メソッド間の依存関係を利用した再利用支援システムの実装小堀一雄† 山本哲男‡ 松下誠† 井上克郎† †大阪大学大学院情報科学研究科 ‡立命館大学情報理工学部電子情報通信学会 1 発表の流れ  背景       現状の問題点研究の目的再利用支援手法の提案再利用支援システム“E-Zone” 適用実験まとめと今後の課題電子情報通信学会 2 背景   Javaソフトウェア部品検索システム SPARS-J 目的   プログラム理解や再利用の支援特徴大規模資産からの高速な検索  利用実績と，キーワード出現頻度を考慮した検索結果の順位付け  検索結果の部品詳細情報を提供  電子情報通信学会 3 部品詳細表示パッケージブラウザサブパッケージ一覧クラス一覧メソッド一覧メソッド定義行へ移動詳細情報を読んで再利用するか判断・プログラム理解電子情報通信学会 4 システムと利用者のギャップ  既存の検索システムは、検索結果として、単一の部品に関する情報しか提示しない。ギャップが発生  一方、機能が単独の部品で実現されていることは稀であり、多くの場合は複数の部品に渡って実現されている電子情報通信学会 5 ギャップの例検索検索検索 public void class A{ public int x; public int a ( int p ){ B b = new B(); x = b.b(p); return x; } public void aa(){ x = x +1 } public void class B{ public int B (){ } public void b(int p){ C c = new C(); return p +c.c(); } 電子情報通信学会 public void class C{ public int age; public int c(){ return age } 6 問題点  開発者は，検索結果のメソッドを起点とする一連の処理が新しい部品を呼び出さなくなるまで繰り返し検索しないと，以下の2点を知ることができない。どこまで繋がっているか？（総規模）  どこを見るべきか？（重要な処理）  開発者にとって大きな作業コスト電子情報通信学会 7 研究の目的  メソッドの静的な依存関係を利用して、あるメソッドが依存，被依存している全部品を自動的に解析して表示する  システムの支援単位を依存部品群とする  開発者が繰り返し検索していた情報をあらかじめ表示するギャップを埋める電子情報通信学会 8 提案する手法  メソッド間の依存関係を利用した再利用支援手法  あらかじめ登録しておいた大量の部品に対して，選択された部品と依存関係を持つ部品を収集，分析して提示する  依存部品群   メトリクスを用いて分析し、重要部品を判定   どこまで繋がっているか？どこを見るべきか？被依存部品（＝利用部品）群  再利用の例として表示電子情報通信学会 9 手法の流れ 4 部品解析依存関係抽出 Javaファイル依存グラフ作成ユーザ依存関係探索メトリクス計算重要部品判定電子情報通信学会対象メソッド結果表示 10 部品解析・依存関係抽出 A.java ファイル public void class A{ public int x; 1 public int a ( int p ){ B b = new B(); x = b.b(p); return x; } * クラス 1 * メソッド public void aa(){ x = x +1 } 電子情報通信学会クラス依存関係メソッド依存関係 11 手法の流れ 4 部品解析依存関係抽出 Javaファイル依存グラフ作成依存関係探索メトリクス計算重要部品判定電子情報通信学会対象メソッドユーザデータ表示 12 依存部品グラフ作成：メソッド：呼び出し関係電子情報通信学会 13 手法の流れ 4 部品解析依存関係抽出 Javaファイル依存グラフ作成ユーザ入力依存部品探索メトリクス計算重要部品判定電子情報通信学会対象メソッド結果表示 14 依存部品探索：メソッド：起点メソッド：依存メソッド：利用メソッド電子情報通信学会 15 手法の流れ 4 部品解析依存関係抽出 Javaファイル依存グラフ作成ユーザ依存部品探索メトリクス計算重要部品判定電子情報通信学会対象メソッド結果表示 16 メトリクス計算  各部品ごとに以下の３つのメトリクスを求める  LOC（行数）   CYC（サイクロマチック数）   規模を表すメトリクス複雑さを表すメトリクス CR（Component Rank）  呼び出し頻度に関する重要度   多くの部品に呼び出されている部品は重要重要な部品に呼び出されている部品も重要電子情報通信学会 17 メトリクス計算による“重要部品”判定  “重要部品”  繰り返し呼ばれ、処理が複雑な部品は、主要な機能に強く関連している可能性が高い  高CR   高LOC/CYC    繰り返し呼ばれている処理が複雑赤色でハイライト閾値   高CR：CRが上位30%以内高LOC/CYC：CYCが3以上で，1CYC当りのLOCが3以上電子情報通信学会 18 手法の流れ 4 部品解析依存関係抽出 Javaファイル依存グラフ作成ユーザ依存部品探索メトリクス計算重要部品判定電子情報通信学会対象メソッド結果表示 19 E-Zone  メソッドと依存関係を持つ部品群を収集，分析する再利用支援システム“E-Zone”   入力  メソッド出力  依存部品群    総規模に関するメトリクス表示，依存関係ツリー表示  “どこまで繋がっているか？” メトリクス計算により、自動的に重要部品を表示  “どこを見るべきか？” 