ゲーミフィケーションを用いた欠陥除去の促進

年次活動報告書 2013
ゲーミフィケーションを用いた欠陥除去の促進
顔写真
国立情報学研究所
助教坂本
1. はじめに
ソフトウェア開発において欠陥の混入を防ぐため、静
的解析技術を用いて欠陥に繋がる箇所を検出し、ソフト
ウェアの品質向上を支援するツール、例えば、FindBugs
（http://findbugs.sourceforge.net/）やPMD（http://pmd.
sourceforge.net/）が開発されている[1]。
しかし、検出する欠陥数が莫大である上、誤検出が発
生するため、実際の開発では検出した欠陥を修正せずに
残してしまうケースが多い[2]。さらに、誤検出の問題に
取り組む研究はあるものの、完全な防止は極めて難しい。
本研究では、誤検出など静的解析ツールの性能上の問
題を考慮せずに、ゲーミフィケーションを用いることで、
欠陥が無視される問題を緩和する仕組みを提案する。提
案する仕組みでは、バグパターンを修正する度に利用者
の得点を加算する制度（得点制度）を備えており、得点
による開発メンバー間の競争を促し、欠陥の無視を防ぐ。
また、我々は提案した仕組みをツールGame-based Bug
Catcher（GBC）として実装して、有効性を評価した。
本研究では、以下の二点を研究課題（RQ）とする。
・RQ1：既存の静的解析ツールに対して、ゲーミフィ
ケーションを導入することができるか？
・RQ2：既存の静的解析ツールに得点制度を導入する
ことで、欠陥はより修正されやすくなるか？
一憲
とで、検出欠陥の差分から追加・修正された欠陥、また、
各リビジョンの更新者から著者および修正者を特定する。
図 1. GBC の全体像
2.2. ゲーミフィケーションの導入
ゲーミフィケーションとは、ゲーム要素をゲーム以外
の分野に応用することで、利用者のモチベーション向上
を図る手法である。例えば、ソーシャルネットワークサ
ービスの Foursquare（https://foursquare.com）では、
携帯端末などの位置情報を記録するライフログサービス
を提供している。サービスの利用頻度を高めるために、
位置情報の記録を通した競争の仕組みを提供しており、
利用者のモチベーションの向上に成功している。
GBC では Findbugs が検出した欠陥が修正されたか
どうかに基づく得点制度を導入する。Findbugs によって
検出される欠陥には種類と重大さの情報が付与されてい
るため、これらの情報に基づいて点数を計算する。さら
に、各ユーザが獲得した点数を表示することで、ユーザ
間の競争を促す。競争は学習意欲を向上させる手段とし
て有効であり[3]、欠陥の無視防止にも期待される。
2. 得点制度を備えたゲーミフィケーションツール
静的解析ツールが検出した欠陥を無視する問題を解決
するため、検出された欠陥を修正するモチベーション（意
欲）を向上する仕組みを提案する。図 1 で提案した仕組
みを導入したGBC のシステム全体像を示す。
2.1. FindBugs とGit による検出した欠陥の解析
GBC の開発にあたり、欠陥検出を行う静的解析ツール
として FindBugs を採用した。また、欠陥が修正された
かどうかを判定するため、ソースコードのバージョン履
歴を管理するGit を利用する。
Git によって管理されたあ
るリビジョンのソースコードと、その更新元であるリビ
ジョンのソースコードの両方にFindBugs を適用するこ
3.
