A reusable application framework for context-aware mobile patient monitoring systems

The development of Context-aware Mobile Patient Monitoring Systems (CaMPaMS) using wireless sensors is very complex. To overcome this problem, the Context-aware Mobile Patient Monitoring Framework (CaMPaMF) was introduced as an ideal reuse technique to enhance the overall development quality and overcome the development complexity of CaMPaMS. While a few studies have designed reusable CaMPaMFs, there has not been enough study looking at how to design and evaluate application frameworks based on multiple reusability aspects and multiple reusability evaluation approaches. Furthermore, there also has not been enough study that integrates the identified domain requirements of CaMPaMS. Therefore, the aim of this research is to design a reusable CaMPaMF for CaMPaMS. To achieve this aim, twelve methods were used: literature search, content analysis, concept matrix, feature modelling, use case assortment, domain expert review, model-driven architecture approach, static code analysis, reusability model approach, prototyping, amount of reuse calculation, and software expert review. The primary outcome of this research is a reusable CaMPaMF designed and evaluated to capture reusability from different aspects. CaMPaMF includes a domain model validated by consultant physicians as domain experts, an architectural model, a platform-independent model, a platform-specific model validated by software expert review, and three CaMPaMS prototypes for monitoring patients with hypertension, epilepsy, or diabetes, and multiple reusability evaluation approaches. This research contributes to the body of software engineering knowledge, particularly in the area of design and evaluation of reusable application frameworks. Researchers can use the domain model to enhance the understanding of CaMPaMS domain requirements, thus extend it with new requirements. Developers can also reuse and extend CaMPaMF to develop various CaMPaMS for different diseases. Software industries can also reuse CaMPaMF to reduce the need to consult domain experts and the time required to build CaMPaMS from scratch, thus reducing the development cost and time

Secure design defects detection and correction

Bad design and software defects often make source codes hard to understand and lead to maintenance difficulties. In order to detect and fix such defects, researchers have systematically investigated these issues and designed different effective algorithms to tackle the problems. However, most of these methods need source codes/models for defect detection and correction. Commercial companies, like banks, may not be willing to provide their source models due to data security. Therefore, it is a huge challenge to detect software detects by a consulting company as well as to keep source models confidential. This thesis analyze security issues in existing approaches related to defect detection and develop secure protocols to allow a software corporation and a consulting company to exchange data securely without revealing any private information, which make the approach practical in reality. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed approach --Abstract, page iii

Integrating Semantic Web Services Ranking Mechanisms Using a Common Preference Model

Service ranking has been long-acknowledged to play a fundamental role in helping users to select the best o erings among services retrieved from a search request. There exist many ranking mechanisms, each one providing ad hoc preference models that o er di erent levels of expressiveness. Consequently, applying a single mechanism to a particular scenario constrains the user to de ne preferences based on that mechanism's facilities. Furthermore, a more exible solution that uses several independent mechanisms will face interoperability issues because of the di erences between preference models provided by each ranking mechanism. In order to overcome these issues, we propose a Preference- based Universal Ranking Integration (PURI) framework that enables the combination of several ranking mechanisms using a common, holistic preference model. Using PURI, di erent ranking mechanisms are seamlessly and transparently integrated, o ering a single fa cade to de ne preferences using highly expressive facilities that are not only decoupled from the concrete mechanisms that perform the ranking process, but also allow to exploit synergies from the combination of integrated mechanisms. We also thoroughly present a particular application scenario in the SOA4All EU project and evaluate the bene ts and applicability of PURI in further domains

Feature-based methodology for supporting architecture refactoring and maintenance of long-life software systems

