Visualizing Software Structure Understandability

Software architecture design is known to be driven by the quality attributes we may want to satisfy. Among them, modifiability plays an important role since software maintenance takes the lion's share in the software development costs. However, to successfully maintain a legacy system, the latter must be sufficiently understood so that the maintenance team will not introduce new bugs when correcting others. Then we present a software metric that we called the Autonomy Ratio (AR). We show this dynamic metric to be a good indicator of the system's structure understandability. Since we end up with hundreds of values for a single system, we represent these values as a hierarchical map: the "Autonomy Ratio Map". The contribution of the paper is to link the AR metric with theories of software comprehension, to show how the AR Map helps in assessing software structure understand-debility, and to present an empirical validation of it

A Reference Structure for Modular Model-based Analyses

Kontext: In dieser Arbeit haben wir die Evolvierbarkeit, Verständlichkeit und Wiederverwendbarkeit von modellbasierten Analysen untersucht. Darum untersuchten wir die Wechselbeziehungen zwischen Modellen und Analysen, insbesondere die Struktur und Abhängigkeiten von Artefakten und die Dekomposition und Komposition von modellbasierten Analysen. Herausforderungen: Softwareentwickler verwenden Modelle von Softwaresystemen, um die Evolvierbarkeit und Wiederverwendbarkeit eines Architekturentwurfs zu bestimmen. Diese Modelle ermöglichen die Softwarearchitektur zu analysieren, bevor die erste Zeile Code geschreiben wird. Aufgrund evolutionärer Veränderungen sind modellbasierte Analysen jedoch auch anfällig für eine Verschlechterung der Evolvierbarkeit, Verständlichkeit und Wiederverwendbarkeit. Diese Probleme lassen sich auf die Ko-Evolution von Modellierungssprache und Analyse zurückführen. Der Zweck einer Analyse ist die systematische Untersuchung bestimmter Eigenschaften eines zu untersuchenden Systems. Nehmen wir zum Beispiel an, dass Softwareentwickler neue Eigenschaften eines Softwaresystems analysieren wollen. In diesem Fall müssen sie Merkmale der Modellierungssprache und die entsprechenden modellbasierten Analysen anpassen, bevor sie neue Eigenschaften analysieren können. Merkmale in einer modellbasierten Analyse sind z.\,B. eine Analysetechnik, die eine solche Qualitätseigenschaft analysiert. Solche Änderungen führen zu einer erhöhten Komplexität der modellbasierten Analysen und damit zu schwer zu pflegenden modellbasierten Analysen. Diese steigende Komplexität verringert die Verständlichkeit der modellbasierten Analysen. Infolgedessen verlängern sich die Entwicklungszyklen, und die Softwareentwickler benötigen mehr Zeit, um das Softwaresystem an veränderte Anforderungen anzupassen. Stand der Technik: Derzeitige Ansätze ermöglichen die Kopplung von Analysen auf einem System oder über verteilte Systeme hinweg. Diese Ansätze bieten die technische Struktur für die Kopplung von Simulationen, nicht aber eine Struktur wie Komponenten (de)komponiert werden können. Eine weitere Herausforderung beim Komponieren von Analysen ist der Verhaltensaspekt, der sich darin äußert, wie sich die Analysekomponenten gegenseitig beeinflussen. Durch die Synchronisierung jeder beteiligten Simulation erhöht die Modularisierung von Simulationen den Kommunikationsbedarf. Derzeitige Ansätze erlauben es, den Kommunikationsaufwand zu reduzieren; allerdings werden bei diesen Ansätzen die Dekomposition und Komposition dem Benutzer überlassen. Beiträge: Ziel dieser Arbeit ist es, die Evolvierbarkeit, Verständlichkeit und Wiederverwendbarkeit von modellbasierten Analysen zu verbessern. Zu diesem Zweck wird die Referenzarchitektur für domänenspezifische Modellierungssprachen als Grundlage genommen und die Übertragbarkeit der Struktur der Referenzarchitektur auf modellbasierte Analysen untersucht. Die geschichtete Referenzarchitektur bildet die Abhängigkeiten der Analysefunktionen und Analysekomponenten ab, indem sie diese bestimmten Schichten zuordnet. Wir haben drei Prozesse für die Anwendung der Referenzarchitektur entwickelt: (i) Refactoring einer bestehenden