1) O documento apresenta um resumo de um seminário sobre refatoração de expressões OCL (Object Constraint Language); 2) Os principais tópicos discutidos incluem "OCL Smells", que são estruturas em OCL que sugerem a necessidade de refatoração, e refatorações como substituir cadeias de implicações e expressões prolixas; 3) Foi realizado um estudo experimental para avaliar os efeitos da aplicação de refatorações em expressões OCL, comparando o desempenho de desenvolvedores ao responder perguntas sobre expressões com e sem

1. SBES 2007
XXI Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software
Enhancing the Understandability of OCL Specifications
Alexandre Correa, Cláudia Werner
COPPE/UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro(UFRJ)
Márcio Barros
UNIRIOTEC – Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro(UNIRIO)
Seminário de Metodologia de Desenvolvimento de Software
Aluna: Gislene dos Santos Carvalho
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2. Resumo
 OCL(Object Constraint Language)
 Linguagem padronizada pelo OMG para a especificação precisa de restrições
associadas a modelos compatíveis com o MOF(Meta Object Facility);
 Especificação precisa de elementos aonde as notações gráficas da UML não são
capazes de representar, como, por exemplo, restrições, expressões associadas
a atributos derivados, expressões de consulta e definições contratuais de
operações.
 Problemas
 OCL Smells.
Objetivos deste seminário
 Soluções
 OCL Refactorings;
 Estudo experimental.
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3. Introdução
Introdução
• Características da linguagem OCL:
 Linguagem declarativa, precisa e tipada;
 Construções semelhantes as encontradas em POO;
 MDA/padrão OMG QVT - ajuda a remover os potenciais problemas de
ambiguidade que pode estar presente nas especificações da linguagem
natural, como aconteceu com o primeiro padrão UML primeiro.
• Problemas e Soluções:
 Code Smells: OCL Smells -> Problema;
 Refactorings: OCL Refactorings -> Solução;
 Estudo Experimental -> avaliação da usabilidade e potencial da
solução.
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4. Code Smells e Refactoring
Code Smell Refactoring
 São certas estruturas presentes no  Corresponde a alterações feitas para a
código de um software que sugerem a estrutura interna de um software,
necessidade de uma reestruturação preservando a sua semântica
(FOWLER, 1999); comportamental, que visa melhorar os
fatores de qualidade como modularidade
 Duplicação de código, implementação de compreensibilidade, e extensibilidade
métodos grandes e complexos, [Homens e Tourwe 2004].
encadeamento de mensagens são
alguns exemplos;  Outras melhorias: reusabilidade,
manutenibilidade, eficiência.
 Afeta negativamente a legibilidade e
manutenibilidade do código.  Facilita a evolução do software.
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5. OCL
Todas instâncias do tipo Account não pode A operação select resulta em subgrupo de
ter saldo negativo. contas de um determinado cliente(self) tendo a
operação isGold é a avaliada como verdadeira.
A operação size indica o tamanho do
subconjunto resultante.
OCL é uma linguagem tipada. Toda expressão tem um tipo que define o
as operações que podem ser aplicadas para o seu resultado.
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6. OCL Smells e Refactorings
UML 1.3 (OMG 1999)
A Figura 4 é utilizado como um exemplo, que até mesmo regras simples
pode resultar em expressões OCL difíceis de ler e compreender.
Essa restrição, no entanto, poderia ter sido definida com uma expressão
tão simples como:
self.allConnections-> isUnique(name).
Essa expressão da figura é conhecida como Expressão Prolixa.
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7. OCL Smells
UML 1.3 (OMG 1999)
À primeira vista, a complexidade é devido a várias chamadas para oclIsKindOf e
operações oclAsType [Vaziri e Jackson 2002].
Uma análise mais aprofundada revela, porém, que a falta de um supertipo para
ClassifierRole e tipos AssociationRole resultou em expressões complexas e
muito semelhantes separadas somente pelo operador and.
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8. OCL Smell: Cadeias de Implicações
• O OCL Smell Cadeia de Implicações corresponde a expressões que
possuam a estrutura T implies E. A gramática abaixo determina que a
configuração mínima para este OCL Smell corresponde a uma expressão
da forma A implies B implies C, ou seja, uma expressão contendo pelo
menos duas implicações em sequência.