GBC を利用した被験者実験と考察
GBC の有効性を評価するために被験者実験を行った。
今回対象とした被験者は、Java 言語の使用経験がある情
報系の大学生および大学院生計6 名である。
-1-
年次活動報告書 2013
3.1. 実験手順
本実験では、Java 言語で開発されたオープンソースソ
フトウェア（OSS）を対象として、FindBugs によって
検出された欠陥をできるだけ早く修正することを目的と
した。対象OSS は、Minecraft のサーバーを拡張するソ
フトウェアであるbukkit と、Twitter の機能をJava プ
ログラム上から利用するためのライブラリである
twitter4j である。ただし、twitter4j は検出された欠陥数
があまりにも多かったため、機能の中核部分である
twitter4j-core のみを対象とした。なお、bukkit のLOC
は26917 行であり、
twitter4j-core は18123 行であった。
実験手順は以下の通りである。
1. 3 名のグループを2 つ（GA、GB）作る。
2. 各被験者は bukkit と twitter4j-core（SA、SB）の
Git リポジトリを各自のマシンにコピーする。
3. 30 分間SA を対象に実験を行う。GA はFindBugs
と GBC を利用して欠陥の修正を行い、GB は
FindBugs のみを利用して修正を行う。なお、GBC
を用いる場合は、各メンバーの編集がリモートリポ
ジトリに反映される度に修正結果を表示する。
4. 開始から30 分後、修正対象をSB に変更し、同様に
30 分間、GA はFindBugs のみでバグパターン修正
を行い、GB はGBC も併用して修正を行う。
Git リポジトリの履歴からファイルの更新者を取得し
て、修正者を特定することで、得点を付与するユーザの
特定に成功した。さらに、検出された欠陥の情報を利用
した得点制度を導入することで、ゲーミフィケーション
の導入に成功した。従って、静的解析ツールによる欠陥
修正作業に、ゲーミフィケーションは導入できる。
・RQ2：既存の静的解析ツールに得点制度を導入する
ことで、欠陥はより修正されやすくなるか？
欠陥の減少率は、どちらのグループも 1.5 倍以上増加
しているため、得点制度によって欠陥の修正数が向上す
ることを確認できた。さらに、実験後の被験者に対する
インタビュー調査の結果では、6 名中5 名が、欠陥修正に
対するモチベーションが向上するため、GBC を利用した
方が良いと答えた。また、GBC を利用しない場合につい
て、6 名全員が、検出数が多すぎて修正するモチベーショ
ンが出ないと答えており、既存の技術のみでは欠陥の無
視の問題を解決することが困難であることが分かった。
以上から、GBC は検出数の多さから欠陥が無視されがち
になる問題を緩和することができ、欠陥をより多く修正
するための手法として有効であることが分かった。
4. おわりに
本研究では、開発者により多くの欠陥を修正するよう
に促すため、ゲーミフィケーションを用いた欠陥除去の
促進する手法を提案した。手法の有効性を確かめるため、
FindBugs と Git から検出した欠陥の情報と欠陥の修正
者を取得して、ゲーミフィケーションの一種である得点
制度を導入したツール GBC を開発した。被験者６名に
対して評価実験を実施したところ、GBC によって欠陥の
修正数および欠陥の現象率が向上することを確認した。
3.2. 実験結果
表1 で各グループについてGBC を利用した場合とそ
うでない場合で、修正される欠陥数の比較結果を示す。
実験結果を見ると、GA とGB ともにゲーミフィケーシ
ョンを導入した場合は、欠陥の修正数が上昇している。
また、修正前と後での欠陥の減少率は、どちらも 1.5 倍
以上増加している。従って、得点制度に基づいたゲーミ
フィケーションを導入することで、検出された欠陥の修
正数を向上させることに成功した。
参考文献
[1] D. Hovemeyer and W. Pugh, “Finding bugs is easy”,
19th Annual ACM Conference on Object-Oriented
Programming, Systems, Languages, and Applications,
pp. 92-106, 2004.
[2] B. Johnson, Y. Song, and E. Murphy-Hill, “Why
Don't Software Developers Use Static Analysis Tools to
FindBugs?”, International Conference on Software
Engineering, pp. 672-681, 2013.
[3] G. Gabrysiak, R. Hebig, L. Pirl, H. Giese,
“Cooperating with a Non-governmental Organization
to Teach Gathering and Implementation of
Requirements”, 26th International Conference on
Software Engineering Education and Training, pp.
11-20, 2012.
表 1. GBC あり／なしの欠陥修正数の比較結果
グル対象 GBC
欠陥の欠陥の
ープ OSS の有無検出数修正数
GA
SA
あり
168
26
SB
なし
150
13
GB
SA
なし
168
41
SB
あり
150
59
欠陥の
減少率
15.48%
8.67%
24.40%
39.33%
4.3. 考察
以上の実験結果から、RQ1 とRQ2 へ回答する。
・RQ1：既存の静的解析ツールに対して、ゲーミフィ
ケーションを導入することができるか？
-2-

Download Report