modellbasierten Analyse, (ii) Entwurf einer neuen modellbasierten Analyse und (iii) Erweiterung einer bestehenden modellbasierten Analyse. Zusätzlich zur Referenzarchitektur für modellbasierte Analysen haben wir wiederkehrende Strukturen identifiziert, die zu Problemen bei der Evolvierbarkeit, Verständlichkeit und Wiederverwendbarkeit führen; in der Literatur werden diese wiederkehrenden Strukturen auch als Bad Smells bezeichnet. Wir haben etablierte modellbasierte Analysen untersucht und dreizehn Bad Smells identifiziert und spezifiziert. Neben der Spezifizierung der Bad Smells bieten wir einen Prozess zur automatischen Identifizierung dieser Bad Smells und Strategien für deren Refactoring, damit Entwickler diese Bad Smells vermeiden oder beheben können. In dieser Arbeit haben wir auch eine Modellierungssprache zur Spezifikation der Struktur und des Verhaltens von Simulationskomponenten entwickelt. Simulationen sind Analysen, um ein System zu untersuchen, wenn das Experimentieren mit dem bestehenden System zu zeitaufwändig, zu teuer, zu gefährlich oder einfach unmöglich ist, weil das System (noch) nicht existiert. Entwickler können die Spezifikation nutzen, um Simulationskomponenten zu vergleichen und so identische Komponenten zu identifizieren. Validierung: Die Referenzarchitektur für modellbasierte Analysen, haben wir evaluiert, indem wir vier modellbasierte Analysen in die Referenzarchitektur überführt haben. Wir haben eine szenariobasierte Evaluierung gewählt, die historische Änderungsszenarien aus den Repositories der modellbasierten Analysen ableitet. In der Auswertung können wir zeigen, dass sich die Evolvierbarkeit und Verständlichkeit durch die Bestimmung der Komplexität, der Kopplung und der Kohäsion verbessert. Die von uns verwendeten Metriken stammen aus der Informationstheorie, wurden aber bereits zur Bewertung der Referenzarchitektur für DSMLs verwendet. Die Bad Smells, die durch die Co-Abhängigkeit von modellbasierten Analysen und ihren entsprechenden DSMLs entstehen, haben wir evaluiert, indem wir vier modellbasierte Analysen nach dem Auftreten unserer schlechten Gerüche durchsucht und dann die gefundenen Bad Smells behoben haben. Wir haben auch eine szenariobasierte Auswertung gewählt, die historische Änderungsszenarien aus den Repositories der modellbasierten Analysen ableitet. Wir können zeigen, dass die Bad Smells die Evolvierbarkeit und Verständlichkeit negativ beeinflussen, indem wir die Komplexität, Kopplung und Kohäsion vor und nach der Refaktorisierung bestimmen. Den Ansatz zum Spezifizieren und Finden von Komponenten modellbasierter Analysen haben wir evaluiert, indem wir Komponenten von zwei modellbasierten Analysen spezifizieren und unseren Suchalgorithmus verwenden, um ähnliche Analysekomponenten zu finden. Die Ergebnisse der Evaluierung zeigen, dass wir in der Lage sind, ähnliche Analysekomponenten zu finden und dass unser Ansatz die Suche nach Analysekomponenten mit ähnlicher Struktur und ähnlichem Verhalten und damit die Wiederverwendung solcher Komponenten ermöglicht. Nutzen: Die Beiträge unserer Arbeit unterstützen Architekten und Entwickler bei ihrer täglichen Arbeit, um wartbare und wiederverwendbare modellbasierte Analysen zu entwickeln. Zu diesem Zweck stellen wir eine Referenzarchitektur bereit, die die modellbasierte Analyse und die domänenspezifische Modellierungssprache aufeinander abstimmt und so die Koevolution erleichtert. Zusätzlich zur Referenzarchitektur bieten wir auch Refaktorisierungsoperationen an, die es Architekten und Entwicklern ermöglichen, eine bestehende modellbasierte Analyse an die Referenzarchitektur anzupassen. Zusätzlich zu diesem technischen Aspekt haben wir drei Prozesse identifiziert, die es Architekten und Entwicklern ermöglichen, eine neue modellbasierte Analyse zu entwickeln, eine bestehende modellbasierte Analyse zu modularisieren und eine bestehende modellbasierte Analyse zu erweitern. Dies geschieht natürlich so, dass die Ergebnisse mit der Referenzarchitektur konform sind. Darüber hinaus ermöglicht unsere Spezifikation den Entwicklern, bestehende Simulationskomponenten zu vergleichen und sie bei Bedarf wiederzuverwenden. Dies erspart den Entwicklern die Neuimplementierung von Komponenten