ImpliesChainSmell ::= T implies E
T ::= OCLExpression //expressão OCL do tipo Boolean
E ::= Left_par T „implies‟ (T | E) Right_par
Left_par ::= „(„
Right_par ::= „)‟
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9. Exemplo
Toda transição em uma máquina de transição de estados (statemachine) que
tiver como origem (source) um pseudo-estado do tipo fork, deve ter como
destino (target) um elemento do tipo State.
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10. Refactoring – Substituir Cadeia de Implicações por
uma Única Implicação
• a => (b => c) ≡ (a and b) => c;
• Se a expressão resultante é um conjunto complexo de forma a b1 e b2 e b3 ...
e bn, deve-se refatorar esta expressão para extrair a definição de propriedades
auxiliares ou operações de partes desse conjunto. A definição de propriedades
auxiliares ou operações de uma expressão OCL corresponde as refatorações
seguintes:
 Adicionar definição de operação e substituir expressão pela chamada da operação:
 promover o encapsulamento e reuso através de uma especificação.
 evitar a duplicação de expressões que são utilizadas em várias partes de uma
especificação;
 Adicionar definição de propriedade e substituir expressão por chamada de
propriedade:
 Criação e utilização de operações auxiliares em OCL.
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11. Exemplo refatorado
As seguintes refatorações foram efetuadas: Substituir as cadeias de implicações por um
única implicação que substituiu duas implicações, por uma conjunção; Adicionar definição
de propriedade, que acrescentou a propriedade sourceIsFork para a classe de Transição;
e Substituir expressão por chamada de propriedade que substituiu o antecedente da
restrição pela expressão self.sourceIsFork..
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12. OCL Smell: Expressão Prolixa
• Este OCL smell ocorre em expressões OCL definidas de forma mais
extensa que o necessário.
• Duas formas usuais de expressões prolixas são as seguintes:
 Expressões que contém mais chamadas de operação do que o necessário: estas
expressões podem ser abreviados pela simplificação das chamadas de operação,
que consiste em reescrever uma expressão OCL de formar a utilizar menos
chamadas de operação.
 Invariantes definidas de maneira errada: uma invariante pode ser descrita de muitas
maneiras, dependendo da sua classe de contexto, anexando uma invariante para o
contexto errado geralmente torna mais difícil de especificar e manter. Uma
refatoração é a mudança de contexto, ou seja, reescrever uma invariante utilizando
um contexto diferente.
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13. Exemplos
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14. OCL Smell: Cadeias ForAll
• Cadeias ForAll é um caso especial de expressão prolixa que corresponde
a expressões contendo a seguinte estrutura:
X -> forAll (a1 | a1.B-> forAll (b1 | b1.C-> forAll (c1 | P (c1)))),
Suponha-se que X é um grupo de elementos de tipo A, e existe uma
associação entre as classes A e B, e entre as classes B e C.
• Refatoração: aplicar um sistema de navegação, de A à C, ou seja, XBC ->
forAll (c1 | P1 (c1)). Tal modificação correspondente à aplicação da
substituição de cadeia de quantificadores universais por navegações.
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15. OCL Smell: Downcasting
• Downcasting é uma construção bastante conhecida na comunidade de
programação orientada a objetos.
• Em OCL, esta construção se manifesta através da utilização de expressões
contendo a estrutura x.oclAsType(Y).z, normalmente precedidas por uma
expressão com o formato x.oclIsKindOf(Y). O objetivo desse tipo de
construção é tornar possível a referência a uma propriedade z definida em um
tipo Y, dada uma expressão x de um tipo X do qual Y é uma especialização.
• Exemplo:
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16. OCL Smell: Expressões Condicionais Relacionadas a Tipos
• Este OCL Smell corresponde a expressões if-then-else-endif que
possuam, na parte correspondente à condição da expressão, chamadas a
operações que verificam se um elemento é de um determinado tipo.
• A forma geral dessas expressões é dada por: if x.oclIsKindOf(A) then
<exp1> else if x.oclIsKindOf(B) then <exp2> else … endif, ou seja, a
expressão terá o valor determinado por <exp1>, se a classe de x for A ou
alguma especialização de A, <exp2> se a classe de x for B ou alguma
especialização de B, e assim por diante para outras eventuais ocorrências
desse tipo de condição.
