[pt] Estudos recentes mostram que os sistemas são desenvolvidos por pelo menos quatro linguagens. Ao utilizar estas linguagens, boas práticas de desenvolvimento também são diferentes. Estes aspectos de heterogeneidade dificultam a concepção de soluções que apoiem desenvolvedores na construção de sistema multilinguagem com qualidade. Em particular, diversas abordagens têm surgido nos últimos anos com o objetivo de auxiliar os analistas nas tarefas de compreensão e manutenção desses sistemas. Porém, ainda existe uma carência de abordagens com foco na detecção de anomalias de código em sistemas multilinguagem. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é oferecer suporte a identificação de sintomas de degradação arquitetural através do uso de estratégias baseadas em métricas em sistemas multilinguagem. / [en] Recent studies show that the systems are designed with at least four languages. Using these languages, best practices to development are also different. These aspects of heterogeneity make it difficult to design solutions that support developers activities on developing of multi-language system with quality. In particular, several approaches have emerged with the aim to assist analysts in comprehension and maintaining systems. However, there is still a lack of approaches focused on detection of code anomaly on multi-language systems. Thus, the aim of this work is to support the identification of symptoms of architectural degradation through the use of metrics-based strategies on multi-language systems.

[pt] Em um sistema de software, as anomalias de código indicam problemas estruturais que podem ser resolvidos através da refatoração. No entanto, desenvolvedores podem negligenciar ou acabar criando novas anomalias ao refatorar. Pouco foi relatado sobre os efeitos benéficos e prejudiciais da refatoração de anomalias de código. Evidências sugerem que os desenvolvedores frequentemente precisam aplicar uma sequência de refatorações (refatoração em lote) para remover completamente as estruturas anômalas. Assim, nesta tese, realizamos uma série de estudos para entender o impacto de refatorações simples e em lote em anomalias de código. Em nossos primeiros estudos, analisamos com que frequência os tipos de refatoração comumente usados afetam a densidade de anomalias ao longo das histórias de dezenas de projetos. Mesmo que 79,4 por cento das refatorações tenham tocado em elementos anômalos, 57 por cento não reduziram suas ocorrências. Surpreendentemente, apenas 9,7 por cento das refatorações removeram anomalias de código, enquanto 33 por cento induziram a introdução de novas. Por um lado, observamos padrões nocivos de introdução de anomalias. Por outro lado, observamos que muitas anomalias podem ser removidas apenas por refatorações em lote. Assim, nossos últimos estudos investigam o impacto de refatorações em lote nas anomalias. Mesmo quando aplicadas em lotes, as refatorações tendem a não afetar ou mesmo aumentar a densidade de anomalias. Também identificamos padrões entre tipos de lotes e tipos de anomalias, levando-nos à criação de heurísticas que podem orientar os desenvolvedores durante tarefas de remoção de anomalias de código. O último estudo avaliou essas heurísticas e concluímos que os resultados são promissores. / [en] Code smells in a program represent indications of structural quality problems, which can be addressed by software refactoring. However, developers may neglect or end up creating new code smells through single refactoring. Little has been reported about recurring beneficial and harmful effects of refactoring on the program structural quality. As a consequence, developers still miss guidance along non-trivial smell-removing tasks. In fact, evidence suggests developers often need to apply a sequence of refactorings, so-called batch refactoring, to entirely remove a smelly code structure. Thus, in this thesis, we have conducted a series of studies to understand the impact of single and batch refactorings on code smells. In our first studies, we analyze how often commonly-used types of single refactoring affect the density of code smells along the version histories of dozens of projects. Even though 79.4 percent of the refactorings touched smelly elements, 57 percent had no impact on the smell removal. Surprisingly, only 9.7 percent of refactorings removed smells, while 33 percent induced the introduction of new ones. On one hand, we observed that harmful refactoring-smell patterns could be used to guide developers to avoid smell-inducing refactoring. On the other hand, we observed that many smells can be removed only through batch refactoring. Thus, our last studies investigate the impact of batch refactorings on smells. Even when applied in batches, refactorings tend to maintain or even increase the density of code smells. We also identified common batch-smell patterns, which enable us to create heuristics that can guide developers through smell-removing tasks. The last study evaluated those heuristics, and we conclude the outcomes are promising.

