Les changements sont faits de façon continue dans le code source des logiciels pour prendre en compte les besoins des clients et corriger les fautes. Les changements continus peuvent conduire aux défauts de code et de conception. Les défauts de conception sont des mauvaises solutions à des problèmes récurrents de conception ou d’implémentation, généralement dans le développement orienté objet. Au cours des activités de compréhension et de changement et en raison du temps d’accès au marché, du manque de compréhension, et de leur expérience, les développeurs ne peuvent pas toujours suivre les normes de conception et les techniques de codage comme les patrons de conception. Par conséquent, ils introduisent des défauts de conception dans leurs systèmes. Dans la littérature, plusieurs auteurs ont fait valoir que les défauts de conception rendent les systèmes orientés objet plus difficile à comprendre, plus sujets aux fautes, et plus difficiles à changer que les systèmes sans les défauts de conception. Pourtant, seulement quelques-uns de ces auteurs ont fait une étude empirique sur l’impact des défauts de conception sur la compréhension et aucun d’entre eux n’a étudié l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes. Dans cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution est une étude empirique pour apporter des preuves de l’impact des défauts de conception sur la compréhension et le changement. Nous concevons et effectuons deux expériences avec 59 sujets, afin d’évaluer l’impact de la composition de deux occurrences de Blob ou deux occurrences de spaghetti code sur la performance des développeurs effectuant des tâches de compréhension et de changement. Nous mesurons la performance des développeurs en utilisant: (1) l’indice de charge de travail de la NASA pour leurs efforts, (2) le temps qu’ils ont passé dans l’accomplissement de leurs tâches, et (3) les pourcentages de bonnes réponses. Les résultats des deux expériences ont montré que deux occurrences de Blob ou de spaghetti code sont un obstacle significatif pour la performance des développeurs lors de tâches de compréhension et de changement. Les résultats obtenus justifient les recherches antérieures sur la spécification et la détection des défauts de conception. Les équipes de développement de logiciels doivent mettre en garde les développeurs contre le nombre élevé d’occurrences de défauts de conception et recommander des refactorisations à chaque étape du processus de développement pour supprimer ces défauts de conception quand c’est possible. Dans la deuxième contribution, nous étudions la relation entre les défauts de conception et les fautes. Nous étudions l’impact de la présence des défauts de conception sur l’effort nécessaire pour corriger les fautes. Nous mesurons l’effort pour corriger les fautes à l’aide de trois indicateurs: (1) la durée de la période de correction, (2) le nombre de champs et méthodes touchés par la correction des fautes et (3) l’entropie des corrections de fautes dans le code-source. Nous menons une étude empirique avec 12 défauts de conception détectés dans 54 versions de quatre systèmes: ArgoUML, Eclipse, Mylyn, et Rhino. Nos résultats ont montré que la durée de la période de correction est plus longue pour les fautes impliquant des classes avec des défauts de conception. En outre, la correction des fautes dans les classes avec des défauts de conception fait changer plus de fichiers, plus les champs et des méthodes. Nous avons également observé que, après la correction d’une faute, le nombre d’occurrences de défauts de conception dans les classes impliquées dans la correction de la faute diminue. Comprendre l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes est important afin d’aider les équipes de développement pour mieux évaluer et prévoir l’impact de leurs décisions de conception et donc canaliser leurs efforts pour améliorer la qualité de leurs systèmes. Les équipes de développement doivent contrôler et supprimer les défauts de conception de leurs systèmes car ils sont susceptibles d’augmenter les efforts de changement. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Pendant les activités de maintenance, il est important de disposer d’un outil capable de détecter les défauts de conception de façon incrémentale et itérative. Ce processus de détection incrémentale et itérative pourrait réduire les coûts, les efforts et les ressources en permettant aux praticiens d’identifier et de prendre en compte les occurrences de défauts de conception comme ils les trouvent lors de la compréhension et des changements. Les chercheurs ont proposé des approches pour détecter les occurrences de défauts de conception, mais ces approches ont actuellement quatre limites: (1) elles nécessitent une connaissance approfondie des défauts de conception, (2) elles ont une précision et un rappel limités, (3) elles ne sont pas itératives et incrémentales et (4) elles ne peuvent pas être appliquées sur des sous-ensembles de systèmes. Pour surmonter ces limitations, nous introduisons SMURF, une nouvelle approche pour détecter les défauts de conception, basé sur une technique d’apprentissage automatique — machines à vecteur de support — et prenant en compte les retours des