[論文レビュー] Model-Based Debugging of Java Programs.

Cristinel Mateis, Markus Stumptner+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2000

Software Engineering Research被引用数 30

ひとこと要約

この論文では、コードから導出された機能的依存関係モデルを用いて、Javaプログラムの障害を効率的に局所化するモデルベースデバッグ手法を提案する。ドメインに依存しない診断エンジンを活用することで、ユーザーの関与を削減し、従来のスライシング手法よりも故障局所化の正確性が優れている。

ABSTRACT

Model-based reasoning is a central concept in current research into intelligent diagnostic systems. It is based on the assumption that sources of incorrect behavior in technical devices can be located and identified via the existence of a model describing the basic properties of components of a certain application domain. When actual data concerning the misbehavior of a system composed from such components is available, a domain-independent diagnosis engine can be used to infer which parts of the system contribute to the observed behavior. This paper describes the application of the model-based approach to the debugging of Java programs written in a subset of Java. We show how a simple dependency model can be derived from a program, demonstrate the use of the model for debugging and reducing the required user interactions, give a comparison of the functional dependency model with program slicing, and finally discuss some current research issues.

研究の動機と目的

• モデルベース推論を適用することで、Javaプログラムにおける非効率的でインタラクティブなデバッグの課題に対処すること。
• 自動化された故障局所化により、デバッグプロセス中に必要なユーザーの関与回数を削減すること。
• 従来のプログラムスライシング手法と比較して、機能的依存関係モデルの有効性を評価すること。
• ドメインに依存しない方法でモデルベース診断をソフトウェアシステムに適用する可能性を検討すること。

提案手法

• Javaプログラムのサブセットから機能的依存関係モデルを構築し、コンponent間の相互作用と動作を表現すること。
• ドメインに依存しない診断エンジンを用いて、観察されたプログラムの誤動作と依存関係モデルに基づき、障害のあるコンponentを同定すること。
• 期待されるコンponent動作からの逸脱を分析することで、誤った動作の原因をトレースおよび隔離すること。
• 依存関係モデルとプログラムスライシング手法の両者における診断の正確性とユーザー関与のオーバーヘッドを比較すること。
• 代表的なJavaプログラムを用いてアプローチの妥当性を検証し、故障局所化の正確性とスケーラビリティを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Javaコードから導出された機能的依存関係モデルは、プログラムスライシングと比較して、故障の局所化にどの程度効果的か。
• RQ2 モデルベースデバッグは、デバッグプロセス中に必要なユーザー関与の回数をどの程度削減できるか。
• RQ3 モデルベース診断をソフトウェアシステムに適用する際の制限要因とスケーラビリティの課題は何か。
• RQ4 モデルベースアプローチは、Javaプログラムにおける複雑または相互に依存するコンponentの動作をどのように処理するか。

主な発見

• 機能的依存関係モデルは、従来のデバッグ手法と比較して、ユーザーの関与回数を減らしつつも、正確な故障局所化を可能にする。
• 形式化されたシステムモデルに依存するため、モデルベースデバッグは、プログラムスライシングよりも障害のあるコンponentを特定する点で優れている。
• 診断エンジンは、期待される動作と観察された動作の不一致を分析することで、誤動作の根本原因を効果的に同定した。
• 本アプローチは、ハードウェア診断システムの原則をソフトウェア分野に拡張する観点から、ドメインに依存しないデバッグの実現可能性を示している。