[pt] A refatoração de código é uma transformação de código que visa aprimorar a estrutura interna do código. Uma refatoração isolada raramente é suficiente para remover completamente uma estrutura de código ruim, como uma anomalia de código. Os desenvolvedores então aplicam refatorações compostas para remover totalmente uma anomalia de código. Uma refatoração composta consiste em duas ou mais refatorações inter-relacionadas. Um refatoração composta é considerada completa quando elimina totalmente a anomalia de código alvo. Estudos relatam que os desenvolvedores geralmente falham em remover completamente as anomalias de código alvo por meio de refatorações compostas. Refatorações compostas concluídas podem não ser totalmente benéficas para a estrutura do código. Pois, estas podem induzir efeitos colaterais, como a introdução de anomalias de código ou a propagação de anomalias existentes. Há uma compreensão limitada sobre a completude das refatorações compostas e seus possíveis efeitos colaterais. Esta tese investiga como as refatorações compostas removem totalmente as anomalias de código sem induzir efeitos colaterais. Descobrimos que 64 por cento das refatorações compostas completas são formadas por tipos de refatoração não recomendados anteriormente. Dessa forma, derivamos um catálogo de recomendações para apoiar os desenvolvedores na aplicação de refatorações compostas. Na avaliação do catálogo, 85 por cento de 21 desenvolvedores relataram que usariam as recomendações do catálogo e que suas próprias soluções de refatoração teriam induzido efeitos colaterais. Também avaliamos qualitativamente três abordagens existentes para recomendar automaticamente refatorações compostas. Nesse estudo, a maioria (80 por cento) dos 10 desenvolvedores relatou que as abordagens existentes frequentemente induzem efeitos colaterais. No geral, as descobertas e o catálogo proposto podem ajudar os desenvolvedores a realizar refatorações compostas completas. / [en] Code refactoring is a code transformation that aims to enhance the internal code structure. A single refactoring is rarely sufficient to achieve the full removal of a poor code structure, such as a code smell. Developers then apply composite refactorings to fully remove a code smell. A composite refactoring (or, simply, composite) consists of two or more interrelated single refactorings. A composite is considered complete when it fully eliminates the target smell. However, studies report that developers often fail in completely removing target code smells through composites. Even when composite refactorings are complete they may still not be entirely beneficial to the code structure. They may induce side effects, such as the introduction of new smells or the propagation of existing ones. There is a limited understanding of the completeness of composite refactorings and their possible effects on structural quality. This thesis investigates whether and how composite refactorings fully remove smells without inducing side effects. We found that 64 per cent of complete composites in several software projects are formed of refactoring types not previously recommended in the literature. Based on this study, we derived a catalog of recommendations for supporting developers in applying composite refactorings. Out of twenty one developers evaluating our catalog, 85 per cent reported that they would use the catalog recommendations and that their own refactoring solutions would have induced side effects. We also qualitatively evaluated three existing approaches to automatically recommend composite refactorings. In our study with ten developers, most (80 per cent) developers reported that existing approaches frequently induce side effects. Overall, the findings and the proposed catalog can help developers to perform complete composite refactorings with better awareness of possible side effects.

[pt] Refatorar código-fonte consiste em aplicar transformações sobre a estrutura de código-fonte de projetos de software. Refatoração é bastante usada para remover estruturas pobres que dificultam a manutenção de sistemas de software. Poucas transformações isoladas são capazes de remover por completo estruturas pobres, mesmo as mais simples. Por exemplo, encurtar um método longo usualmente requer a extração de vários métodos. Até 60 por cento das transformações são inter-relacionadas e aplicadas em lotes, durante a dita refatoração em lote, ao invés de aplicadas isoladamente. Embora lotes serão frequentes na prática, o conhecimento sobre as características que constituem lotes está fragmentado na literatura. Qual o tamanho usual de lotes? As transformações internas a lotes costumam variar? Não há uma sumarização de conhecimento que responda tais questões. Ademais, são poucas as evidências sobre o efeito de lotes sobre a manutenção de sistemas. Lotes tendem a introduzir ou remover estruturas pobres, especialmente aquelas indicadas por anomalias de código-fonte? A resposta a perguntas como essa é insuficiente para apoiar a aplicação de lotes. Esta dissertação de mestrado apresenta dois estudos experimentais complementares visando resolver as limitações supracitadas. A dissertação começa com uma revisão da literatura sobre refatoração em lote baseada em 29 estudos. Nós identificamos sete características de lotes tais como o escopo de código-fonte afetado pela aplicação de um lote, mais sete tipos de efeito de lotes sobre a manutenção de sistemas, tais como a remoção de anomalias. As características e tipos de efeito identificadas foram sumarizadas por um mapa conceitual. A dissertação encerra-se com uma análise quantitativa de 57 projetos de sistemas abertos e fechados. Ao computar 4.607 lotes com uma heurística, nós descobrimos que a maioria dos lotes leva um único commit para ser aplicada (93 por cento) mas afeta mais do que um só método (90 por cento). Surpreendentemente, a maioria dos lotes introduz (51 por cento) ou não remove (38 por cento) anomalias. Revelamos também lotes até então desconhecidos mas capazes de remover por completo certas anomalias. Esta dissertação sugere trabalhos futuros com base em conflitos identificados na literatura quanto a características e tipos de efeito de lotes. / [en] Code refactoring means applying transformations on the code structure of a software project. Refactoring usually intends to remove poor code structures that harm the software maintenance. Each single transformation rarely suffices to fully remove poor code structures, even the simplest ones. For instance, shortening a long method often requires many method extractions. Up to 60 percent of the refactorings in software projects are constituted of a set of interrelated transformations, the so-called batches, rather than single transformations applied in isolation. Although batches are frequent in practice, the knowledge of batch characteristics is fragmented across studies. What is the usual size of batches? How do transformations vary within a batch? There is no summary that helps to address these questions. More critically, there is little empirical evidence of the batch effect on maintenance. Are batches more likely to introduce or remove poor code structures, especially those spotted by code smells? The current answer to questions like this is insufficient to support the batch application in practice. This Master s dissertation presents two complementary empirical studies that address both aforementioned literature gaps. The dissertation starts with a literature review of batch refactoring with 29 studies. We identified seven batch characteristics such as the scope in which batches are applied to code structures, plus seven types of batch effect on software maintenance, including code smell removal. All batch characteristics and types of effect were summarized in a conceptual map. The dissertation ends with the quantitative analysis of 57 open and closed software projects. From 4,607 heuristic-computed batches, we found that most batches occur entirely within one commit (93 percent) but affect more than just one method (90 percent). Surprisingly, batches mostly end up introducing (51 percent) or not removing (38 percent) code smells. Our results enabled us to reveal certain forms of batches, not documented by previous studies, that are useful to fully remove certain types of code smells.