praticiens. Grâce à une étude empirique portant sur trois systèmes et quatre défauts de conception, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont supérieurs à ceux de DETEX et BDTEX lors de la détection des occurrences de défauts de conception. Nous avons également montré que SMURF peut être appliqué à la fois dans les configurations intra-système et inter-système. Enfin, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont améliorés quand on prend en compte les retours des praticiens. / Changes are continuously made in the source code to take into account the needs of the customers and fix the faults. Continuous change can lead to antipatterns and code smells, collectively called “design smells” to occur in the source code. Design smells are poor solutions to recurring design or implementation problems, typically in object-oriented development. During comprehension and changes activities and due to the time-to-market, lack of understanding, and the developers’ experience, developers cannot always follow standard designing and coding techniques, i.e., design patterns. Consequently, they introduce design smells in their systems. In the literature, several authors claimed that design smells make object-oriented software systems more difficult to understand, more fault-prone, and harder to change than systems without such design smells. Yet, few of these authors empirically investigate the impact of design smells on software understandability and none of them authors studied the impact of design smells on developers’ effort. In this thesis, we propose three principal contributions. The first contribution is an empirical study to bring evidence of the impact of design smells on comprehension and change. We design and conduct two experiments with 59 subjects, to assess the impact of the composition of two Blob or two Spaghetti Code on the performance of developers performing comprehension and change tasks. We measure developers’ performance using: (1) the NASA task load index for their effort; (2) the time that they spent performing their tasks; and, (3) their percentages of correct answers. The results of the two experiments showed that two occurrences of Blob or Spaghetti Code design smells impedes significantly developers performance during comprehension and change tasks. The obtained results justify a posteriori previous researches on the specification and detection of design smells. Software development teams should warn developers against high number of occurrences of design smells and recommend refactorings at each step of the development to remove them when possible. In the second contribution, we investigate the relation between design smells and faults in classes from the point of view of developers who must fix faults. We study the impact of the presence of design smells on the effort required to fix faults, which we measure using three metrics: (1) the duration of the fixing period; (2) the number of fields and methods impacted by fault-fixes; and, (3) the entropy of the fault-fixes in the source code. We conduct an empirical study with 12 design smells detected in 54 releases of four systems: ArgoUML, Eclipse, Mylyn, and Rhino. Our results showed that the duration of the fixing period is longer for faults involving classes with design smells. Also, fixing faults in classes with design smells impacts more files, more fields, and more methods. We also observed that after a fault is fixed, the number of occurrences of design smells in the classes involved in the fault decreases. Understanding the impact of design smells on development effort is important to help development teams better assess and forecast the impact of their design decisions and therefore lead their effort to improve the quality of their software systems. Development teams should monitor and remove design smells from their software systems because they are likely to increase the change efforts. The third contribution concerns design smells detection. During maintenance and evolution tasks, it is important to have a tool able to detect design smells incrementally and iteratively. This incremental and iterative detection process could reduce costs, effort, and resources by allowing practitioners to identify and take into account occurrences of design smells as they find them during comprehension and change. Researchers have proposed approaches to detect occurrences of design smells but these approaches have currently four limitations: (1) they require extensive knowledge of design smells; (2) they have limited precision and recall; (3) they are not incremental; and (4) they cannot be applied on subsets of systems. To overcome these limitations, we introduce SMURF, a novel approach to detect design smells, based on a machine learning technique—support vector machines—and taking into account practitioners’ feedback. Through an empirical study involving three systems and four design smells, we showed that the accuracy of SMURF is greater than that of DETEX and BDTEX when detecting design smells occurrences. We also showed that SMURF can be applied in both intra-system and inter-system configurations. Finally, we reported that SMURF accuracy improves when using practitioners’ feedback.