Zusammenfassung Langlebige Software-Systeme durchlaufen viele bedeutende Veraenderungen im Laufe ihres Lebenszyklus, um der Weiterentwicklung der Problemdomaenen zu folgen. Normalerweise ist es schwierig eine Software-Systemarchitektur den schnellen Weiterentwicklungen einer Problemdomaene anzupassen und mit der Zeit wird der Unterschied zwischen der Problemdomaene und der Software-Systemarchitektur zu groß, um weitere Softwareentwicklung sinnvoll fortzufuehren. Fristgerechte Refactorings der Systemarchitektur sind notwendig, um dieses Problem zu vermeiden. Aufgrund des verhaeltnismaeßig hohen Gefahrenpotenzials und des zeitlich stark verzoegerten Nutzens von Refactorings, werden diese Maßnahmen normalerweise bis zum letztmoeglichen Zeitpunkt hinausgeschoben. In der Regel ist das Management abgeneigt Architektur-Refactorings zu akzeptieren, außer diese sind absolut notwendig. Die bevorzugte Vorgehensweise ist, neue Systemmerkmale ad hoc hinzuzufuegen und nach dem Motto ”Aendere nie etwas an einem funktionierenden System!” vorzugehen. Letztlich ist das Ergebnis ein Architekturzerfall (Architekturdrift). Die Notwendigkeit kleiner Refactoring-Schritte fuehrt zur Notwendigkeit des Architektur-Reengineerings. Im Gegensatz zum Refactoring, das eine normale Entwicklungstaetigkeit darstellt, ist Reengineering eine Form der Software- ”Revolution”. Reengineeringprojekte sind sehr riskant und kostspielig. Der Nutzen des Reengineerings ist normalerweise nicht so hoch wie erwartet. Wenn nach dem Reengineering schließlich die erforderlichen Architekturaenderungen statt.nden, kann dies zu spaet sein. Trotz der enormen in das Projekt gesteckten Bemuehungen erfuellen die Resultate des Reengineerings normalerweise nicht die Erwartungen. Es kann passieren, dass sehr bald ein neues, kostspieliges Reengineering erforderlich wird. In dieser Arbeit werden das Problem der Softwareevolution und der Zerfall von Softwarearchitekturen behandelt. Eine Methode wird vorgestellt, welche die Softwareentwicklung in ihrer entscheidenden Phase, dem Architekturrefactoring, unterstuetzt. Die Softwareentwicklung wird sowohl in technischer als auch organisatorischer Hinsicht unterstuetzt. Diese Arbeit hat neue Techniken entwickelt, welche die Reverse-Engineering-, Architecture-Recovery- und Architecture-Redesign-Taetigkeiten unterst uetzen. Sie schlaegt auch Aenderungen des Softwareentwicklungsprozesses vor, die fristgerechte Architekturrefactorings erzwingen koennen und damit die Notwendigkeit der Durchfuehrung eines Architektur- Reengineerings vermeiden. In dieser Arbeit wird die Merkmalmodellierung als Hauptinstrument verwendet. Merkmale werden genutzt, um die Abstraktionsluecke zwischen den Anforderungen der Problemdomaene und der Systemarchitektur zu fuellen. Merkmalmodelle werden auch als erster Grundriss fr die Wiederherstellung der verlorenen Systemarchitektur genutzt. Merkmalbasierte Analysen fuehren zu diversen, nuetzlichen Hinweisen fuer den erneuten Entwurf (das Re-Design) einer Architektur. Schließlich wird die Merkmalmodellierung als Kommunikationsmittel zwischen unterschiedlichen Projektbeteiligten (Stakeholdern) im Verlauf des Softwareengineering-Prozesses verwendet und auf dieser Grundlage wird ein neuer Anforderungsde.nitionsprozess vorgeschlagen, der die erforderlichen Architekturrefactorings erzwingt.The long-life software systems withstand many significant changes throughout their life-cycle in order to follow the evolution of the problem domains. Usually, the software system architecture can not follow the rapid evolution of a problem domain and with time, the diversion of the architecture in respect to the domain features becomes prohibiting for software evolution. For avoiding this problem, periodical refactorings of the system architecture are required. Usually, architecture refactorings are postponed until the very last moment, because of the relatively high risk involved and the lack of short-term profit. As a rule, the management is unwilling to accept architecture refactorings unless they become absolutely necessary. The preferred way of working is to add new system features in an ad-hoc manner and to keep the rule ”Never touch a running system!”. The final result is an architecture decay. The need of performing small refactoring activities turns into need for architecture reengineering. In contrast to refactoring, which is a normal evolutionary activity, reengineering is a kind of software ”revolution”. Reengineering projects are risky and expensive. The effectiveness of reengineering is also usually not as high as expected. When finally after reengineering the required architecture changes take place, it can be too late. Despite the enormous invested efforts, the results of the reengineering usually do not satisfy the expectations. It might happen that very soon a new expensive reengineering is required. This thesis deals with the problem of software evolution and the decay of software architectures. It presents a method, which assists software evolution in its crucial part, the architecture refactoring. The assistance is performed for both technical and organizational aspects of the software evolution. The thesis provides new techniques for supporting reverse engineering, architecture recovery and redesigning activities. It also proposes changes to the software engineering process, which can force timely architecture refactorings and thus avoid the need of performing architecture reengineering. For the work in this thesis feature modeling is utilized as a main asset. Features are used to fill the abstraction gap between domain requirements and system architecture. Feature models are also used as an outline for recovering of lost system architectures. Through feature-based analyses a number of useful hints and clues for architecture redesign are produced. Finally, feature modeling is used as a communication between different stakeholders of the software engineering process and on this basis a new requirements engineering process is proposed, which forces the needed architecture refactorings

