Sprachübergreifendes, abstraktes Metamodell zur Qualitätsanalyse und Qualitätsverbesserung von OO Systemen

Transkript

1 Peter Szulman Mircea Trifu Sprachübergreifendes, abstraktes zur Qualitätsanalyse und Qualitätsverbesserung von OO Systemen 7 th Workshop Software Reengineering Bad Honnef, 2-4. Mai FZI Forschungszentrum Informatik Programmstrukturen

2 keiten & Kontext Notwendigkeit der Sicherung der inneren Qualität bei der evolutionären SW-Entwicklung Das Projekt : Lösungsstrategie durch Qualitätsanalyse & Qualitätsverbesserung Das System- Die Rolle eines sprachübergreifenden s in Aufbau des s Analyse- Transformations- Zusammenfassung Diskussion 2

3 Softwareentwicklung heute Evolutionäre SW-Entwicklung Software ist kein starres Gebilde, ständige Anpassungen an neue Marktanforderungen notwendig Systeme in der Praxis wachsen oft über mehrere Jahre Neue Anforderungen müssen in bestehendes System integriert werden Oft: Degenerierung der Softwarestruktur Folge: Kosten, Kosten, Kosten... keiten & 3

4 Was heißt das in Zahlen ausgedrückt? keiten & Quelle Zusammenstellung: University of Jyväskylä, Finnland National Institute of Standards and Technology 2002: Software Errors Cost U.S. Economy $59.5 Billion Annually (0,6% des Bruttoinlandproduktes) 4

5 Konsequenzen keiten & Evolutionskosten werden maßgeblich durch die innere Qualität der SW bestimmt Konzentration auf innere Softwarequalität Softwarequalität aus Sicht des Softwareingenieurs Wartbarkeit Erweiterbarkeit Wiederverwendbarkeit Verständlichkeit... Gegenteil: Anwendersicht, äußere Softwarequalität Axiom des Software Engineerings Gute innere Struktur gute äußere Qualität 5

6 Hindernisse zur Sicherung der inneren Qualität Probleme bei der Qualitätsanalyse Qualitätsanalyse ausgehend vom Quelltext schwer Wie findet man Schwachstellen, die zur schlechten Qualität führen? Automatisierung Probleme bei der Qualitätsverbesserung Lücke zwischen Erkennung und Behebung: Schwachstelle gefunden - was nun? Wie wird die Qualitätsverbesserung durch Strukturverbesserung erreicht? Automatisierung keiten & 6

7 Unsere Ziele in Technisches Ziel: ganzheitliche Sicherung innerer Qualität objektorientierter Software Konstruktions- und evolutionsbegleitend Entwicklung und Einsatz von Methoden + Werkzeuge Wirtschaftliches Ziel: Aufwandsenkung bei Softwareentwicklung und -evolution Kostensenkung keiten & 7

8 Unsere Lösungsstrategie in Qbench Quelltext Quelltext Qualitätsmodell Systemmodell Systemmodell Erkennen Beheben keiten & Interne Software- Qualität Technologie- Qualität Architektur- Qualität Design- Qualität Code- Qualität Metriken. Heuristiken Refactorings Entwurfsmuster Erkennungsstrategien Lösungsstrategien 8

9 Die Rolle des System-(Meta)modells in Qbench keiten & Modellierung der Softwarestruktur Notwendigkeit: Qualitätsanalyse auf Quelltextebene schwer, weil Es gibt implizite Querverweise Enthält zu viele Details Umgang mit heterogenen Projekten (Java, C++, C#, Delphi) Basis für eine Vielzahl von Analysen Metrik-basierte Qualitätsanalysen Visualisierung Clusterings.. Basis zur Unterstützung der Strukturverbesserung 9

10 Die Rolle des System-s in Qbench (2) Java C++ Delphi Object Model Export Import Metrics Heuristics Pattern matching Depend. analysis Code duplication Abstractions SQL Database Clustering keiten & C# System Metamodel Visualization Transformation 10

11 Abstraktionen in der Systemmodellierung 3: Abstraktionen / Konzepte 2: Analyse / Transformationsmodell 1: Abstrakter Syntaxbaum 0: Quelltext Abstraktionsgrad keiten & Die Struktur des Systems kann auf 4 Abstraktionsebenen modelliert werden 0: sprachspezifisch, unstrukturiert 1: sprachspezifisch, strukturiert, aber zu viele Details 2: sprachübergreifende Unterstützung von Quelltextanalysen und -Transformationen = System- 3: Entwurfsmodell 11