• Resultam em especificações mais complexas e menos legíveis, além de
indicar a possível ausência de uma estrutura de generalização no modelo.
• Refatoração: introdução de polimorfismo.
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17. Exemplo
[1] os pinos de entrada de
uma ação de ligação
(LinkAction)
são os mesmos pinos
associados aos dados de
cada extremidade de
uma ligação mais os pinos
de inserção (insertAt).
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18. OCL Smell: Downcasting
• Downcasting é uma construção bastante conhecida na comunidade de
programação orientada a objetos.
• Em OCL, esta construção se manifesta através da utilização de expressões
contendo a estrutura x.oclAsType(Y).z, normalmente precedidas por uma
expressão com o formato x.oclIsKindOf(Y). O objetivo desse tipo de
construção é tornar possível a referência a uma propriedade z definida em um
tipo Y, dada uma expressão x de um tipo X do qual Y é uma especialização.
• Exemplo:
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19. Refatoração: Introdução de polimorfismo
• Ao introduzir polimorfismo substitui-se expressões complexas if-then-else-endif que fazem uso
considerável de operações, tais como oclIsKindOf, oclIsTypeOf, oclAsType, por uma combinação de
operações genéricas e específicas definidas em uma hierarquia de classes. Outras refatorações
utilizadas ao modelo subjacente: adicionar classe, adicionar generalização, Pull Up, Push Down,
adicionar operações entre outros.
Figura 10
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20. Um estudo experimental para avaliação de OCL Refactorings
• Definição do Estudo:
• Analisar o efeito da aplicação de refatorações em restrições especificadas
em OCL que contenham OCL smells;
• Com o propósito de caracterizar a viabilidade do uso e da continuidade do
desenvolvimento desses conceitos;
• Referente aos benefícios obtidos em relação ao entendimento de
restrições especificadas em OCL;
• Do ponto de vista do pesquisador;
• No contexto de 23 desenvolvedores de software graduados com 40 horas
de curso em UML/OCL oferecido pela UFRJ. Conhecimento restrito sintaxe
e semântica básica em OCL.
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21. Contexto e Material
Questão tipo S: questões de interpretação de restrições com a presença de OCL smells;
Questão tipo R: questões de interpretação de restrições obtidas a partir de
Refatorações aplicadas às expressões presentes nas questões do tipo S do
questionário aplicado ao outro grupo.
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22. Formulação das hipóteses
• A variável independente deste estudo é o tipo de expressões OCL presente
em cada questão respondida. Com dois valores: S(presença de OCL
smells) e R(restrições refatoradas).
• Impacto da variável independente sobre as variáveis dependentes:
– Pontuação na questão(QS): um ponto para o sim / não parte da
resposta e um ponto para a parte justificação. As variáveis SS = soma
de QS em questões tipo S e RS = soma de QS em questões tipo R;
– Tempo para responder as questões(QT): tempo em segundos gastos
para responder completamente uma questão. ST e RT são definidas
como a soma de QT em questões do tipo S e R;
• Hipótese Nula(H0): HO: μSS = μRS and μST = μRT -> não existe diferença
de precisão e tempo para responder as perguntas do tipo S e R.
• Hipótese Alternativa(H1): H1: μSS < μRS or μST > μRT ->
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23. Instrumentação
1. Tutorial: Cada sujeito foi dada duas semanas para estudar um tutorial de OCL;
2. Avaliação em OCL: indivíduos foram agrupados em dois blocos de 11 sujeitos
cada(pontuações mais altas e mais baixas pontuação) de acordo com a mediana de
seus pontos em um teste de 10 perguntas sobre OCL. Um sujeito foi alocado para testar
a instrumentação.
3. Sessão principal: cada participante respondeu o conjunto de 10 perguntas atribuído ao
seu grupo (SI ou SII). Cada indivíduo teve que responder plenamente uma pergunta
para proceder para o próximo. Eles não foram autorizados a alterar as respostas das
perguntas anteriores. Isto foi preciso para recolher o tempo gasto pelos sujeitos em cada
pergunta. Não houve limite de tempo;
4. Avaliação subjetiva: classificar cada pergunta - o nível de dificuldade e a qualidade
percebida das expressões OCL. Para a avaliação do nível de dificuldade cada pergunta,
foi utilizada uma escala de Likert de 1 a 5 (1-muito fácil, 2-fácil, 3-médio, 4 - difícil, 5-
muito difícil). A qualidade das expressões OCL presentes em cada questão foi avaliada
de acordo com a seguinte escala nominal: 1 - restrição é mal escrito, 2 - não tenho
certeza se a restrição é bem ou mal escrito, 3 - restrição é bem escrito.
