Seamless Variability Management With the Virtual Platform

Customization is a general trend in software engineering, demanding systems that support variable stakeholder requirements. Two opposing strategies are commonly used to create variants: software clone & own and software configuration with an integrated platform. Organizations often start with the former, which is cheap, agile, and supports quick innovation, but does not scale. The latter scales by establishing an integrated platform that shares software assets between variants, but requires high up-front investments or risky migration processes. So, could we have a method that allows an easy transition or even combine the benefits of both strategies? We propose a method and tool that supports a truly incremental development of variant-rich systems, exploiting a spectrum between both opposing strategies. We design, formalize, and prototype the variability-management framework virtual platform. It bridges clone & own and platform-oriented development. Relying on programming-language-independent conceptual structures representing software assets, it offers operators for engineering and evolving a system, comprising: traditional, asset-oriented operators and novel, feature-oriented operators for incrementally adopting concepts of an integrated platform. The operators record meta-data that is exploited by other operators to support the transition. Among others, they eliminate expensive feature-location effort or the need to trace clones. Our evaluation simulates the evolution of a real-world, clone-based system, measuring its costs and benefits.Comment: 13 pages, 10 figures; accepted for publication at the 43rd International Conference on Software Engineering (ICSE 2021), main technical trac

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

Consistent View-Based Management of Variability in Space and Time

Developing variable systems faces many challenges. Dependencies between interrelated artifacts within a product variant, such as code or diagrams, across product variants and across their revisions quickly lead to inconsistencies during evolution. This work provides a unification of common concepts and operations for variability management, identifies variability-related inconsistencies and presents an approach for view-based consistency preservation of variable systems

Consistent View-Based Management of Variability in Space and Time

Developing variable systems faces many challenges. Dependencies between interrelated artifacts within a product variant, such as code or diagrams, across product variants and across their revisions quickly lead to inconsistencies during evolution. This work provides a unification of common concepts and operations for variability management, identifies variability-related inconsistencies and presents an approach for view-based consistency preservation of variable systems

Supporting the grow-and-prune model for evolving software product lines

207 p.Software Product Lines (SPLs) aim at supporting the development of a whole family of software products through a systematic reuse of shared assets. To this end, SPL development is separated into two interrelated processes: (1) domain engineering (DE), where the scope and variability of the system is defined and reusable core-assets are developed; and (2) application engineering (AE), where products are derived by selecting core assets and resolving variability. Evolution in SPLs is considered to be more challenging than in traditional systems, as both core-assets and products need to co-evolve. The so-called grow-and-prune model has proven great flexibility to incrementally evolve an SPL by letting the products grow, and later prune the product functionalities deemed useful by refactoring and merging them back to the reusable SPL core-asset base. This Thesis aims at supporting the grow-and-prune model as for initiating and enacting the pruning. Initiating the pruning requires SPL engineers to conduct customization analysis, i.e. analyzing how products have changed the core-assets. Customization analysis aims at identifying interesting product customizations to be ported to the core-asset base. However, existing tools do not fulfill engineers needs to conduct this practice. To address this issue, this Thesis elaborates on the SPL engineers' needs when conducting customization analysis, and proposes a data-warehouse approach to help SPL engineers on the analysis. Once the interesting customizations have been identified, the pruning needs to be enacted. This means that product code needs to be ported to the core-asset realm, while products are upgraded with newer functionalities and bug-fixes available in newer core-asset releases. Herein, synchronizing both parties through sync paths is required. However, the state of-the-art tools are not tailored to SPL sync paths, and this hinders synchronizing core-assets and products. To address this issue, this Thesis proposes to leverage existing Version Control Systems (i.e. git/Github) to provide sync operations as first-class construct