Source code quality analysis in multi-language software projects

1. ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ & ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ
Ανάλυση ποιότητας πηγαίου κώδικα σε
πολύ-γλωσσικά έργα λογισμικού
1
Φεγγομύτης Θωμάς
ΑΕΜ: 8003
Υπό την επίβλεψη του Αναπληρωτή Καθηγητή
κ. Συμεωνίδη Ανδρέα
Και του υποψηφίου διδάκτορα
κ. Παπαμιχαήλ Μιχαήλ
issel

2. Στη σύγχρονη εποχή
 Διαδικασία ανάπτυξης λογισμικού
 Επαναχρησιμοποίηση τμημάτων κώδικα
 Ανάγκη αξιολόγησης της ποιότητας
 Αυξανόμενες απαιτήσεις χρηστών
 Πολύ-γλωσσικά έργα λογισμικού
 Αύξηση πολυπλοκότητας αξιολόγησης
2

3. Κίνητρο
 Υπάρχουσες πρακτικές αξιολόγησης
 Ταύτιση έννοιας έργο λογισμικού με γλώσσα
υλοποίησης
 Εργαλεία στατικής ανάλυσης
 Αξιολόγηση ως προς μία γλώσσα
προγραμματισμού
3

4. Στόχοι
 Σχεδίαση συστήματος αξιολόγησης ποιότητας πολύ-
γλωσσικών έργων λογισμικού
 Συνυπολογισμός κλήσεων μεταξύ των τμημάτων
πηγαίου κώδικα διαφορετικών γλωσσών
προγραμματισμού
4

5. Μεθοδολογία
 Εφαρμογή στατικής ανάλυσης
 Ανάλυση προγράμματος χωρίς την εκτέλεσή του
 Μελέτη διαφοροποιήσεων των μετρικών
 Proof of Concept
 Python-Java projects
 SourceMeter
5
Αρχείο CSV που παράγεται
από το SourceMeter και
περιέχει τις μετρικές
στατικής ανάλυσης για
κάθε κλάση του έργου
λογισμικού

6. PYTHON
Παράδειγμα
6
testByteString()
Method
UTFExample
Class
getUTFValue()
Method
CC=2
CC=3
CC=5
JAVA

7. Δομή Του Συστήματος
7
Downloader
Python
Analyzer
Java
Analyzer
Parser
Final
Evaluator
Final Score
Static
Metrics
Static
Metrics
Modified

8. Downloader
 Χρήση API του GitHub για τη δημιουργία του Dataset μέσω της λήψης των 100
δημοφιλέστερων projects αναπτυγμένα σε Python και Java
80%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
TLLOC (Package Level)
JAVA PYTHON

9. Parser
1. Εύρεση κλήσεων:
 Jython
 Py4J
9
from [ Java_Class Package ] import [ Java_Class ]
Αρχείο CSV που περιλαμβάνει
τις κλήσεις μεταξύ κλάσεων
“gateway.jvm.py4j”

10. Parser
2. Επεξεργασία στατικών μετρικών
10

11. Final Evaluator*
 Μετρικές για τον
υπολογισμό του
Score:
11
Όνομα Μετρικής Συντομογραφία Κατηγορία Μετρικής
Weighted Methods per Class WMC Complexity
McCabe’s Cyclomatic Complexity McCC Complexity
Nesting Level NL Complexity
Number of Incoming Invocations NII Coupling
Response set For Class RFC Coupling
Coupling Between Object classes CBO Coupling
Total Comment Density TCD Documentation
Documentation Lines of Code DLOC Documentation
Total Comment Lines of Code TCLOC Documentation
Depth of Inheritance Tree DIT Inheritance
Number of Children NOC Inheritance
Number of Parameters NUMPAR Size
Total Number of Getters TNG Size
Total Number of Attributes TNA Size
Number of Public Attributes NPA Size
Total Logical Lines of Code TLLOC Size
Total Number of Local Setters TNLS Size
* "Assessing the User-Perceived Quality
of Source Code Components using
Static Analysis Metrics” published by
Valasia Dimaridou, Alexandros-
Charalampos Kyprianidis, Michail
Papamichail, Themistoklis
Diamantopoulos and Andreas
Symeonidis

12. Final Evaluator
 Scores
 Complexity
 Coupling
 Documentation
 Inheritance
 Size
12
Complexity
Score
WMC McCC NL

13. Πειράματα
1. Μελέτη επίδρασης των κλήσεων στις μετρικές
2. Μελέτη διαφοροποίησης των scores
3. Εφαρμογή συνολικής μεθοδολογίας σε 3 projects
(case study) και σύγκριση αποτελεσμάτων
13

14. Μεταβολή Μετρικών – 1ο Πείραμα
 Αύξηση της πολυπλοκότητας στο
70% των περιπτώσεων
 Μέση τιμή της μεταβολής ανά
κλάση στο 86%.
14
0
2
4
6
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
McCC
McCC McCC'
-100
0
100
200
300
400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Μεταβολή (%) της McCC

15. Μεταβολή Βαθμού Ποιότητας – 2ο Πείραμα
 Αύξηση της πολυπλοκότητας στο
75% των περιπτώσεων
 Μείωση του Complexity Score
κατά μέσο όρο ανά κλάση στο 31%
15
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
Complexity Score
SCORE SCORE'
-80
-60
-40
-20
0
20
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
%
CLASS
Μεταβολή (%) Complexity Score

16. Μεταβολή Βαθμού Ποιότητας – 2ο Πείραμα
16
0
0.2
0.4
0.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
Coupling Score
SCORE SCORE'
0
0.2
0.4
0.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
Documentation Score
SCORE SCORE'
0
0.2
0.4
0.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
Inheritance Score
SCORE SCORE'
0
0.5
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Class
Size Score
SCORE SCORE'
 Μείωση κατά
19%
 Αύξηση κατά
30%
 Αύξηση κατά
44%
 Αύξηση κατά
137%

17. Σύγκριση Μεταβολών – 3ο Πείραμα
 Στα δύο έργα λογισμικού:
 Αύξηση πολυπλοκότητας και
σύζευξης (μείωση score)
 Αύξηση βαθμού ποιότητας στις
υπόλοιπες κατηγορίες 17
 Στο project bartdag:
 Συνολική βελτίωση του
βαθμού ποιότητας
 Όλες οι κατηγορίες
εμφανίζουν ποσοστιαία
αύξηση

18. Συμπεράσματα
 Το σύστημα είναι ικανό να:
 Εντοπίζει τις κλήσεις μεταξύ κλάσεων της Python και
Java
 Τροποποιεί αξιόπιστα τις στατικές μετρικές
λαμβάνοντας υπόψιν τις προαναφερθείσες κλήσεις
 Παρέχει συνολική και αντιπροσωπευτική αξιολόγηση
ποιότητας σε ένα πολύ-γλωσσικό έργο λογισμικού
18

19. Ανοικτά Θέματα
 Εφαρμογή για άλλες γλώσσες προγραμματισμού
 Εφαρμογή για επιπλέον τρόπους cross-language links
 Μελέτη περισσότερων έργων λογισμικού στη
μοντελοποίηση
 Επέκταση σε περισσότερα επίπεδα (πακέτο, μέθοδος)
19

20. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!
20