Verifikation und AO Florian Wagner

Transkript

1 Verifikation und Aspektorientierung

2 Inhalt Klassifikation und Analyse von Adivces AOP-Fehlermodell und Testkriterien Verifikation Model-Checking State-Based Incremental Testing 2

3 KLASSIFIKATION UND ANALYSE 3

4 Klassifikation Beziehung von Advice zu Methoden Kriterien Verhalten Scope Bestimmung der Komplexität der Auswirkung von Aspekten 4

5 Klassifikation Verhalten Zusatz ( Augmentation ) Adive-Code + Methoden-Code Verschmälerung ( Narrowing ) Bedingte Methodenausführung Ersatz ( Replacement ) Advice ersetzt Methode komplett Kombination ( Combination ) Advice-Code und Methoden-Code erzeugen potentiell neues Verhalten 5

6 Klassifikation Scope Advice Methode Orthogonal - - Unabhängig ( Independent ) Überwachung ( Observation ) Antrieb ( Actuation ) Interferenz ( Interference ) r r w w r w r w Zugriff auf gleiche Felder, r: : lesender Zugriff, w: : schreibender Zugriff 6

7 Klassifikation / Analyse Analyse von AO-Programmen Zusatz-Advice mit orthogonalem, unabhängigem oder überwachendem Scope ändert das ursprüngliche Methodenverhalten nicht! Narrowing-Advice: Verhalten abhängig von der verschmälernden Bedingung 7

8 Klassifikation / Analyse Analyse von AO-Programmen Ersatz-Advice: Ursprüngliches Methodenverhalten kann ignoriert werden Kombinations-Advice: Schwierig, da beliebige Kombinationen von Advice- und Methodenausführung möglich 8

9 Struktur von AO-Programmen Modularisiertes Design Scope Orthogonal Unabhängig Überwachend Verhalten Zusatz-Advice Narrowing-Advice 9

10 Struktur von AO-Programmen Interferenz Zeichen von unpassender Modularisierung Kombinations- Advice Ersatz-Advice 10

11 EIN FEHLERMODELL UND TESTKRITERIEN FÜR AOP 11

12 Mögliche Fehler bei AOP Fehler in der ursprünglichen Methode Fehler im Advice, unabhängig von der ursprünglichen Methode Fehler durch Interaktion von einem Aspekt mit der ursprünglichen Methode Fehler durch Interkation von mehreren Aspekten mit der ursprünglichen Methode 12

13 Fehlermodell für AOP Ungenaues Pointcut-Muster Pointcut-Ausruck entweder zur streng oder zu schwach Folge: Nicht alle nötigen Joinpoints werden abgedeckt Testkriterien: Testen des Aspekts 13

14 Fehlermodell für AOP Falsche Aspekt-Reihenfolge Mehrere Aspekte werden in falscher Reihenfolge an einem Jointpoint ausgeführt Problematisch, wenn Aspekte nicht vollständig unabhängig voneinander Testkriterien: Testen aller Einwebreihenfolgen 14

15 Fehlermodell für AOP Unerfüllte Nachbedingungen Erwartete Nachbedingungen der ursprünglichen Methode werden nicht erfüllt Fehlschlagen der ursprünglichen Methode möglich Testkriterien: Testen der Methoden mit den ursprünglichen Testsets 15

16 Fehlermodell für AOP Nichterhalt von Zustands-Invarianten Zustands-Invarianten der ursprünglichen Methode werden durch den Aspekt unerfüllbar Fehlschlagen der ursprünglichen Methode möglich Testkriterien: Testen der Methoden mit den ursprünglichen Testsets 16

17 Fehlermodell für AOP Falsche Kontrollfluss-Fokus Fehlende Einschränkung des Kontrollfluss- Kontexts (zur Laufzeit) Advice wird zur falschen Zeit ausgeführt Testkriterien: Bedingungsüberdeckungstest für Pointcut-Bezeichner 17

18 Fehlermodell für AOP Falsche Veränderungen der control dependencies z.b. durch around-advice und narrowing Testkriterien: Testen der Methoden mit den ursprünglichen Testsets 18

19 Verifikation von aspektorientierter Software MODEL-CHECKING FÜR AOP 19

20 Model-Checking Formale Verifikationsmethode Genügt ein System M mit Ausgangszustand s einer logischen Formel ϕ? M ist Modell von ϕ M, s = ϕ ϕ: : temporallogische Formel, z.b. in CTL* M ist meinst ein endlicher Automat 20