No description available.

[EN] Renewing software systems is one of the most cost-effective ways to protect software investment, which saves time, money and ensures uninterrupted access to technical support and product upgrades. There are several motivations to promote investment and scientific effort for specifying systems by means of conceptual models and supporting its evolution. In order to contribute to the requirements engineering field with automated software production methods, we design TraceME to cover the spectrum of activities from requirements to code focusing on organisational evolution. In this sense, the spectrum of activities involves various information system perspectives of analysis that need to be integrated. In this complex setting, traceability and conceptual models are key concepts. Mechanisms to trace software specifications from requirements to code are important to justify evolution processes; versions of information systems should be traced in order to get the connection between old and new specifications. Moreover, it is necessary to find mechanisms to facilitate change specifications, measurement, and interpretation. To design this thesis we follow Design Science by Roel Wieringa. Design Science gives us the hints on how to conduct the research, be rigorous, and put in practice scientific rules. Besides Design Science has been a key factor for structuring our research, we acknowledge the application of this framework since it has helps us to report clearly our findings. We build TraceME by making a method engineering effort, which shapes its fragmented nature in chunks. The architecture of TraceME opens a wide window of opportunities for its application in real world situations. To facilitate industrial adoption, we develop open source tools to support the implementation of the TraceME chunks. For example, one case study and one action-research protocols have been executed in two different organisations in Spain. The validation of TraceME has taken place in laboratory demonstrations, controlled experiments, action research and case study experiences in industry. Thanks to the validations various lessons learnt have been gathered and greatly influenced the maturity of the method. For example: the importance to consider end-users' perceptions for discovering needs to mitigate, and the significance to get knowledge from the application of TraceME in different contexts. The evidences from the validations demonstrate that TraceME is feasible to be applied to support evolution projects. In addition, future research is needed for promoting the implementation of TraceME. We envision short term and future-term work that motivate us to tackle the challenge to support evolution projects. / [ES] La evolución de sistemas software es una de las actividades mas importantes que permiten minimizar el tiempo de puesta en producción de actualizaciones y nuevos desarrollos, reducir los costos que implica desarrollar una aplicación desde cero, y además asegura el acceso ininterrumpido de servicios. Existen variadas motivaciones para promover la investigación y desarrollo de soluciones para especificar y evolucionar sistemas de información mediante modelos conceptuales. Para contribuir al campo de la ingeniería de requisitos con métodos automáticos de producción de software, hemos diseñado el método TraceME para cubrir el espectro de actividades desde requisitos a código con un enfoque de evolución organizacional. De este modo, el espectro de actividades involucra diferentes perspectivas de análisis de sistemas de información que necesitan ser integradas. En este escenario tan complejo, la trazabilidad y los modelos conceptuales son conceptos clave. Es necesario disponer de mecanismos para trazar especificaciones de software desde requisitos a código con el fin de justificar procesos de evolución. Las versiones de los sistemas de información deben ser trazables con el fin de establecer la conexión entre especificaciones obsoletas y actuales. Adicionalmente, es necesario encontrar mecanismos para facilitar la especificación del cambio, su medición e interpretación. Para diseñar esta tesis hemos seguido el marco de Design Science de Roel Wieringa. Design Science nos ha proporcionado las claves para conducir esta investigación, ser rigurosos y poner en práctica reglas científicas. Además de que Design Science ha sido un factor clave para estructurar nuestra