[論文レビュー] ModularityCheck: A Tool for Assessing Modularity using Co-Change Clusters

Luciana Lourdes Silva, Daniel Felix+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 18, 2015

Software Engineering Research参考文献 17被引用数 5

ひとこと要約

ModularityCheckは、バージョン管理履歴およびイシュー報告から共変更クラスタを抽出し、分布マップを用いてそれらが既存のパッケージ構造とどの程度整合しているかを可視化することで、ソフトウェアパッケージのモジュラリティを評価するツールである。クロスカットティング・コンサーンや部分的カプセル化といったモジュラリティの問題を特定し、従来の構造的メトリクスとは対照的に、進化的な視点を補完的に提供する。

ABSTRACT

It is widely accepted that traditional modular structures suffer from the dominant decomposition problem. Therefore, to improve current modularity views, it is important to investigate the impact of design decisions concerning modularity in other dimensions, as the evolutionary view. In this paper, we propose the ModularityCheck tool to assess package modularity using co-change clusters, which are sets of classes that usually changed together in the past. Our tool extracts information from version control platforms and issue reports, retrieves co-change clusters, generates metrics related to co-change clusters, and provides visualizations for assessing modularity. We also provide a case study to evaluate the tool. http://youtu.be/7eBYa2dfIS8

研究の動機と目的

• 従来のモジュラリティメトリクスが直面する主な分解問題に対処するため、進化的な変更行動を組み込むこと。
• 共変更パターンを通じてクロスカットティング・コンサーンやリップル効果のようなモジュラリティの欠陥を検出すること。
• 既存のパッケージ構造上に投影された共変更クラスタの可視化およびメトリクスベースの分析を提供すること。
• ソフトウェアアーキテクトが実際の変更履歴を用いてパッケージのモジュラリティを理解し、改善するのを支援すること。
• 静的構造的結合度や凝集度を超えた、自動化されツール支援されたモジュラリティ評価アプローチを提供すること。

提案手法

• ツールはバージョン管理システム（SVN/GIT）からコミットを抽出し、イシュー報告と照合することでノイズの多いコミットをフィルタリングする。
• ノードがクラス、エッジが同じコミット内で共に変更されたことを表す共変更グラフを構築する。
• 重みが低いエッジを除去し、グラフをクラスタリングすることで共変更クラスタ（頻繁に一緒に変更されるクラスのグループ）を抽出する。
• 分布マップを用いて共変更クラスタが既存のパッケージ構造にどの程度投影されているかを可視化し、整合性や不整合を明らかにする。
• 焦点（focus）と拡散（spread）などのメトリクスを計算し、クラスタがパッケージ間でどのように分布しているかを特徴づける（例：焦点 ≈ 1.0 かつ 拡散 = 1 は強いカプセル化を示す）。
• クロスカットティング・クラスタ（高拡散、低焦点）や部分的カプセル化クラスタ（高焦点、拡散 > 1）といったパターンを特定し、潜在的なリップル効果を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バージョン履歴から抽出された共変更クラスタは、パッケージのモジュラリティにどのような欠陥を明らかにできるか？
• RQ2 共変更クラスタは、実世界のシステムにおける現在のパッケージ分解とどの程度一致するか？
• RQ3 分布マップは、ソフトウェアパッケージの進化的なモジュラリティを効果的に可視化し、特徴づけることができるか？
• RQ4 共変更パターンを用いて、どのような種類のモジュラリティ違反（例：クロスカットティング・コンサーン、部分的カプセル化）を検出できるか？
• RQ5 進化的な視点でのモジュラリティ評価は、従来の構造的メトリクスと比較して、設計上の問題を特定する上でどのように異なるか？

主な発見

• Geronimoにおける4つの共変更クラスタは、すべて単一のパッケージ内に完全にカプセル化されていた（焦点 ≈ 1.0、拡散 = 1）、パッケージ境界との強い整合性を示した。
• Geronimoのクラスタ8は部分的カプセル化を示していた（焦点 = 0.97、拡散 = 2）、複数のパッケージのクラスに影響を及えており、潜在的なリップル効果を示唆した。
• 他のシステム（Geronimoを除く）において、クロスカットティング・クラスタのパターンが検出された。これは、変更が関係のない複数のパッケージにまたがるモジュラリティ違反を示している。
• ツールは、保守問題に関連しない、クラスを変更しない、または複数の問題に関連するコミットをフィルタリングすることで、ノイズの多いコミットを効果的に除去できた。
• 分布マップの使用により、良好にモジュライズされたクラスタやクロスカットティング・クラスタといった繰り返し発生する分布パターンを明確に特定できた。
• ツールのメトリクス（焦点と拡散）は、実世界のシステムにおいて、良好にカプセル化されたクラスタと問題のある共変更クラスタを効果的に区別できた。