Thomas Haug MATHEMA Software GmbH 209

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1 Thomas Haug MATHEMA Software GmbH 209

2 Wer bin ich > Dipl.-Inf (Univ.) > Senior Consultant, Architekt und Trainer (MATHEMA Software GmbH) > 25+ Jahre Software Entwicklung > 12+ Jahre Java Enterprise > 7+ Jahre.Net > Schwerpunkte Software Architektur Verteilte Systeme Objekt-Relationales Mapping

3 AGENDA >Motivation >Metriken >Metriken kombinieren >Zusammenfassung, Literatur und Werkzeuge

4 AGENDA >Motivation >Metriken >Metriken kombinieren >Zusammenfassung, Literatur und Werkzeuge

5 Motivation Der Wartungsalptraum > 80% der Kosten stecken in der Wartung > Softwarewartung ist die Veränderung eines Softwareprodukts nach dessen Auslieferung, um Fehler zu beheben, Performanz oder andere Attribute zu verbessern oder Anpassungen an die veränderte Umgebung vorzunehmen. (Definition gemäß IEEE )

6 Motivation Der Widerspruch Thin Client Thick Client Presentation layer Application layer Integration layer KEEP IT SIMPLE STUPID. Database Filesystem Legacy system

7 Motivation - Warum by AskDaveTaylor at flickr

8 Motivation S... 8 by D'Arcy Norman at flickr

9 Motivation Measure and Check > Process Test Driven Development Short development cycles > Runtime Analysis Test Coverage Memory Analysis Deadlock Detection Monitoring / Logging > Static Code Analysis Design and Code guidelines Design- and Code Reviews Static analysis tools Metrics 9

10 Motivation Measure and Check > Prozesse Test Driven Development Iteratives und inkrementelles Vorgehen > Laufzeit Test Coverage Memory Analysis Deadlock Detection Monitoring / Logging > Statische Codeanalyse Design und Code guidelines Design- and Code Reviews Statische Analyse Werkzeuge Metriken

11 AGENDA >Motivation >Metriken >Metriken kombinieren >Zusammenfassung, Literatur und Werkzeuge

12 Klassifikation der Metriken 70er Basis Metrics SLOC Complexity... LOC McCabe Halstead

13 Lines of Code Source Lines of Code (SLOC) > Physikalische LOC Codezeilen, Kommentare, etc. zählen mit > Logical lines of code (lloc) and Non Commented Source Statements (NCSS) Anweisungen abzählen Measuring programming progress by lines of code is like measuring aircraft building progress by weight Bill Gates

14 Lines of Code > LOC vs lloc for (int i = 0; i < 10; i++) System.out.println(i + ". value"); LOC = 2 lloc = 2 for (int i = 0; i < 10; i++) { // print to console System.out.println(i + ". value"); } LOC = 5 lloc = 2 14

15 Lines of Code - Tomcat

16 Komplexität > Cyclomatic Complexity (CC(N)) > McCabe, 1976 function ggt (x, y) p: number of components e: number of edges n: number of nodes > Beispiel CC = *1 = 2 while (y>0) rest = x % y x = y y = rest return x

17 Komplexität Original McCabe values 1-10 : low complexity : medium complexity : high complexity > 51 : very high complexity PMD (per method) 1-4 : low complexity 5-7 : medium complexity 8-10 : high complexity > 11 : very high complexity TODO: Auswertung auf Spring und Hibernate, Tomcat anwenden

18 Komplexität - Beispiel Spring CC > 11 : very high complexity

19 Einen Moment? Kopplung?? Vererbung?

20 Klassifikation der Metriken Software Metrics 70er 90er Basis Metrics O-O Metrics SLOC Complexity... CK MOOD LK... LOC McCabe Halstead WMC... MHF

21 Metriken in der Objekt-Orientierung > Klassischen Metriken ziehen wichtige Aspekte der Objekt-Orientierung nicht in Betracht. > OO Metriken bewerten die Dimensionen Größe und Komplexität Vererbung Kopplung > Sehr viele (>= 375) > Beispiele Chidamber und Kemerer (CK) Metric suite (1994) WMC, CBO, DIT, NOC, RFC, LCOM Robert C. Martin Metrics (1994) Coupling, Stability, Abstractness,... 21

