Semi-Automatische Deduktion von Feature-Lokalisierung während der Softwareentwicklung: Masterarbeit

Despite extensive research on software product lines in the last decades, ad-hoc clone-and-own development is still the dominant way for introducing variability to software systems. Therefore, the same issues for which software product lines were developed in the first place are still imminent in clone-and-own development: Fixing bugs consistently throughout clones and avoiding duplicate implementation effort is extremely diffcult as similarities and differences between variants are unknown. In order to remedy this, we enhance clone-and-own development with techniques from product-line engineering for targeted variant synchronisation such that domain knowledge can be integrated stepwise and without obligation. Contrary to retroactive feature mapping recovery (e.g., mining) techniques, we infer feature-to-code mappings directly during software development when concrete domain knowledge is present. In this thesis, we focus on the first step towards targeted synchronisation between variants: the recording of feature mappings. By letting developers specify on which feature they are working on, we derive feature mappings directly during software development. We ensure syntactic validity of feature mappings and variant synchronisation by implementing disciplined annotations through abstract syntax trees. To bridge the mismatch between change classification in the implementation and abstract layer, we synthesise semantic edits on abstract syntax trees. We show that our derivation can be used to reproduce variability-related real-world code changes and compare it to the feature mapping derivation of the projectional variation control system VTS by Stanciulescu et al.Trotz umfangreicher Forschung zu Software-Produktlinien in den letzten Jahrzehnten ist Clone-and-Own immer noch der dominierende Ansatz zur Einführung von Variabilität in Softwaresystemen. Daher stehen bei Clone-and-Own immer noch die gleichen Probleme im Vordergrund, für die Software-Produktlinien überhaupt erst entwickelt wurden: Die konsistente Behebung von Fehlern in allen Klonen und die Vermeidung von doppeltem Implementierungsaufwand sind äußerst schwierig, da Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Varianten unbekannt sind. Um hier Abhilfe zu schaffen, erweitern wir die Clone-and-Own-Entwicklung mit Techniken aus der Produktlinien-Entwicklung zur gezielten Synchronisierung von Varianten, sodass Entwickler ihr Domänenwissen schrittweise und unverbindlich integrieren können. Im Gegensatz zu nachträglich arbeitenden Feature-Mapping-Recovery- oder auch Mining-Techniken, leiten wir Zuordungen von Features zu Quellcode direkt während der Softwareentwicklung ab, wenn konkretes Domänenwissen vorhanden ist. In dieser Arbeit entwickeln wir den ersten Schritt zur gezielten Synchronisation von Varianten: die Aufzeichnung von Feature-Mappings. Indem Entwickler spezifizieren an welchem Feature sie arbeiten, leiten wir Feature-Mappings direkt während der Softwareentwicklung ab. Wir stellen die syntaktische Korrektheit von Feature-Mappings und der Synchronisation von Varianten sicher, indem wir disziplinierte Annotationen mithilfe von abstrakten Syntaxbäumen implementieren. Um die Diskrepanz der Klassifizierung von Änderungen zwischen der Implementierungs- und der Abstraktionsschicht zu überbrücken, synthetisieren wir Semantic Edits auf abstrakten Syntaxbäumen. Wir zeigen, dass unsere Ableitung von Feature-Mappings in der Lage ist reale Codeänderungen zu reproduzieren und vergleichen sie mit der Feature-Mapping-Ableitung des Variationskontrollsystems VTS von Stanciulescu et al

