UMLモデルを対象としたリファクタリング候補検出手法の提案と実現井上研究室増田敬史 2015/10/1 1 Software Engineering Laboratory, Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University リファクタリングソフトウェアの外部的振る舞いを保ったままで内部の構造を改善する[1] – 将来の機能追加やデバッグ，再利用に備えることが可能 – 近年モデルに対するリファクタリングの研究が活発[2] – デザインパターンを利用したリファクタリング修正関連を除去修正クラスを抽象化 [1] M．Fowler．Refactoring：Improving the Design of Existing Code．Addison Wesley，1999 [2] T．Mens，G．Taentzer，and D．Muller．Challenges in Model Refactoring． Technical Report from University of Mons-Hainaut，Belgium，2005． 2 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 デザインパターン過去の開発者が経験的に得た汎用的な設計パターン[3] – 様々なプログラムで再利用可能 – リファクタリングの際にデザインパターンを利用可能 – デザインパターン適用には慎重な検討が必要設計が複雑になるパターンA パターン適用パターンB 修正 [3] E．Gamma，R．Helm，R．Johnson，and J．Vlissides．Design Patterns Elements of Reusable Object-Oriented Software．Addison Wesley，1999． Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 3 2015/10/1 例題：成績管理・表示システム(1/2) 複数のGUIから入力・閲覧が可能データが変更されると，他のGUIに変更を通知する成績データセット書込読込読込 A 君 B 君 C 君算数 89 44 33 国語 88 99 29 理科 39 59 89 表形式のGUI 変更通知変更通知 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 書込書込読込変更通知 A君算数国語理科 B君 C君変更通知 A君 B君 C君棒グラフ形式のGUI 円グラフ形式のGUI 表と円グラフ間の変更通知を作り忘れている Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 4 2015/10/1 例題：成績管理・表示システム(2/2) Observerパターンを適用成績データセットは，書込が発生すると他のGUIに変更を通知成績データセット書込変更通知 A 君 B 君 C 君算数 89 44 33 国語 88 99 29 理科 39 59 89 表形式のGUI 関連なし 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 読込算数国語理科 A君 B君 A君関連なし B君 C君 C君棒グラフ形式のGUI 円グラフ形式のGUI 円グラフが追加されても，他のGUIを変更する必要がない 5 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 リファクタリング候補検出デザインパターンが適用可能な箇所には設計上の欠点がある可能性がある • 開発者が設計を確認可能 • 将来変更が必要になるかを検討しリファクタリングする問題点膨大な数のクラスを持つソフトウェアから人間の目で探すことは困難デザインパターン適用可能箇所を自動的に検出する仕組みが必要 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 6 2015/10/1 提案手法の概要 UMLモデルを解析しリファクタリング候補を提示手順１．デザインパターン適用可能箇所を検出し UMLモデルを修正手順２．UMLモデルから検出した箇所を抽出検証提案手法 UMLモデル全体検出した部分開発者適用するデザインパターン 7 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 手順１. デザインパターン適用可能箇所を検出し UMLモデルを修正例成績管理・表示システムにObserverパターンを適用クラス間の相互関連を除去 ToukeiData ToukeiData ToukeiData ToukeiData Observer Observer Hyou Table BouGraph BarGraph EnGraph 設計が複雑（a）ツール適用前のUMLモデル Table BarGraph Hyou EnGraph BouGraph （b）ツール適用後のUMLモデル一般にUMLモデルはXMLで表現される ⇒XMLの木構造を利用しUMLモデルを解析 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 8 2015/10/1 UMLモデルの解析・修正 XMLパーサを作成し，UMLモデルのXML表現を解析する例：Observerパターンの適用条件クラスが相互に関連している ToukeiData Hyou BouGraph （a）UMLモデル <xml> <Class> <name = “ToukeiData”> </Class> <Class> <name = “Hyou”> 適用条件に合致関連記述を修正 </Class> <AssociationData> <GeneralizationData> <AssociationEnd> <ParentClass> <Classname==“ToukeiData”> “ToukeiData”> <Classname <AssociationEnd> <ChildClass> <Classname==“Hyou”> “Hyou”> <Classname </AssociationData> </GeneralizationData> </xml> 9 （b）UMLモデルのXML表現 2015/10/1 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 手順２. 修正した箇所のUMLモデルを抽出デザインパターンを適用すべき箇所をUMLモデル全体から抽出 – デザインパターンが適用できるクラスのあるパッケージを抽出 – 小さなUMLモデルで適用箇所を確認できる packageA packageA packageB packageB packageB packageC pacakgeB packageC XML表現を書き換え適用箇所を抽出 10 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 実験概要 • 目的 – • 実装したツールのリファクタリング候補特定に対する有効性を確認利用するソフトウェア – ＪＵＤＥ • • UMLモデルとＸＭL表現の変換を行う実験対象 – – – デジタル時計のUMLモデル（7クラス，1パッケージ）オージス総研が開発した業務システムのUMLモデル（104クラス，12パッケージ） ANTLR3.0のUMLモデル（178クラス，12パッケージ） Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 11 2015/10/1 デジタル時計のUMLモデル典型的なリファクタリング例[4] 適用したデザインパターン：Observerパターン結果：TimeSourceクラスとClockDriverクラスの相互関連を解消 UMLモデルに対するデザインパターン適用可能箇所の検出・修正機能を確認（a）ツール適用前（b）ツール適用後 [4] R．C．Martin．Agile Software Development．Pearson Education，2004 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 12 2015/10/1 業務システムのＵＭＬモデル大規模な教務関係業務システム適用したデザインパターン：Observerパターン結果：104クラス中3組のクラスに適用条件合致リファクタリング候補を検討検出箇所が柔軟な設計を持つことがわかった開発者が検出箇所に注目しリファクタリングを検討可能 RishuuServiceクラスがJugyouKamokuクラスとGakuseiクラスのデータを管理 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 13 2015/10/1 考察と評価 • 提案手法によりリファクタリング候補の検出を行うことが可能 – 開発者は検出された小さな範囲で設計を確認可能なことがわかった • 他のデザインパターンについても同様の支援を行うことが出来ると考えられる 14 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 まとめと今後の課題 • UMLモデル上でのリファクタリング候補検出手法を提案 – デザインパターン適用可能箇所を開発者に提示 – 実装したツールを用いた適用実験 • 今後の課題 – より多くの例題に適用し、定量的に評価 15 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1 最後までありがとうございました 16 Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University 2015/10/1