investigación, reconocemos que la aplicación de este marco nos ha ayudado a reportar claramente nuestros hallazgos. Hemos aplicado ingeniería de métodos para diseñar y construir TraceME. Gracias a esto, la naturaleza de TraceME es conformada mediante fragmentos de método. La arquitectura de TraceME abre una amplia ventana de oportunidades para su aplicación en situaciones de la vida real. Para facilitar la adopción industrial de TraceME, hemos desarrollado herramientas de software libre para dar soporte a los fragmentos de TraceME. Por ejemplo, un caso de estudio y una experiencia de action research han sido ejecutadas en dos organizaciones en España. La validación de TraceME ha sido llevada a cabo mediante demostraciones de laboratorio, experimentos controlados, un caso de estudio y una experiencia de action research en industria. Como resultado, TraceME ha sido mejorado considerablemente; además hemos descubierto investigaciones a realizar a corto, mediano y largo plazo con el fin de implementar TraceME en la industria. Las evidencias obtenidas como resultado de las validaciones demuestra la factibilidad de TraceME para ser aplicado en proyectos de evolución organizacional. El trabajo futuro nos motiva a afrontar los retos que conlleva el soporte de proyectos de evolución de sistemas de información. / [CAT] L'evolució dels sistemes programari és una de les activitats més importants que permeten minimitzar el temps de posada en producció d'actualitzacions i nous desenvolupaments, reduir els costos que involucra desenvolupar una aplicació des de cero, a més d' assegurar l'accés ininterromput de serveis. Existixen diverses motivacions per promoure la investigació i desenvolupament de solucions per a especificar i evolucionar sistemes de informació mitjançant models conceptuals. Per tal de contribuir al camp de l'enginyeria de requisits amb mètodes automàtics de producció de programari, hem dissenyat el mètode TraceME per cobrir l'espectre d'activitats des de requisits a codi en un enfocament d'evolució organitzacional. Així, l'espectre d'activitats involucra diferents perspectives d'anàlisi de sistemes d'informació que necessiten ser integrades. En aquest escenari tan complex, la traçabilitat i els models conceptuals són conceptes clau. És necessari disposar de mecanismes per traçar especificacions de programari des de requisits a codi amb la fi de justificar processos d'evolució. Les versions dels sistemes d'informació deuen ser traçables amb la fi d'establir la connexió entre especificacions obsoletes i actuals. Addicionalment, és necessari trobar mecanismes per facilitar l'especificació del canvi, la seua mesura i interpretació. Per tal de dissenyar aquesta tesi, hem seguit el marc de Design Science de Roel Wieringa. Design Science ens ha proporcionat les claus per conduir aquesta investigació, ser rigorosos i posar en pràctica regles científiques. A més a més, Design Science ha sigut un factor clau per estructurar la nostra investigació, reconeixem que l'aplicació de aquest marc ens a ajudat a reportar clarament els nostres resultats. Hem aplicat enginyeria de mètodes per dissenyar i construir TraceME. Gràcies a açò, la natura de TraceME es conforma mitjançant fragments de mètodes. L'arquitectura de TraceME obri una ampla finestra d'oportunitats per a la seua aplicació en situacions de la vida real. Per facilitar l'adopció industrial de TraceME, hem desenvolupat ferramentes de programari lliure per tal de donar suport als fragments de TraceME. Per exemple, un cas d'estudi i una experiència de action research han sigut executades en dos organitzacions a Espanya. La validació de TraceME ha sigut portada a cap mitjançant demostracions de laboratori, experiments controlats , un cas d'estudi i una experiència de action research en l'industria. Com a resultat, TraceME ha sigut millorada considerablement; a més a més, hem descobert investigacions a realitzar a curt, mig i llarg termini amb la fi d'implementar TraceME a l'industria. Les evidències obtingudes com a resultat de les validacions, demostren la factibilitat de TraceME per ser aplicat en projectes d'evolució organitzacional. El treball futur presenta nous reptes que ens motiven a afrontar el suport de projectes d'evolució de sistemes d'informació. / Ruiz Carmona, LM. (2016). TraceME: Traceability-based Method for Conceptual Model Evolution [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64553 / TESIS