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24. Estudo Experimental: Resultados e ameaças à validade
• Análise dos instrumentos:
 Para esta avaliação, utilizamos o teste de análise de variância (ANOVA), com um
nível de significância (α) de 0.05 (WOHLIN et al., 2000), sobre o seguinte
conjunto de dados:
1. Pontuação e tempo gasto em cada conjunto de perguntas;
2. Pontuação e tempo gasto em questões do mesmo tipo em cada conjunto de
questões.
• Resultados:
 Os resultados não mostraram diferença significativa na pontuação e tempo para
responder entre os grupos. Assim, não há nenhuma evidência de que as
diferenças ao longo dos instrumentos deve impor ameaças a outras análises.
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25. Scores
Um teste de análise de variância (α = 0,05) foi aplicada para a contagem de cada tipo de
questão (μSS e μRS). Os resultados mostrados rejeitam a hipótese nula em
favor da hipótese alternativa: μSS <μRS, ou seja, a pontuação média em no tipo S de
perguntas foi menor do que a média em tipo R de perguntas. Portanto, os resultados
indicam que, pelo menos na amostra analisada no estudo, a presença de OCL smells
impacta negativamente a compreensão de restrições OCL.
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26. Tempo de resposta
Um teste de análise de variância (α nível de significância = 0,05) foi aplicada para o tempo para
responder a cada tipo de questão (μST e μRT). O resultado rejeita a hipótese nula em
favor da hipótese alternativa: μST> μRT, ou seja, o tempo médio para resposta de tipo S
questões foi maior do que a média de tempo para responder a perguntas do tipo R. Portanto, o
resultados indicam que, pelo menos na amostra analisada no estudo, a presença de OCL
Smells pode impactar negativamente o tempo necessário para compreender os limites OCL.
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27. Avaliação subjetiva
• Mais de 60% de perguntas do tipo R foram classificadas como fácil ou
muito fácil, e apenas 10% das perguntas do tipo R foram julgadas como
difícil ou muito difícil;
• Por outro lado, menos de 30% das perguntas do tipo S foram classificadas
como fácil ou muito fácil, enquanto 30% deles foram julgadas como difícil
ou muito difícil.
• Esta avaliação também mostrou que existe uma diferença significativa na
percepção da qualidade das expressões presentes em perguntas do tipo S
e do tipo R.
• Ao passo que apenas 4% das avaliações das perguntas do tipo R foram
classificadas como de má qualidade, a porcentagem foi expressiva nas
perguntas do tipo S: 36%.
• 80% das expressões do tipo R foram avaliadas como de boa qualidade. No
entanto, um número significativo das avaliações (44%) das expressões
contendo OCL smells(tipo S) foram avaliadas como de boa qualidade.
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28. Conclusões
• Apesar da reduzida população deste estudo (22 participantes), os resultados dos testes
estatísticos confirmam, no universo analisado, a estrutura das expressões OCL pode
influenciar no desempenho dos participantes em relação à compreensão e ao tempo gasto
para entender uma restrição OCL;
• OCL smells afeta negativamente a compreensão de restrição OCL;
• Os resultados obtidos na avaliação subjetiva da qualidade das expressões presentes nas
questões refletem, de certo modo, a inexperiência dos participantes com a OCL.
• O estudo apontou indícios de que a técnica de refatoração em expressões OCL pode ser
viável, mas é preciso repetição de estudo em outros contextos e com populações
maiores.
• Necessidade de investimento em criação de ferramentas para identificação automática de
OCL smells e de modelos de refatoração.
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29. Referências
• Correa,A., Werner,C.,Barros,M.(2007),”Enhancing the
Understandability the OCL Specifications”.In: XXI
Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software, In
English.
• Correa, A. (2006), “Refactoring OCL Model Constraints
Specifications”, Doctoral Thesis – COPPE/UFRJ, In
Portuguese.
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30. ?¿?¿Perguntas?¿?¿
?¿?¿Dúvidas?¿?¿
Obrigada pela sua atenção!!!
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