[論文レビュー] An Approach for Computing Dynamic Slice of Concurrent Aspect-Oriented Programs

Abhishek Ray, Siba Mishra+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2014

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ひとこと要約

本稿では、非アスペクトコードとアスペクトコードの間の依存関係をモデル化するための並行的アスペクト指向システム依存グラフ（CASDG）を用いて、並行的アスペクト指向プログラムのための動的スライシングアルゴリズムを提案する。この手法は、実行時における実行ノードのマークおよびアンマークを導入することでNMDSアルゴリズムを拡張し、並行的かつアスペクト指向のシステムにおいて正確なスライス計算を可能にし、実行中に関連するプログラムコンponentを特定する有効性が裏付けられている。

ABSTRACT

We propose a dynamic slicing algorithm to compute the slice of concurrent aspect-oriented programs. We use a dependence based intermediate program representation called Concurrent Aspect-oriented System Dependence Graph (CASDG) to represent a concurrent aspect-oriented program. The CASDG of an aspect-oriented program consists of a system dependence graph (SDG) for the non-aspect code, a group of dependence graphs for aspect code and some additional dependence edges used to connect the system dependence graph for the non-aspect code to dependence graph for aspect code. The proposed dynamic slicing al-gorithm is an extended version of NMDS algorithm for concurrent object-oriented programs, which is based on marking and unmarking of the executed nodes in CASDG appropriately during run-time.

研究の動機と目的

• 並行的アスペクト指向プログラムにおける動的スライシングの課題に取り組むこと。ここでは、クロスカuttingな関心事とスレッドレベルの並列処理が依存関係の追跡を複雑にする。
• オブジェクト指向とアスペクト指向の構成要素を両方とも考慮した、並列実行環境におけるスケーラブルで正確なスライシング技術を開発すること。
• 既存の動的スライシングアルゴリズムを、アスペクトと並行スレッドによって引き起こされる複雑さを扱えるように拡張すること。
• 並行的アスペクト指向システムにおけるプログラム依存関係の形式的かつ実行可能な表現を提供すること。
• 特定の変数や条件に影響を与える関連するプログラムコンponentのみを実行時において隔離することで、効果的なデバッグと分析を支援すること。

提案手法

• 本手法は、非アスペクトコードのためのシステム依存グラフ（SDG）と、アスペクトコードのための別個の依存グラフを統合することで、並行的アスペクト指向システム依存グラフ（CASDG）を構築する。
• CASDGにおいて、非アスペクトコードとアスペクトコードの間のクロスカuttingな関係をモデル化するために、追加の依存エッジを導入する。
• 実行トレースに基づいて、CASDG内のノードを実行時にマークおよびアンマークする仕組みを導入することで、NMDSアルゴリズムを拡張する。
• アルゴリズムは、スレッド間およびアスペクトの統合（weaving）におけるデータおよび制御依存関係を追跡し、並列実行環境における正確なスライス計算を保証する。
• 本手法は、プログラム実行中にCASDG内での実行済みノードとその依存関係を分析することで、動的スライシングを実現する。
• フレームワークは、特定の実行ポイントにおける特定の変数や条件に影響を与えるステートメントのみを正確に特定することを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オブジェクト指向とアスペクト指向の特徴を併せ持つ並行的アスペクト指向プログラムにおいて、動的スライシングをどのように効果的に計算できるか。
• RQ2 非アスペクトコード、アスペクトコード、並行スレッドの間の依存関係をモデル化するための形式的プログラム表現として、どのようなものが必要か。
• RQ3 既存の動的スライシングアルゴリズムを、アスペクトの統合とスレッドレベルの並列性によって生じる複雑さを扱えるようにどのように適合できるか。
• RQ4 複数のスレッドとクロスカuttingな関心事がある状況で、スライス計算の正しさと正確性を保証するメカニズムは何か。
• RQ5 提案されたCASDGベースのアプローチは、並行的アスペクト指向システムにおける動的スライシングの正確性とスケーラビリティをどの程度向上させるか。

主な発見

• 提案されたCASDGベースの動的スライシングアルゴリズムは、並行プログラムにおける非アスペクトコードとアスペクトコードの両方のデータ依存関係および制御依存関係を的確に捉えている。
• 非アスペクトコードとアスペクトコードの間の依存関係を正確にモデル化するために、追加の依存エッジを介してアスペクトコードをシステム依存グラフに統合している。
• NMDSアルゴリズムに実行時におけるノードのマークおよびアンマークメカニズムを組み込むことで、並列実行シナリオにおける正確なスライス計算が保証されている。
• 従来のスライシング手法と比較して、並行的かつアスペクト指向の文脈において、関連するプログラムコンponentを特定する精度が向上している。
• 特定の実行ポイントにおける特定の変数や条件に影響を与えるステートメントのみを隔離することで、効果的なデバッグが可能である。
• 理論的分析および先行関連研究による検証を通じて、フレームワークは形式的に裏付けられており、現実の並行的アスペクト指向システムへの適用が可能である。