21 Model-Checking M,s = AG(ThrowingException-Bar-m1 -> AF ErrorLogging-Bar-m1) 21

22 Model-Checking Java PathFinder (JPF) Verify.assert(String msg, boolean p); Überprüfen von Vor- und Nachbedingungen über AOP ähnlich Design-by-Contract 22

23 STATE-BASED INCREMENTAL TESTING 23

24 State-Basedased Incremental Testing (1) Zustandsautomat (Modell) der Basisklassen erzeugen (2) Abstrakte Testfälle generieren (3) Abstrakte Testfälle instanziieren (4) Test der Basisklassen (5) Erzeugen des Aspektmodells und verweben mit dem Basismodell (6) Abstrakte Testfälle für das Woven Model erstellen (7) Erzeuge Testfälle für das komplette AO Programm (8) Test des AO Programms 24

25 Zustandsautomat (Modell) State Model ist ein 4-Tupel (S, E, V, T) mit S: endliche Menge von Zuständen E: endliche Menge von Ereignissen oder Aktionen V: endliche Menge von Variablen T S E Φ S (s i, e, φ, s j ) T Ereignis e E transformiert unter der Bedingung φ Φ den Zustand s i S in den Zustand s j S 25

26 Zustandsautomat (Modell) Für einen Zustandsautomaten M für die Klasse C gilt: s i und s j sind abstrakte Zustände von Objekten der Klasse C e korrespondiert zu einer Methode m der Klasse C φ ist eine logische Bedingung, basierend auf Konstanten, Instanzvariablen der Klasse C oder Parametern einer Methode m von C 26

27 Abstrakter Testfall Eine Sequenz von Zustandsübergängen heißt abstrakter Testfall <new[φ 0 ], s 0, e 1 [φ 1 ], s 1,, s n-1, e n [φ n ], s n > <new[φ 0 ], e 1 [φ 1 ],, e n [φ n ]> 27

28 Zustandsmodell für Aspekte Ähnlich dem Zustandsmodell der Basisklassen, wobei die Menge der Zustände die Zustands- Pointcuts des Aspekts enthält, die Menge der Ereignisse die Ereignis- Pointcuts des Aspekts enthält, usw. 28

29 Der Einwebalgorithmus Verbinden von Basis-Zustandsmodell BM, Aspekt A und Aspekt-Zustandsmodell AM zum Woven Model WM 29

30 Beispiel - Basisklasse public class FooBar { // states: START=0; FOO=1; BAR=2; } public FooBar(); // constructor public void foo(); // set state to FOO public void bar(); // set state to BAR public int gets(); // return current state 30

31 Beispiel - Aspekt public aspect Ordering { pointcut barcut(foobar fb): execution(void FooBar.bar(..)) && target(fb); } void around(foobar fb): barcut(fb) { if (fb.gets()!= FooBar.FOO) { System.out.println( "bar without foo - illegal"); } else proceed(fb); } 31

32 Beispiel - Zustandsautomaten 32

33 Beispiel Übergangsbaum 33

34 Beispel Aus dem Übergangsbaum folgen die (abstrakten) Testfälle (ohne Test von gets()) NTC1 := <new, bar> NTC2 := <new, foo, bar, bar> PTC1 := <new, foo, foo> PTC2 := <new, bar, foo> 34

35 Zusammenfassung Grundlegende Aussagen über Komplexität durch Klassifikation der Aspekte Idealisierte Struktur von AO-Programmen Fehlermodell für AOP gibt grundlegende Testkriterien an Verifikation durch Model-Checking bzw. State-Based Incremental Testing 35

36 Quellen [1] Martin Rinard, Alexandru Salcianu, Suhabe Bugrara: A Classification System and Analysis for Aspect Oriented Programs [2] Roger T. Alexander, James M. Bieman, Anneliese A. Andrews: Towards the Systematic Testing of Aspect- Oriented Programs [3] Naoyasu Ubayashi, Tetsuo Tamai: Aspect-Oriented Programming with Model Checking [4] Dianxiang Xu, Weifeng Xu: State-Based Incremental Testing of Aspect-Oriented Programs 36