[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] Desenvolvedores frequentemente aplicam refatoração para melhorar os atributos internos de qualidade em projetos de software, tais como acoplamento e tamanho. Chamamos de rerrefatoração quando desenvolvedores refatoram um elemento de código-fonte previamente refatorado. O conhecimento empírico é limitado acerca de até que ponto refatoração e rerrefatoração de fato melhoram os atributos internos de qualidade. Nesta dissertação, nós investigamos a limitação supracitada com base em cinco atributos internos de qualidade conhecidos: acoplamento, coesão, complexidade, herança e tamanho. Também nos baseamos no histórico de versionamento de 23 projetos de software de código-fonte aberto, os quais possuem 29,303 operações de refatoração e 49.55 por cento de rerrefatorações. Nossa análise revelou descobertas interessantes apresentadas como segue. Primeiro, desenvolvedores aplicam mais de 93.45 por cento de operações de refatoração e rerrefatoração sobre elementos de código-fonte com ao menos um atributo interno de qualidade crítico, contrariando trabalhos anteriores. Segundo, para 65 por cento das operações, os atributos internos de qualidade relacionados melhoram, enquanto que os demais 35 por cento permanecem não-afetados. Terceiro, sempre que operações de refatoração são aplicadas sem mudanças adicionais no código fonte, o que chamamos de operação de refatoração root-canal, os atributos internos de qualidade frequentemente melhoram, ou ao menos, não pioram. Ao contrário, 55 por cento das operações de refatoração aplicadas com mudanças adicionais, tais como correção de bugs, surpreendentemente melhoram os atributos internos de qualidade, com somente 10 por cento de piora, o que também é válido para rerrefatoração. Nós sumarizamos nossas descobertas na forma de recomendações para desenvolvedores e pesquisadores. / [en] Developers often apply code refactoring to improve the internal quality attributes of a program, such as coupling and size. Given the structural decay of certain program elements, developers may need to apply multiple refactorings to these elements to achieve quality attribute improvements. We call re-refactoring when developers refactor again a previously refactored element in a program, such as a method or a class. There is limited empirical knowledge on to what extent developers successfully improve internal quality attributes through (re-)refactoring in their actual software projects. This dissertation addresses this limitation by investigating the impact of (re-)refactoring on five well-known internal quality attributes: cohesion, complexity, coupling, inheritance, and size. We also rely on the version history of 23 open source projects, which have 29,303 refactoring operations and 49.55 percent of re-refactoring operations. Our analysis revealed relevant findings. First, developers apply more than 93.45 percent of refactoring and re-refactoring operations to code elements with at least one critical internal quality attribute, as oppositely found in previous work. Second, 65 percent of the operations actually improve the relevant attributes, i.e. those attributes that are actually related to the refactoring type being applied; the remaining 35 percent operations keep the relevant quality attributes unaffected. Third, whenever refactoring operations are applied without additional changes, which we call root-canal refactoring, the internal quality attributes are either frequently improved or at least not worsened. Contrarily, 55 percent of the refactoring operations with additional changes, such as bug fixes, surprisingly improve internal quality attributes, with only 10 percent of the quality decline. This finding is also valid for re-refactoring. Finally, we also summarize our findings as concrete recommendations for both practitioners and researchers.