Phd Thesis

Un cadre pour la traçabilité
des motifs de conception

Soutenance de thèse de doctorat
Yann-Gaël Guéhéneuc

École des Mines Object Technology
de Nantes, France International, Inc., Canada

Plan

n Contexte
– Identification des choix de conception
n Problèmes
– Obtention de l’architecture d’un programme
n Contributions
n Évaluation, perspectives
2/80

Plan

n Contexte
n Problèmes
n Contributions
3/80

Contexte (1/2)

n Maintenance des programmes à objets
– Rétro-conception
– Compréhension
– Traçabilité
– Modification

n Coûtshumains, temporels, financiers
prépondérants [Sharon96, Takang96, Pressman01]

4/80

Contexte (2/2)

n Absence des développeurs originels
– Roulement

n Absence de documentation
– Implémentation
– Architecture
– Choix de conception

5/80

Scénario (1/8)

n JHotDraw [Gamma98]
– Programme de
dessin vectoriel
– 14 578 lignes
de code Java
– Figures
• Carré, arrondi
• Cercle, ellipse
• Ligne, polygone
6/80
• Connexion, dessin à main levée

Scénario (2/8)

n Ajoutde
fonctionnalité
– La forme triangle
– Manipulation
identique aux
autres formes

7/80

Scénario (3/8)

n Implémentation
n Architecture
n Choix de conception

8/80

Scénario (4/8)
Frame Panel

n Implémentation
n Architecture
DrawingEditor DrawingView

n Choix de conception Tool Drawing

Handle Figure

AbstractFigure

AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

9/80

Scénario (5/8)
Frame Panel

n Implémentation
n Architecture

n Choix de conception Tool Drawing

Handle Figure

AbstractFigure

Composer des objets en une hiérarchie
tout–partie qui permet au client de
manipuler uniformément des objets et AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure
des compositions d'objets
10/80

Scénario (6/8)
Frame Panel

pour manipuler DrawingEditor DrawingView

uniformément des
Tool Drawing

objets
Handle Figure

AbstractFigure


11/80

Scénario (6/8)
Frame Panel

pour manipuler DrawingEditor DrawingView

uniformément des
Tool Drawing

objets
Handle Figure

AbstractFigure

TriangleFigure AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

11/80

Scénario (7/8)

n Modification
– Plus pertinente
– Plus rapide

12/80

Scénario (8/8)

– Facilitent la maintenance
• Rétro-conception
• Compréhension
• Traçabilité
• Modification
– Diminuent les coûts

13/80

Constat (1/2)

n Développement des programmes :
techniques et outils bien intégrés
– Implémentation
• Eclipse
– Architecture
• Rational Rose
• Patrons de conception [Gamma94]

14/80

Constat (2/2)

n Maintenance des programmes :
techniques et outils déconnectés
– Implémentation
– Architecture

15/80

Objectifs (1/2)

n Maintenance des programmes à objets
– Rétro-conception
– Compréhension
– Traçabilité
– Modification

n Assistance semi-automatique
16/80

Objectifs (2/2)

n Implémentation
n Architecture

n Choix de conception tout–partie qui permet au client de
manipuler uniformément des objets et

Frame Panel Frame Panel

DrawingEditor DrawingView DrawingEditor DrawingView

Tool Drawing Tool Drawing

Handle Figure Handle Figure

AbstractFigure AbstractFigure

17/80 AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

Contributions (1/4)

n Une suite d’outils intégrés, Ptidej
– Techniques
• Analyses statiques et dynamiques
• Programmation par contraintes avec explications
– Outils
• Introspector, Caffeine
• PtidejSolver, PtidejLibrary

18/80

Contributions (2/4)

n Implémentation
n Architecture

19/80

Contributions (3/4)

n Implémentation
n Architecture

20/80

Contributions (4/4)

n Implémentation
n Architecture

21/80

Plan

n Contexte
n Problèmes
n Contributions
22/80

Architecture d’un programme
Frame Panel

n UML [OMG03]

