Filhos (NOC)


Estudo de Caso - Resultado
Pacote: org.compiere.grid
Total de Classes Total de Metodos Total de Comandos ANIM ANIA ANCA ANCM C.C. Média C.C. Total
13 160 2652 12.08 17.46 0.23 0.23 4.16 665

Nome da Classe LOC/NM PIM NIM NIA NCM NCA NA NM LOC WMC NOC CC Média CC Total CCM Média CCM Total

APanelTab 0 4 4 0 0 0 0 4 0 4 0 1 4 1:1 4:4

GridController 11.72 34 36 21 0 0 22 36 422 134 0 3.72 134 3.72:4.94 134:178

RecordAccessDialog 19.63 2 8 21 0 0 21 8 157 28 0 3.5 28 3.5:3.63 28:29

VCreateFrom 12.24 7 17 32 0 0 32 17 208 42 3 2.47 42 2.47:2.76 42:47

VCreateFromInvoice 18.27 5 11 4 0 0 4 11 201 48 0 4.36 48 4.36:5.73 48:63

VCreateFromShipment 18.08 5 11 3 1 0 3 12 217 45 0 3.75 45 3.75:5.25 45:63

classe
VCreateFromStatement 11.1 4 10 2 0 0 2 10 111 22 0 2.2 22 2.2:2.9 22:29

VPanel 14 8 14 16 2 2 21 16 224 65 0 4.06 65 4.06:5.69 65:91

VPayment 63.82 4 11 94 0 0 94 11 702 151 0 13.73 151 13.73:22.45 151:247

VSortTab 19.38 9 13 25 0 1 30 13 252 59 0 4.54 59 4.54:5.92 59:77

VTabbedPane 8.67 9 9 5 0 0 5 9 78 31 0 3.44 31 3.44:4.11 31:37

VTable 7.33 5 6 2 0 0 2 6 44 17 0 2.83 17 2.83:3.67 17:22

XLookup 5.14 7 7 2 0 0 2 7 36 19 0 2.71 19 2.71:3.71 19:26


Ambiente de Suporte a Pesquisas

• CodeMI – Coletas periódicas

• Acompanhar evolução das métricas

• Elaboração de séries temporais

• Proposição de novas métricas

• Evolução de softwares industriais

• Interface com as empresas


Arquitetura do Ambiente


Atividades do Ambiente


Contribuições

• Conjunto de marcadores - Métricas estruturais

• CodeMI

• Parser Java

• XSLT – suíte de métricas

• Estudo de Caso – Compiere

• Proposta do ambiente de suporte à pesquisa


Limitações

• Parser – Gramática Java 1.5

• Engenharia Reversa parcial (baixa
completeza)

• XSLT - coletar métricas em nível de sistema
– Ausência de operação de junção (join)


Conclusões

• Representação Genérica

• Granularidade em Nível de Pacote

• Baixa Verbosidade

• Baixa Exposição do Código-Fonte


Trabalhos Futuros

• Implementação do ambiente proposto
• Analisar repositórios industriais de controle de
versão
• Construção do parser/plug-in para outras
linguagens
• Extrair métricas ao longo do tempo
• Utilização da representação para construção de
séries históricas das métricas
• Realização de estimativas e simulações utilizando
estas séries históricas


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