Transformation by example

La transformation de modèles consiste à transformer un modèle source en un modèle cible conformément à des méta-modèles source et cible. Nous distinguons deux types de transformations. La première est exogène où les méta-modèles source et cible représentent des formalismes différents et où tous les éléments du modèle source sont transformés. Quand elle concerne un même formalisme, la transformation est endogène. Ce type de transformation nécessite généralement deux étapes : l’identification des éléments du modèle source à transformer, puis la transformation de ces éléments. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons trois principales contributions liées à ces problèmes de transformation. La première contribution est l’automatisation des transformations des modèles. Nous proposons de considérer le problème de transformation comme un problème d'optimisation combinatoire où un modèle cible peut être automatiquement généré à partir d'un nombre réduit d'exemples de transformations. Cette première contribution peut être appliquée aux transformations exogènes ou endogènes (après la détection des éléments à transformer). La deuxième contribution est liée à la transformation endogène où les éléments à transformer du modèle source doivent être détectés. Nous proposons une approche pour la détection des défauts de conception comme étape préalable au refactoring. Cette approche est inspirée du principe de la détection des virus par le système immunitaire humain, appelée sélection négative. L’idée consiste à utiliser de bonnes pratiques d’implémentation pour détecter les parties du code à risque. La troisième contribution vise à tester un mécanisme de transformation en utilisant une fonction oracle pour détecter les erreurs. Nous avons adapté le mécanisme de sélection négative qui consiste à considérer comme une erreur toute déviation entre les traces de transformation à évaluer et une base d’exemples contenant des traces de transformation de bonne qualité. La fonction oracle calcule cette dissimilarité et les erreurs sont ordonnées selon ce score. Les différentes contributions ont été évaluées sur d’importants projets et les résultats obtenus montrent leurs efficacités.Model transformations take as input a source model and generate as output a target model. The source and target models conform to given meta-models. We distinguish between two transformation categories. Exogenous transformations are transformations between models expressed using different languages, and the whole source model is transformed. Endogenous transformations are transformations between models expressed in the same language. For endogenous transformations, two steps are needed: identifying the source model elements to transform and then applying the transformation on them. In this thesis, we propose three principal contributions. The first contribution aims to automate model transformations. The process is seen as an optimization problem where different transformation possibilities are evaluated and, for each possibility, a quality is associated depending on its conformity with a reference set of examples. This first contribution can be applied to exogenous as well as endogenous transformation (after determining the source model elements to transform). The second contribution is related precisely to the detection of elements concerned with endogenous transformations. In this context, we present a new technique for design defect detection. The detection is based on the notion that the more a code deviates from good practice, the more likely it is bad. Taking inspiration from artificial immune systems, we generate a set of detectors that characterize the ways in which a code can diverge from good practices. We then use these detectors to determine how far the code in the assessed systems deviates from normality. The third contribution concerns transformation mechanism testing. The proposed oracle function compares target test cases with a base of examples containing good quality transformation traces, and assigns a risk level based on the dissimilarity between the two. The traces help the tester understand the origin of an error. The three contributions are evaluated with real software projects and the obtained results confirm their efficiencies

Towards automated restructuring of object oriented systems

The work introduces a method for diagnosing design flaws in object oriented systems, and finding meaningful refactorings to remove such flaws. The method is based on pairing up a structural pattern that is considered pathological (e.g. a code smell or anti-pattern) with a so called design context. The design context describes the design semantics associated to the pathological structure, and the desired strategic closure for that fragment. The process is tool supported and largely automated

Makine öğrenme algoritmaları kullanılarak yazılım hata kestiriminin iyileştirilmesi

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.YÖK tez kataloğunda erişimi mevcut değildir

F/OSS para el reuso: métricas, desarrollo de herramientas y marco para su evaluación