• Classe DrawingEditor DrawingView

• Interface
• Héritage Tool Drawing

• Instanciation
• Association Handle Figure

• Agrégation
AbstractFigure

• Composition


23/80

État de l’art (1/2)

n Programmation logique floue [Niere01]

– Variantes d’implémentation

n Analyses statiques
– Académiques [Korn99, Jackson99]
• Efficacité spatiale et temporelle
– Industrielles [ArgoUML, Rational]
• Intégration aux outils de développement
24/80


n Classe, interface, héritage, instanciation
– Définitions UML « précises »

n Association, agrégation, composition
– Définitions UML « ambiguës »
– Littérature : au moins 25 définitions
• Peu de définitions constructives
• Définitions constructives incomplètes
25/80

Objectifs

n Définitions
consensuelles et
constructives
– Association, agrégation, composition

n Algorithmes d’analyses
– Statiques
– Dynamiques

26/80

Définitions

n A B
Association
– Indique que les instances de A envoient
des messages aux instances de B
n A B
Agrégation
– Association définissant un tout (A) et une
partie (B) (champ appartenant au tout)
n A B
Composition
– Agrégation dans laquelle la partie (B)
27/80 appartient exclusivement au tout (A)

Propriétés (1/2)

n Multiplicité : MU
– Nombre d’instances min. et max.
A B A B A B

n Site d’invocation : SI
– Site d’invocation des envois de message
A B A B

28/80

Propriétés (2/2)

n Durée de vie : DV
– Dépendance entre les durées de vie des
instances de la partie et du tout
A B

n Exclusivité : EX
– Exclusivité des instances de la partie au tout
A B

29/80

Redéfinitions

n Association
– DV =? ∧ EX = indifférent ∧ MU = [0, +∞] ∧
SI ∈ {variable, paramètre, champ, …}
n Agrégation
– DV =? ∧ EX = indifférent ∧ MU = [1, +∞] ∧
SI ∈ {champ, …}
n Composition
– DV = + ∧ EX = vrai ∧ MU = [1, +∞] ∧ SI ∈
30/80 {champ, …}

Techniques, outils

n Analyses statiques : Introspector
– Multiplicité, MU
– Site d’invocation, SI

n Analyses dynamiques : Caffeine
– Durée de vie, DV
– Exclusivité, EX

31/80

Architecture (1/2)

n Introspector
– Classes, interfaces
– Héritage, instanciation
– Association, agrégation

n Caffeine
– Composition

32/80

Architecture (2/2)

33/80

Architecture (2/2)

Analyses statiques
et dynamiques
33/80

Architecture (2/2)
Frame Panel


Tool Drawing

Handle Figure

AbstractFigure

Analyses statiques
et dynamiques
33/80 AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

Plan

n Contexte
n Problèmes
n Contributions
34/80

Choix de conception

n Découverte des choix de conception
– Vaste problème [Shull96]

– Méthodologie spécifique à l’I.A. [Tonella99]

n Catalogue de choix de conception

35/80

Patrons de conception

n Erich
Gamma et al. ; Patrons de
conception ; Addison-Wesley, 1994 [Gamma94]

n Ensemble [Alexander77]

– Nom
– Problème
– Solution
– Compromis
36/80

Le patron de conception
Composite – problème
n Composer des objets en une structure
d’arbre pour représenter des hiérarchies
tout–partie

n Permettreau client de manipuler
uniformément des objets et des
compositions d’objets

37/80

Composite – solution
n Solutiond’un patron de conception
= motif de conception qui décrit des
micro-architectures récurrentes
Ramification
1..n
Client
opération()

ramifications

Feuille Branche

opération() ajouter(Partie)
enlever(Partie)
obtenirPartie(entier)
Pour chaque ramifications
38/80 opération()
ramification.opération()

Composite – exemple
n Micro-architecture similaire au motif
Frame Panel


Tool Drawing

Handle Figure

AbstractFigure

39/80




Tool Drawing

Tool Drawing
Handle Figure

AbstractFigure

Handle Figure

Figure

AbstractFigure

39/80
AttributeFigure
AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure PolyLineFigure
DecoratorFigure CompositeFigure CompositeFigure