12 Das Analyse- keiten & Qualitätsanalysen Macht eine sprachübergreifende Implementierung von Qualitätsanalysen möglich Bsp.: Gott-Klasse ist ähnlich in C++/Java/C#/Delphi Enthält alle relevante Modell-Artefakte zu Stand-der-Technik Qualitätsanalysen von OO-Systemen Granularität 3: Abstraktionen / Konzepte 2: Analyse / Transformationsmodell 1: Abstrakter Syntaxbaum 0: Quelltext Geht bis zur Methodenebene Enthält aber auch Statements, daher spezielle Analysen/Transformationen möglich Abstraktionsgrad 12

13 Das Analyse- Struktur 3: Abstraktionen / Konzepte 2: Analyse / Transformationsmodell 1: Abstrakter Syntaxbaum 0: Quelltext Vereinigung von mehreren OO-Sprachen Vereinigt die semantisch gleichen Konzepte von verschiedenen OO-Sprachen Namespace (C++) «--» package (Java) Abstraktionsgrad keiten & 13

14 Analyse- (Überblick) «interface» Referenceable Access Root Field * Statement * Package * Class * * Method * keiten & 14

15 dataentcapviol: Query execute () Beispiel für eine Analyse: Datenkapselaufbruch packs:=getpackages () for(pack in packs) classes:=getclasses () root:root pack:package cls:class fld: Field suspects:list keiten & for(cls in classes) fields:=getfields () for(fls in fields) if (publicflag &&!constflag) publicflag:= ispublic () constflag:= isconst () add(fld) 15

21 Das Transformationsmodell 3: Abstraktionen / Konzepte 2: Analyse / Transformationsmodell 1: Abstrakter Syntaxbaum 0: Quelltext Abstraktionsgrad keiten & Simulation der Transformationen um die Auswirkung der reellen Transformationen auf die innere Qualität der SW vorauszusagen Sprachübergreifende Transformationen Bsp.: Basistransformationen zur Eliminierung einer Gottklasse ist bei allen OO Sprachen ähnlich Abstrakte Beschreibung von Transformationen, ohne syntaktisches Overhead Die reellen Transformationen werden von sprachspezifischen Transformationswerkzeugen ausgeführt (z.b.: Inject/J) 21

22 Das Transformationsmodell 3: Abstraktionen / Konzepte 2: Analyse / Transformationsmodell 1: Abstrakter Syntaxbaum 0: Quelltext Abstraktionsgrad keiten & Transformationsprimitive Löschen eines Modellelementes Verschieben eines Modellelementes Erzeugen eines Modellelementes Eigenschaft eines Modellelementes verändern Minimale Vor/Nachbedingungsprüfung der Transformationsprimitiven 22

23 Beispiel für Transformationsprimitive Class converttointerface () movetopackage (Package p) addfield (Field fld) removefield (Field fld) addmethod (Method m) removemethod (Method m) addconstructor (Constructor c) removeconstructor (Constructor c)... keiten & 23

24 Beispiel für eine Trafo: globale Variable ins Feld gv2fld: Transformation execute (gv, cls) name:=getname () gv: GlobalVariable cls: Class acc: VariableAccess pack: Package typeacc:=gettypedeclaration () «constructor» (name, typeacc) setpublic () addfield (fld) accesses:=referencingaccesses () for (acc in accesses) changetarget (fld) fld: Field keiten & pack:=getsurroundingpackage () removeglobalvariable (gv) X 24

30 Zusammenfassung keiten & Kontext Notwendigkeit der Sicherung der inneren Qualität Lösungsansatz mit Qualitätsanalyse & Qualitätsverbesserung Problemstellung Notwendigkeit eines sprachübergreifenden s Analyse- Macht Stand-der-Technik-Qualitätsanalysen sprachübergreifend möglich Transformations- Simulation der Transformationen Nachher: prüfen der Qualitätsverbesserung Stand der Implementierung Faktenextraktor für Java und C++ fertig, Delphi bald Analyse und Transformationsmodell fertig 30

31 Fragen und Kommentare keiten & 31