[論文レビュー] Visualizing Object-oriented Software for Understanding and Documentation

Ra’Fat Al-Msie’deen|arXiv (Cornell University)|Jan 28, 2016

Software Engineering Research参考文献 36被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、コードの依存関係、クラス関係、パッケージ構造、ソフトウェアメトリクスを統合したインタラクティブなグラフとして、オブジェクト指向ソフトウェアの自動可視化手法を提案する。この手法は、構造的および定量的コード特徴をマッピングすることで、システムの正確かつ包括的な表現を可能にし、事例研究によりその有効性が確認されている。

ABSTRACT

Understanding or comprehending source code is one of the core activities of software engineering. Understanding object-oriented source code is essential and required when a programmer maintains, migrates, reuses, documents or enhances source code. The source code that is not comprehended cannot be changed. The comprehension of object-oriented source code is a difficult problem solving process. In order to document object-oriented software system there are needs to understand its source code. To do so, it is necessary to mine source code dependencies in addition to quantitative information in source code such as the number of classes. This paper proposes an automatic approach, which aims to document object-oriented software by visualizing its source code. The design of the object-oriented source code and its main characteristics are represented in the visualization. Package content, class information, relationships between classes, dependencies between methods and software metrics is displayed. The extracted views are very helpful to understand and document the object-oriented software. The novelty of this approach is the exploiting of code dependencies and quantitative information in source code to document object-oriented software efficiently by means of a set of graphs. To validate the approach, it has been applied to several case studies. The results of this evaluation showed that most of the object-oriented software systems have been documented correctly.

研究の動機と目的

• 保守、再利用、拡張作業の過程で複雑なオブジェクト指向ソフトウェアシステムを理解するという課題に対処すること。
• 構造的および定量的コード特徴を抽出・可視化することで、ソフトウェア文書化を向上させること。
• 低レベルのコードを直感的なグラフィカル表現に変換することで、リバースエンジニアリングの認知的負荷を軽減すること。
• 依存関係に配慮した自動可視化モデルを通じて、ソフトウェアアーキテクチャの効率的分析を可能にすること。
• 実世界の事例研究を用いた検証により、実用的応用性を確認すること。

提案手法

• ソースコードをマイニングし、パッケージ構造、クラス階層、メソッドレベルの依存関係、およびクラス数や結合度といったソフトウェアメトリクスを抽出する。
• クラス、パッケージ、メソッド間の関係を可視化する複数の関連するグラフを構築する。
• 包括的なシステム表現のために、静的構造的情報と定量的メトリクスを統合する可視化を実施する。
• グラフベースのレンダリングを用いて、継承、関連、依存、メソッド呼び出し関係を表示する。
• コード構造のインタラクティブな探索をサポートすることで、ナビゲーションと理解を支援する。
• ソースコードを処理し、視覚的文書を生成する自動パイプラインとして、このアプローチを実装する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コードの依存関係と構造的メトリクスをどのように効果的に統合することで、ソフトウェア理解が向上するか？
• RQ2 自動可視化は、オブジェクト指向システムの文書化に要する作業を軽減できるか？
• RQ3 コード構造の視覚的表現が、複雑なシステムの理解をどの程度向上させるか？
• RQ4 提案手法は、実世界のソフトウェアシステムのアーキテクチャをどの程度正確に再構築できるか？
• RQ5 ソフトウェアメトリクスは、コード可視化の明確さと実用性を向上させる役割を果たすか？

主な発見

• 可視化手法は、依存関係、関係性、メトリクスを統合した一貫性のあるグラフィカルビューとして、オブジェクト指向ソフトウェアシステムの文書化に成功した。
• 事例研究により、大多数のソフトウェアシステムが正確に表現されていることが示され、手法の信頼性が確認された。
• ソフトウェアメトリクスの組み込みにより、基本的な構造図を超えた可視化の解釈可能性が向上した。
• この手法は、パッケージ内容やクラス間依存関係といった、重要なアーキテクチャ的特徴を効果的に捉えることができた。
• 結果から、自動可視化がソフトウェア理解と文書化のタスクを顕著に支援することが示された。
• コードベースへの即時の構造的視覚的インサイトを提供することで、手作業によるリバースエンジニアリングの作業負荷が著しく軽減された。