22 Object-Oriented Metrics - CK Beispiele > Weighted Method Count (WMC). Sehr hohe Komplexität der Klassen, aber die durchschnittliche Komplexität ist niedrig. Sehr hohe Klassenkomplexität und die durchschnittliche Komplexität hoch 22 bzw. sehr hoch

23 Object-Oriented Metrics - CK Beispiele > Coupling Between Object Classes (CBO) Heuristik: Werte über 14 vermeiden (Sahraoui, Godin, Miceli: Can Metrics Help Bridging the Gap Between the Improvement of OO Design Quality and Its Automation? ) 23

24 Lanza und Marinescu - Pyramidal Overview Lanza und Marinescu 2006 Inheritance ANDD AHIT NOP NOC NOM NOM Size and Complexity LOC CYCLO CALLS FANOUT Coupling

25 Lanza und Marinescu - Pyramidal Overview

26 Lanza und Marinescu - Pyramidal Overview 26 Tomcat

27 Lanza und Marinescu - Pyramidal Overview Ernst Rose / PIXELIO 27 Tomcat

28 Where to start? 28 gjeewaaytee at flickr

29 Lösung Metriken kombinieren Informal description of metric1 metric1 > threshold Informal description of metric2 metric2 < threshold AND potential defect

30 AGENDA >Motivation >Metriken >Metriken kombinieren >Zusammenfassung, Literatur und Werkzeuge

31 Metriken kombinieren NASA Heuristiken (Rosenberg et al, 1999) > Eine Klasse ist ein möglicher Kandidat, wenn mindestens zwei der folgenden Bedingungen erfüllt sind WMC > 100 CBO > 5 RFC > 100 NOM > 40 RFC > 5 * NOM (Response for a class) > Spinellis empfiehlt 3 oder 4 Bedingungen als Grundlage für nachfolgende Untersuchungen

32 Metriken kombinieren NASA Heuristics WMC > 100 CBO > 5 NOM > 40 Spring (26 Klassen = NASA Heuristiken geben keine Hinweise welche Probleme vorliegen)

33 Metriken kombinieren Lanza und Marienscu > Nutzen bestehende OO-Metriken, z. B. CK-Suite > Definieren eigene Metriken > legen Schwellwerte für Metriken fest Basierend auf 45 Java und 37 C++ Projekten > Visualisierung Pyramidal Overview Polymetric views Class Blue Print > Beschreiben code smell detection strategies basierend auf Metriken

34 Metrik 2 Metriken kombinieren Polymetric View > Dient der gleichzeitigen Visualisierung von unterschiedlichen Metriken auf Artefakten Metrik 1 Artefakt 1 Metrik 3 Metrik 4 Artefakt 2

35 Number of methods (NOM) Metriken kombinieren System Complexity View > System Complexity View Number of attributes Klasse 1 Lines of Code (LOC) Vererbung Klasse 2

36 Metriken kombinieren System Complexity View Hibernate 3.3.2

37 Metriken kombinieren System Complexity View HbmBinder NOA 6 NOM 92 Hibernate Configuration NOA 33 NOM 97 HqlSqlWalker NOA 26 NOM 79 Settings NOA 50 NOM 96

38 Metriken kombinieren System Complexity View Hibernate 3.3.2

39 Metriken kombinieren System Complexity View Hibernate AbstractDialect NOA 17 NOM 134 AbstractTransactSQLDialect NOA 5 NOM 29 SQLServerDialect NOA 5 NOM 25 Oracle8iDialect NOA 10 NOM 54

40 Metriken kombinieren System Complexity View Hibernate AbstractEntityPersister NOA 90 NOM 299 JoinedSubclassEntityPersister NOA 28 NOM 44 UnionSubclassEntityPersister NOA 14 NOM 41 SingleTableEntityPersister NOA 40 NOM 55

41 Metriken kombinieren - Dectection Strategies Informal description of metric1 metric1 > threshold Informal description of metric2 metric2 < threshold AND Or Defect Informal description of metric3 metric3 > threshold