La disponibilidad de una creciente variedad de Software Libre y de Código Abierto (F/OSS por sus siglas en inglés) distribuidos bajo licencias que permiten explícitamente su modificación y el desarrollo de aplicaciones derivadas, abre nuevas posibilidades para el desarrollo con reutilización. Las características y la información disponible en relación a cada producto de F/OSS es muy heterogénea; no obstante, todas tienen en común la libre disponibilidad del código fuente. Esta tesis presenta nuevas formas de abordar el problema de evaluar y seleccionar productos de F/OSS, centrándose en dos aspectos: La utilización de métricas que pueden obtenerse del código fuente para la evaluación de F/OSS, de modo de caracterizar el diseño general de los productos de software que se consideren para la reutilización. La elaboración de un marco de trabajo para la selección y evaluación de software que sirva de base para una sistematización paulatina de la incorporación de la reutilización de F/OSS en diferentes procesos de desarrollo de software. A partir del estudio de una muestra de 560 versiones diferentes de aplicaciones de F/OSS, y en base al estudio de distribuciones de frecuencia, se proponen umbrales para métricas que reflejan aspectos generales del diseño de una aplicación. Específicamente, se consideran el promedio de la cantidad de métodos por clase y la proporción de referencias a métodos de otras clases respecto del total de métodos definidos en la aplicación. Estas dos medidas se refieren a la aplicación en su conjunto y no a clases o módulos particulares, lo que supone una utilidad diferente de estos valores respecto del papel que cumplen en otros aspectos de la gestión de proyectos de software. En relación al segundo aspecto, se presenta un marco de trabajo en tres etapas, a saber, la detección de oportunidades de reutilización, la búsqueda de recursos candidatos y la selección y evaluación. Este marco es de carácter general, pudiendo adaptarse a diferentes metodologías y contextos de desarrollo. La elaboración del marco parte de la realización de una experiencia de desarrollo con reutilización de F/OSS, la revisión de la literatura relacionada con las temáticas de selección de elementos reutilizables y la evaluación de éstos para su incorporación en nuevos desarrollos. Este marco se aplica posteriormente al desarrollo de una herramienta para computar un conjunto de métricas basadas en el código fuente para dar soporte al proceso de selección de F/OSS para la reutilización tomando en cuenta los umbrales propuestos previamente. De esta forma, se ofrece aquí una base para abordar la reutilización de F/OSS de manera de permitir la sistematización paulatina de esta práctica, brindando un criterio de valoración provisional basado en métricas obtenidas del código fuente.Facultad de Informátic

Zielorientierte Erkennung und Behebung von Qualitätsdefiziten in Software-Systemen am Beispiel der Weiterentwicklungsfähigkeit

The evolvability of software systems is one of the key issues when considering their long term quality. Continuous changes and extensions of these systems are neccessary to adjust them to new or changing requirements. But the changes often cause quality deficiencies, which lead to an increase in complexity or an architectural decay. Especially quality deficiencies within the specification or the architecture of a software system can heavily impair a software system.To counteract this, a method is developed in this work to support the analysis of a quality goal in order to identify the quality deficiencies which hinder the achievement of the quality goal. Both the detection and the removal of quality deficiencies are accomplished in a systematic way. The method integrates detection of these quality deficiencies and their removal by reengineering activities based on rules. The detection of quality deficiencies is performed by means of measurable quality attributes which are derived from a quality goal, such as evolvability. In order to demonstrate the practicability of the method, the quality goal evolvability is taken as an example. This work shows how a software system can be evaluated with regard to evolvability based on structural dependencies and which reengineering activities will improve the system in the direction of this quality goal.To evaluate the method, it was applied within an industrial case study. By analyzing the given software system a large number of different quality deficiencies were detected. Afterwards the system's evolvability was improved substantially by reengineering activities proposed by the method.Für unternehmenskritische Software-Systeme, die langlebig und erweiterbar sein sollen, ist das Qualitätsziel Weiterentwicklungsfähigkeit essentiell. Kontinuierliche Änderungen und Erweiterungen sind unabdingbar, um solche Software-Systeme an neue oder veränderte Anforderungen anzupassen. Diese Maßnahmen verursachen aber auch oft Qualitätsdefizite, die zu einem Anstieg der Komplexität oder einem Verfall der Architektur führen können. Gerade Qualitätsdefizite in der Spezifikation oder Architektur können Software-Systeme stark beeinträchtigen.Um dem entgegenzuwirken, wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, welche die Einhaltung von Qualitätszielen bewerten kann. Dadurch wird sowohl das Erkennen als auch das Beheben von Qualitätsdefiziten in der Software-Entwicklung ermöglicht. Qualitätsdefizite werden anhand einer am Qualitätsziel orientierten und regelbasierten Analyse erkannt und durch zugeordnete Reengineering-Aktivitäten behoben. Als Beispiel für ein Qualitätsziel wird die Weiterentwicklungsfähigkeit von Software-Systemen betrachtet. Es wird gezeigt, wie dieses Qualitätsziel anhand von strukturellen Abhängigkeiten in Software-Systemen bewertet und durch gezielte Reengineering-Aktivitäten verbessert werden kann.Um die Methode zu validieren, wurde eine industrielle Fallstudie durchgeführt. Durch den Einsatz der Methode konnten eine Vielzahl von Qualitätsdefiziten erkannt und behoben werden. Die Weiterentwicklungsfähigkeit des untersuchten Software-Systems wurde durch die vorgeschlagenen Reengineering-Aktivitäten entscheidend verbessert