利用部品群  一覧表示電子情報通信学会 20 システムの処理 4 登録時の流れ検索時の流れ部品登録部部品解析依存関係解析ユーザ Javaファイルデータベース依存部品探索部対象メソッド SPARS-J メトリクス計算部データ表示部電子情報通信学会 21 システムの処理 4 登録時の流れ検索時の流れ部品登録部部品解析依存関係解析ユーザ Javaファイルデータベース依存部品探索入力依存部品探索部対象メソッド SPARS-J メトリクス計算部データ表示部電子情報通信学会 22 システムの処理 4 登録時の流れ検索時の流れ部品登録部部品解析依存関係解析ユーザ Javaファイルデータベース依存部品探索入力依存部品探索部対象メソッドメトリクス計算重要部品判定メトリクス計算部 SPARS-J データ表示部電子情報通信学会 23 システムの処理 4 登録時の流れ検索時の流れ部品登録部部品解析依存関係解析ユーザ Javaファイルデータベース依存部品探索入力依存部品探索部対象メソッドメトリクス計算重要部品判定メトリクス計算部 SPARS-J データ表示部電子情報通信学会 24 データ表示部利用部品群依存部品群 総規模 依存ツリー メトリクスソースコードダウンロード電子情報通信学会 25 適用実験  ケーススタディ  １ “どこまで繋がっているか？”   ２ “どこを見るべきか？”   総規模や依存ツリーを用いて支援する重要部品の表示によって支援する評価  “重要部品”の適合率電子情報通信学会 26 ケーススタディ１  “どこまで繋がっているか？”  総規模や依存ツリーを用いて支援する  ソートを行うプログラムを作成するために， SPARS-Jに“quicksort”という検索クエリを与えて、再利用部品候補として2つのメソッドを得た。このとき、どちらが理解し易いか判断したいとする電子情報通信学会 27 再利用部品候補  部品1 org.apache.turbine.util.QuickSort.quickSort(O bject, int, int, Comparable)  LOC 74，CYC 11   部品2 cz.dhl.io.CoSort.QuickSort(CoFile, int, int)  LOC 47，CYC 12  電子情報通信学会 28 部品群全体の規模部品1 単 [ loc:74, cyc:11 ] 全 [ loc:76, cyc:12 ] 部品2 単 [ loc:47, cyc:12 ] 全 [ loc:94, cyc:31 ] シンプルなquicksort 独自のデータ構造が再利用部品として理解し易いのは部品１入り込んでいる電子情報通信学会 29 ケーススタディ２  “どこを見るべきか？”  重要部品の表示によって支援する  C++,C,Java等のソースコードを整形，再構成するソフトウェア“AStyle”のmainメソッドを起点メソッドとして、本システムに適用した。電子情報通信学会 30 判定された重要部品左のような長いツリーが得られた “どこをみればいいのか？” → 重要部品重要メソッド名機能 LOC CY C CR ASBeautifire.beautify ソースを整形する 918 292 20 AStyle.parseOption プログラム言語を設定 163 41 14 ASFormatter. isOneLineBlockReached ブロックが1行に収まるか判定する 52 14 16 ASBeautifier. getNextProgramCharDistnce 次の文字までの空白数を調べる 32 8 27 ASFormatter. peekNextChar 次の文字を読み込む 18 5 26 電子情報通信学会 31 ツリー構造を用いた機能理解重要部品周りのツリー構造を読みとることで重要処理の流れを理解することができる    beautifyはmainメソッドから直接見えていない AStyle.main → ASFormatter.nextLine → ASBeautifier.beautify 1行ずつbeautifyを繰り返し呼び出して整形している電子情報通信学会 32 評価実験  メトリクス評価によってシステムが自動的に判定した “重要部品”（高CR＆高LOC/CYC）が、本当にソフトウェアの重要な機能を実装しているかどうかを評価する  対象   無作為に選んだ10個のソフトウェアのmainメソッド本当に重要かどうかの判断  ソースコードやドキュメントコメントを読んで判断電子情報通信学会 33 ソフトウェア名依存部品数重要部品数（システム）重要部品数（人間）適合率 1 2 3 4 JEdit JeditLogger JGraph Astyle 237 7 49 92 16 1 1 5 10 1 1 4 0.625 1.000 1.000 0.800 5 Tidy 35 2 2 1.000 6 7 8 VncViewer 102 GanttProject 163 FontChooser 3 11 12 1 7 11 0 0.636 0.917 0.000 9 10 Parser ClassFinder 94 8 14 1 11 1 0.786 1.000 790 64 48 0.750 計電子情報通信学会 34 考察  適合率は0.750と高い数値を示した   規模の小さなソフトウェアにおいては低い適合率になった    プログラムの機能を大まかに理解するには、本システムが提示する重要メソッドを見れば良い単純な構造下では、CRが意味を持たないため小規模の場合は，別の判断基準を用いるのが良いと考えられる再現率は評価中   約100個の依存部品に関して調べたところ約7割漏れた重要部品＝1回しか呼ばないが重要な部品電子情報通信学会 35 まとめと今後の課題   まとめ  メソッド間の依存関係を利用した再利用支援システム“E-Zone”を提案し，SPARS-Jの一部として実現した  適用実験を通じて，本システムのケーススタディーを行うとともに、その有効性を検証した今後の課題  より多くのデータを用いた有効性の検証電子情報通信学会 36