Ramification
1..n
Client
opération()

ramifications
Tool Drawing

Feuille Branche
Tool Drawing
Handle Figure
enlever(Partie)
obtenirPartie(entier) Pour chaque ramifications
opération() ramification.opération()
AbstractFigure

Handle Figure

Figure

AbstractFigure

39/80
AttributeFigure
AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure PolyLineFigure
DecoratorFigure CompositeFigure CompositeFigure

Frame Panel

Problème DrawingEditor

Tool
DrawingView

Drawing

Handle Figure

Comment identifier AbstractFigure

dans l’architecture AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

d’un programme des Figure


micro-architectures
similaires à des Client
Ramification

opération ()
1..n

ramifications

motifs de conception Feuille

opération ()
Branche

ajouter (Partie)
enlever (Partie)
obtenirPartie (entier )
Pour chaque ramifications
opération()

pour expliquer les
ramification.opération ()

40/80 choix de conception ? tout–partie qui permet au client de


n Programmation logique [Wuyts98]

– Simplicité de mise en œuvre
– Intégration à Visual Works
n Programmation par contraintes [Rich90, Quilici97]

– Représentation des motifs
– Passage à l’échelle
n Analyses syntaxiques [Alencar95, Brown96, Hedin97, Albin03]

– Efficacité spatiale et temporelle
41/80


n Identification des micro-architectures
– Exactes
– Similaires

n Interactions avec les mainteneurs

42/80

Objectifs

n Représentation des motifs
n Pas de descriptions a priori des
similarités recherchées
– Rigoureuse → catalogue
– Lointaine → justifications
n Interaction avecle mainteneur
n Passage à l’échelle
n Solution uniforme
43/80

Proposition

n Programmation par contraintes [Tsang93]

– Représentation des motifs
– Passage à l’échelle
– Solution uniforme
avec explications [Jussien01]

– Pas de description a priori des similarités
– Identification guidée par le mainteneur

44/80

Problème de satisfaction de
contraintes (PSC) (1/6)
[Montanari74]

n Ensemble 〈V, C, D〉
– Variables V = {v1, …, vn}
– Contraintes C = {C1, …, Ce}
– Domaines des variables D = {D1, …, Dn}

n Solution
– Résolution par propagation des contraintes

45/80

PSC (2/6)

n PSC déduit de
– Modèle du motif de conception
• Participants → variables
• Relations entre participants → contraintes
– Modèle de l’architecture du programme
• Classes du programme → domaine
• Relations entre les classes du programme →
sémantique effective des contraintes

46/80

Ramification
1..n
Client
opération()

PSC (3/6) Feuille Branche
ramifications

enlever(Partie)

n Motif de conception Composite
– Trois participants → trois variables
• ramification
• feuille
• branche

47/80

Ramification
1..n
Client
opération()

PSC (4/6) Feuille Branche
ramifications

enlever(Partie)

n Motif de conception Composite
– Relations entre participants → contraintes
• branche < ramification
• feuille < ramification
• branche u ramification
• Différences deux-à-deux

48/80

Frame Panel


PSC (5/6) Tool Drawing

Handle Figure

AbstractFigure


n Architecture du programme JHotDraw
– Classes du programme → domaine
• DrawingEditor
• DrawingView
Relations entre les
• Tool +
classes, attributs
• Drawing
•…
49/80

PSC (6/6)

n Identificationdes micro-architectures
similaires au motif de conception
Composite

V = {ramification, branche, feuille}
C = {branche < ramification, feuille <
ramification, branche u ramification}
D = {〈DrawingEditor, Drawing…〉}
50/80

Frame Panel

Solution (1/4) DrawingEditor DrawingView

Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
obtenirPartie(entier) Pour chaqueramifications AbstractFigure
opération()


51/80 D = {〈DrawingEditor, Drawing…〉}

Frame Panel


Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()


ramification, branche u ramification
ramification}

Solution (2/4)

n Explication de contradiction
– branche u ramification

n Pas de solution avec cette contrainte

52/80

Frame Panel


Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()