42 Disharmonies Lanza und Marienscu > Beschreiben drei Kategorien von Designschwächen Identity disharmonies identity Collaboration disharmonies collaboration Classification disharmonies > Basieren teilweise auf den Code-Smells von Martin Fowler > Disharmonies können voneinander abhängig sein classification

43 Identity Disharmonies > Feature Envy (Fowler) Methoden sind mehr an Attributen fremder Klassen interessiert > Data Class (Fowler) Enthalten Daten, aber kein bzw. kaum Verhalten > God class (Fowler) Interagieren mit vielen anderen Klassen und sind sehr komplex > Brain Method Methode ist sehr komplex und beinhalten die meiste Funktionalität der Klasse > Brain Class Enthält viele Brain Methods > Significant Duplication (Fowler) Klasse enthält einen hohen Anteil an Code Duplizierung identity collaboration classification

44 Identity Disharmony - God Class Class accesses attributes other classes ATFD > FEW ATFD Access To Foreign Data TCC Tight Class Cohesion identity Complexity is very high WMC >= VERY HIGH AND God Class collaboration Very low cohesion TCC < ONE THIRD FEW = 2-5 VERY HIGH = 47 (for WMC) ONE THIRD = 0.33 classification

45 Identity Disharmony God Class - Hibernate identity collaboration classification

46 Identity Disharmony God Class - Hibernate identity collaboration classification

47 Identity Disharmony God Class - Hibernate AbstractEntityPersister identity collaboration SingleTableEntityPersister classification JoinedSubclassEntityPersister

48 Identity Disharmony Data Class in.net identity Spring.Net collaboration classification NHibernate

49 Identity Disharmony Data Class in.net identity Spring.Net AbstractEntityPersister collaboration classification NHibernate

50 Collaboration Disharmonies > Shotgun Surgery (Fowler) Die verdächtige Methode wird von vielen anderen Methoden genutzt identity > Intensive Coupling (Fowler: Unangebrachte Intimität ) Die Klasse interagiert sehr viel mit wenigen anderen Klassen collaboration > Dispersed Coupling Die Klasse interagiert mit vielen anderen Klassen classification

51 Collaboration Disharmony - Shotgun Surgery Method is called by too many methods CM > Short Memory Cap [CM = Changing Methods] CM: Anzahl der Methoden, die die betrachtete Methode aufrufen Short Memory Capacity = 7-8 identity AND Shotgun Surgery collaboration Incoming calls are from many other classes CC > Many [CC = Changing Classes] CC : Anzahl der Klassen, deren Methoden die betrachtete Methode aufrufen. Many > 7 classification

52 Collaboration - Shotgun Surgery identity collaboration classification

53 Abhängigkeiten der Disharmonies identity collaboration classification

54 Viele Disharmonies... identity collaboration classification

55 AGENDA >Motivation >Metriken >Metriken kombinieren >Zusammenfassung, Literatur und Werkzeuge

56 Zusammenfassung Metriken messen > Größe und Komplexität > Vererbung > Kopplung > Metriken können zur Aufdeckung von potenziellen Refaktorisierungen genutzt werden Foto: pixelio.de - Olaf Rendler > Durch geeignete Kombination können (Fowlersche) Code Smells aufgedeckt werden > Metriken müssen grundsätzlich bewertet und interpretiert werden > Komplementär zu Werkzeugen wie PMD, JDepend

57 by Steve Punter at flickr

58 Literatur

59 (Some) Tools > JavaNCSS > ckjm > PMD > IPlasma > InFushion > InCode > CodeCity > MOOSE > Metrics > SonarJ

60 Vielen Dank - However, a metric is not a god; it is merely a measurement against an arbitrary standard Robert C. Martin

61 Classification Disharmonies > Refused Parent Bequest (Fowler) Child class only partially uses or does not use inherited methods at all. identity > Tradition Breaker Subclass provides a large set of new Interface methods which are unrelated to the services provided by the parent class collaboration classification

62 Classification Disharmonies > Refused Parent Bequest (Fowler) > Tradition Breaker identity collaboration classification

63 Identity Disharmony God Class - Spring identity collaboration classification

64 Combining metrics visually Hibernate 3.2

65 Combining metrics visually

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