Consistent View-Based Management of Variability in Space and Time

Systeme entwickeln sich schnell weiter und existieren in verschiedenen Variationen, um unterschiedliche und sich ändernde Anforderungen erfüllen zu können. Das führt zu aufeinanderfolgenden Revisionen (Variabilität in Zeit) und zeitgleich existierenden Produktvarianten (Variabilität in Raum). Redundanzen und Abhängigkeiten zwischen unterschiedlichen Produkten über mehrere Revisionen hinweg sowie heterogene Typen von Artefakten führen schnell zu Inkonsistenzen während der Evolution eines variablen Systems. Die Bewältigung der Komplexität sowie eine einheitliche und konsistente Verwaltung beider Variabilitätsdimensionen sind wesentliche Herausforderungen, um große und langlebige Systeme erfolgreich entwickeln zu können. Variabilität in Raum wird primär in der Softwareproduktlinienentwicklung betrachtet, während Variabilität in Zeit im Softwarekonfigurationsmanagement untersucht wird. Konsistenzerhaltung zwischen heterogenen Artefakttypen und sichtbasierte Softwareentwicklung sind zentrale Forschungsthemen in modellgetriebener Softwareentwicklung. Die Isolation der drei angrenzenden Disziplinen hat zu einer Vielzahl von Ansätzen und Werkzeugen aus den unterschiedlichen Bereichen geführt, was die Definition eines gemeinsamen Verständnisses erschwert und die Gefahr redundanter Forschung und Entwicklung birgt. Werkzeuge aus den verschiedenen Disziplinen sind oftmals nicht ausreichend integriert und führen zu einer heterogenen Werkzeuglandschaft sowie hohem manuellen Aufwand während der Evolution eines variablen Systems, was wiederum der Systemqualität schadet und zu höheren Wartungskosten führt. Basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung in den genannten Disziplinen werden in dieser Dissertation drei Kernbeiträge vorgestellt, um den Umgang mit der Komplexität während der Evolution variabler Systeme zu unterstützten. Das unifizierte konzeptionelle Modell dokumentiert und unifiziert Konzepte und Relationen für den gleichzeitigen Umgang mit Variabilität in Raum und Zeit basierend auf einer Vielzahl ausgewählter Ansätze und Werkzeuge aus der Softwareproduktlinienentwicklung und dem Softwarekonfigurationsmanagement. Über die bloße Kombination vorhandener Konzepte hinaus beschreibt das unifizierte konzeptionelle Modell neue Möglichkeiten, beide Variabilitätsdimensionen zueinander in Beziehung zu setzen. Die unifizierten Operationen verwenden das unifizierte konzeptionelle Modell als Datenstruktur und stellen die Basis für operative Verwaltung von Variabilität in Raum und Zeit dar. Die unifizierten Operationen werden basierend auf einer Analyse diverser Ansätze konzipiert, welche verschiedene Modalitäten und Paradigmen verfolgen. Während die unifizierten Operationen die Funktionalität von analysierten Werkzeugen abdecken, ermöglichen sie den gleichzeitigen Umgang mit beiden Variabilitätsdimensionen. Der unifizierte Ansatz basiert auf den vorhergehenden Beiträgen und erweitert diese um Konsistenzerhaltung. Zu diesem Zweck wurden Typen von variabilitätsspezifischen Inkonsistenzen identifiziert, die während der Evolution variabler heterogener Systeme auftreten können. Der unifizierte Ansatz ermöglicht automatisierte Konsistenzerhaltung für eine ausgewählte Teilmenge der identifizierten Inkonsistenztypen. Jeder Kernbeitrag wurde empirisch evaluiert. Zur Evaluierung des unifizierten konzeptionellen Modells und der unifizierten Operationen wurden Expertenbefragungen durchgeführt, Metriken zur Bewertung der Angemessenheit einer Unifizierung definiert und angewendet, sowie beispielhafte Anwendungen demonstriert. Die funktionale Eignung des unifizierten Ansatzes wurde mittels zweier Realweltfallstudien evaluiert: Die häufig verwendete ArgoUML-SPL, die auf ArgoUML basiert, einem UML-Modellierungswerkzeug, sowie MobileMedia, eine mobile Applikation für Medienverwaltung. Der unifizierte Ansatz ist mit dem Eclipse Modeling Framework (EMF) und dem Vitruvius Ansatz implementiert. Die Kernbeiträge dieser Arbeit erweitern das vorhandene Wissen hinsichtlich der uniformen Verwaltung von Variabilität in Raum und Zeit und verbinden diese mit automatisierter Konsistenzerhaltung für variable Systeme bestehend aus heterogenen Artefakttypen