Frame Panel


Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()


branche
ramification

Frame Panel


Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()


branche
ramification, branche u ramification
ramification ramification}

Solution (4/4)

n Explication de contradiction
– branche < ramification
– feuille < ramification

n Pas de solution avec ces contraintes

54/80

Programmation par contraintes
avec explications (PPCE) (1/3) [Jussien01]

n Programmation par contraintes
– Opérations de retraits ou de restauration
de valeurs des domaines

n Explications
– Sous-ensemble des opérations qui mène à
une solution ou à une contradiction
– Dynamicité de la résolution
55/80

PPCE (2/3)

n Solution
∃ opérations de retraits et de restauration
des valeur des domaines toutes les
contraintes soient satisfaites

n Contradiction
– Sous-ensemble des opérations qui mène à
une contradiction
56/80 – Ensemble des explications

PPCE (3/3)

n Relaxation du problème

n Relaxation des contraintes

57/80

Relaxation du problème [Petit02] (1/2)

n Retirer
la contrainte entraînant une
contradiction

D = {〈DrawingEditor, Drawing…〉}
58/80

Relaxation du Frame Panel

problème (2/2) DrawingEditor DrawingView

Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()



Relaxation des contraintes (1/3)

n Remplacerune contrainte par un autre
sémantiquement moins forte
– branche w ramification



– branche u ramification Composition
– branche w ramification



– branche w ramification Agrégation



– branche w ramification Agrégation

w


sémantiquement différente
<



– branche < ramification Héritage direct
<



< Héritage indirect



< Héritage indirect

< <

Relaxation des Frame Panel

contraintes (3/3) DrawingEditor DrawingView

Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()



Relaxation des Frame Panel

contraintes (3/3) DrawingEditor DrawingView

Tool Drawing
Ramification
1..n
Client
opération ()

ramifications
Handle Figure

Feuille Branche

enlever(Partie)
opération()


< <
w

Technique, outils

n Solveur de contraintes : PtidejSolver
– Interactif
– Automatique (ê complexité)
!

n Bibliothèque de contraintes :
PtidejLibrary
– Héritage direct, indirect
– Association, agrégation, composition
63/80
– Utilisation, …

Choix de conception (1/2)

n PtidejSolver, PtidejLibrary
– Identification des micro-architectures
similaires à un motif de conception
– Justifications des micro-architectures
identifiées
– Interaction avec les mainteneurs

64/80


65/80


Programmation par
contraintes avec
explications
65/80

Frame Panel tout–partie qui permet au client de


Tool Drawing

Handle Figure

Programmation par AbstractFigure

contraintes avec
explications
65/80 AttributeFigure DecoratorFigure PolyLineFigure CompositeFigure

Plan

n Contexte
n Problèmes
n Contributions
66/80

Un cadre pour la traçabilité des
motifs de conception (1/4)
n Métamodélisation
– PADL
n Analyse de programme
– Introspector, Caffeine
n Programmation par contraintes
– PtidejSolver, PtidejLibrary
n Visualisation
– PtidejUI
67/80

n Ptidej (Pattern Trace Identification, Detection, and Enhancement in Java) Utilise
Produit
PADL

Architecture Motifs de conception PtidejUI

Introspector PtidejSolver
Caffeine PtidejLibrary

68/80 Code source Java Micro-architectures identifiées

n Ptidej, ~700 heures de développement
– Java
• 20 projets, 132 paquetages, 669 classes,
72 interfaces, 79 330 lignes
– Claire
• 41 fichiers, 45 classes, 235 méthodes, 7 835
lignes
– Prolog
• 6 fichiers, 76 prédicats, 524 lignes
69/80

Définitions
Introspector
Caffeine tout–partie qui permet au client de







PtidejSolver
Définitions
PtidejLibrary
Introspector
PtidejUI
Caffeine Composer des objets en une hiérarchie







PtidejSolver
Définitions
PtidejLibrary
Eclipse
Introspector
PtidejUI
Caffeine Composer des objets en une hiérarchie







Phd Thesis

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (20)

Similaire à Phd Thesis

Similaire à Phd Thesis (10)

Plus de Yann-Gaël Guéhéneuc

Plus de Yann-Gaël Guéhéneuc (20)

Phd Thesis