Modeling the object-oriented software process: OPEN and the unified process

A short introduction to software process modeling is presented, particularly object-oriented modeling. Two major industrial process models are discussed: the OPEN model and the Unified Process model. In more detail, the quality assurance in the Unified Process tool (formally called Objectory) is reviewed

Towards a semantic quality based approach for business process models improvement

Business process (BP) modeling aims at a better understanding of processes, allowing deciders to improve them. We propose to support this modeling with an approach encompassing methods and tools for BP models quality measurement and improvement. In this paper we focus on semantic quality. The latter is evaluated by aligning BP model concepts with domain knowledge. The alignment is conducted thanks to meta-models. We also define validation rules for checking the completeness of BP models. A medical case study illustrates the main steps of our approach.<br /

Handling High-Level Model Changes Using Search Based Software Engineering

Model-Driven Engineering (MDE) considers models as first-class artifacts during the software lifecycle. The number of available tools, techniques, and approaches for MDE is increasing as its use gains traction in driving quality, and controlling cost in evolution of large software systems. Software models, defined as code abstractions, are iteratively refined, restructured, and evolved. This is due to many reasons such as fixing defects in design, reflecting changes in requirements, and modifying a design to enhance existing features. In this work, we focus on four main problems related to the evolution of software models: 1) the detection of applied model changes, 2) merging parallel evolved models, 3) detection of design defects in merged model, and 4) the recommendation of new changes to fix defects in software models. Regarding the first contribution, a-posteriori multi-objective change detection approach has been proposed for evolved models. The changes are expressed in terms of atomic and composite refactoring operations. The majority of existing approaches detects atomic changes but do not adequately address composite changes which mask atomic operations in intermediate models. For the second contribution, several approaches exist to construct a merged model by incorporating all non-conflicting operations of evolved models. Conflicts arise when the application of one operation disables the applicability of another one. The essence of the problem is to identify and prioritize conflicting operations based on importance and context – a gap in existing approaches. This work proposes a multi-objective formulation of model merging that aims to maximize the number of successfully applied merged operations. For the third and fourth contributions, the majority of existing works focuses on refactoring at source code level, and does not exploit the benefits of software design optimization at model level. However, refactoring at model level is inherently more challenging due to difficulty in assessing the potential impact on structural and behavioral features of the software system. This requires analysis of class and activity diagrams to appraise the overall system quality, feasibility, and inter-diagram consistency. This work focuses on designing, implementing, and evaluating a multi-objective refactoring framework for detection and fixing of design defects in software models.Ph.D.Information Systems Engineering, College of Engineering and Computer ScienceUniversity of Michigan-Dearbornhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/136077/1/Usman Mansoor Final.pdfDescription of Usman Mansoor Final.pdf : Dissertatio

On the Value of Quality Attributes for Refactoring Model Transformations Using a Multi-Objective Algorithm

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/152454/1/QMOOD_for_ATL__Copy_.pd

Hybrid Parameter Optimization Approach with Adaptive Neuro Fuzzy Inference System for the Software Maintainability

This paper presents a novel method to measure the maintainability of the software from the design artifact. It is an inevitable measure because it aims to attain software with a better quality. The system is designed to measure the maintainability of the system from the UML class metric. This is extracted from the UML class diagram to predict the maintainability of the class diagram. The system is implemented using CFS from the Weka tool to select an optimized variable from a set of variables i.e UML class metric. Hybrid ANFIS is an artificial intelligence technique which has been incorporated with the optimizing algorithms to reduce the overall number of UML metric and build a Fuzzy Inference System (FIS) based on the learning process. The optimization attains an enhanced result since it is done continually by both using feature selection and optimization algorithms repetitively, which results in reducing the UML metric considerably to measure the maintainability of the software. The proposed research work is evaluated in terms of the performance measures, MSE, RMSE, true positive rates and the result is clearly shown that a better optimization of the maintainability measure estimation process can be done

Computing the Importance of Schema Elements Taking Into Account the Whole SCHEMA

Conceptual Schemas are one of the most important artifacts in the development cycle of information systems. To understand the conceptual schema is essential to get involved in the information system that is described within it. As the information system increases its size and complexity, the relative conceptual schema will grow in the same proportion making di cult to understand the main concepts of that schema/information system. The thesis comprises the investigation of the in uence of the whole schema in computing the relevance of schema elements. It will include research and implementation of algorithms for scoring elements in the literature, an study of the di erent results obtained once applied to a few example conceptual schemas, an extension of those algorithms including new components in the computation process like derivation rules, constraints and the behavioural subschema speci cation, and an in-depth comparison among the initial algorithms and the extended ones studying the results in order to choose those algorithms that give the most valuable output