A manutenção de software a uma realidade presente em todos os sistemas de computação, gerando a necessidade de novas versões que alterem as funcionalidades existentes no software ou adicionem novas. Particularmente, sistemas de tempo-real nem sempre podem ser descontinuados tomando-se indisponíveis para realizar a instalação de uma nova versão. Tais sistemas evidenciam a necessidade de substituição de componentes, representados por funções, procedimentos, módulos ou objetos, durante o processo de execução do programa ou sistema. Outrossim, apos ser realizada a substituição da versão, o componente não pode apresentar falha sob pena de comprometer o fornecimento dos seus serviços. Portanto. constata-se a importância de novas técnicas de manutenção de software que não prejudiquem a sua disponibilidade e confiabilidade. A abordagem aqui proposta a utilizar uma arquitetura reflexiva aliada a técnicas típicas do domínio da tolerância a falhas para promover a separação entre as atividades de substituição e validação de componentes e as funcionalidades executadas pelo pr6prio componente. No decorrer deste trabalho são apresentados diversos cenários de sistemas que podem se beneficiar da troca dinâmica de componentes e abordadas varias facetas do problema de substituição. A proposta a apoiada por um estudo de caso, implementado na linguagem de programação Java e seus diferentes protocolos de reflexão computacional. / Software maintenance is a present reality in all computational systems. This demands the frequent installation of new versions. Usually, real-time systems cannot be interrupted to install a new version. For such systems, the replacement of components, represented by functions, procedures, modulus or objects, must be performed during the execution of the program or system. Even when the old version has been replaced, the new one should not contain faults that could invalidate its services. Therefore, we need new software maintenance techniques that can mantain the system availability and realibility. The approach proposed here consists in using a reflective architecture along with techniques which are typical of the fault tolerant domain. The procedure is carried out by keeping a clear separation between validation activities and the functions executed by the component itself. We present several scenarios to which the dynamical exchange of components can be applied. Different aspects of the replacing issue are also addressed. The proposal is supported by a specific application which has been implemented in the Java language and its different protocols of computational reflection.

Software prediction unveils itself as a difficult but important task which can aid the manager on decision making, possibly allowing for time and resources sparing, achieving higher software quality among other benefits. One of the approaches set forth to perform this task has been the application of machine learning techniques. One of these techniques are Bayesian Networks, which have been promoted for software projects management due to their special features. However, the pre-processing procedures related to their application remain mostly neglected in this field. In this context, this study presents an assessment of automatic Bayesian Networks (i.e., Bayesian Networks solely based on data) on three public data sets and brings forward a discussion on data pre-processing procedures and the validation approach. We carried out a comparison of automatic Bayesian Networks against mean and median baseline models and also against ordinary least squares regression with a logarithmic transformation, which has been recently deemed in a comprehensive study as a top performer with regard to accuracy. The results obtained through careful validation procedures support that automatic Bayesian Networks can be competitive against other techniques, but still need improvements in order to catch up with linear regression models accuracy-wise. Some current limitations of Bayesian Networks are highlighted and possible improvements are discussed. Furthermore, this study provides some guidelines on the exploration of data. These guidelines can be useful to any Bayesian Networks that use data for model learning. Finally, this study also confirms the potential benefits of feature selection in software effort prediction.

A manutenção de software a uma realidade presente em todos os sistemas de computação, gerando a necessidade de novas versões que alterem as funcionalidades existentes no software ou adicionem novas. Particularmente, sistemas de tempo-real nem sempre podem ser descontinuados tomando-se indisponíveis para realizar a instalação de uma nova versão. Tais sistemas evidenciam a necessidade de substituição de componentes, representados por funções, procedimentos, módulos ou objetos, durante o processo de execução do programa ou sistema. Outrossim, apos ser realizada a substituição da versão, o componente não pode apresentar falha sob pena de comprometer o fornecimento dos seus serviços. Portanto. constata-se a importância de novas técnicas de manutenção de software que não prejudiquem a sua disponibilidade e confiabilidade. A abordagem aqui proposta a utilizar uma arquitetura reflexiva aliada a técnicas típicas do domínio da tolerância a falhas para promover a separação entre as atividades de substituição e validação de componentes e as funcionalidades executadas pelo pr6prio componente. No decorrer deste trabalho são apresentados diversos cenários de sistemas que podem se beneficiar da troca dinâmica de componentes e abordadas varias facetas do problema de substituição. A proposta a apoiada por um estudo de caso, implementado na linguagem de programação Java e seus diferentes protocolos de reflexão computacional. / Software maintenance is a present reality in all computational systems. This demands the frequent installation of new versions. Usually, real-time systems cannot be interrupted to install a new version. For such systems, the replacement of components, represented by functions, procedures, modulus or objects, must be performed during the execution of the program or system. Even when the old version has been replaced, the new one should not contain faults that could invalidate its services. Therefore, we need new software maintenance techniques that can mantain the system availability and realibility. The approach proposed here consists in using a reflective architecture along with techniques which are typical of the fault tolerant domain. The procedure is carried out by keeping a clear separation between validation activities and the functions executed by the component itself. We present several scenarios to which the dynamical exchange of components can be applied. Different aspects of the replacing issue are also addressed. The proposal is supported by a specific application which has been implemented in the Java language and its different protocols of computational reflection.

Os frameworks orientado a objetos oferecem um grande potencial para aumentar a produtividade e a qualidade no desenvolvimento de software. Um framework e uma infra-estrutura ou esqueleto de uma família de aplicações pertencentes a um domínio determinado. Basicamente, aplicações especificas são construídas especializando as classes do framework para fornecer a implementação de alguns métodos, enquanto a maior parte da funcionalidade da aplicação e herdada. Esta característica permite a reutilização tanto do código quanto o projeto das aplicações do domínio, o qual representa um beneficio muito significativo a respeito de outras tecnologias de reutilização. Entretanto, começar a utilizar um framework para construir aplicações especificas e complicado para um usuário que não seja o projetista do framework. Compreender um framework é frequentemente muito mais difícil que compreender bibliotecas de componentes que podem ser reutilizados independentemente. Neste caso, e suficiente compreender sua interface externa. No caso dos frameworks, para aproveitar ao Máximo as possibilidades de reutilização que oferece, e necessário compreender o projeto interno de suas classes, como essas classes colaboram entre si, bem como a forma na qual instancias dessas classes colaboram em tempo de execução. Compreender estes aspectos uma tarefa reconhecidamente complexa e demorada, sendo este e um dos fatores mais limitantes da tecnologia para ser de utilidade efetiva na produção de software. Neste trabalho, apresenta-se uma abordagem reflexiva para a construção de ferramentas de apoio a compreensão de frameworks. Esta abordagem e suportada por Luthier, um framework projetado, e implementado em Smalltalk-80, para a construção de ferramentas de analise dinâmica e visualização de programas orientados a objetos. Luthier introduz três contribuições importantes: Utilização de técnicas de reflexão computacional baseadas no conceito de gerenciadores de meta-objetos, o qual suporta a implementação de metaarquiteturas de meta-objetos especializadas para a análise de aplicações. Controle interativo do grau de detalhe das visualizações (zoom semântico) através do suporte explícito de escalas de abstração. As escalas de abstração são controladas por objetos denominados abstratores. Um abstrator permite encapsular em objetos específicos algoritmos de derivação de abstracões, filtragem e seleção de informação, bem como o controle do nível de detalhe mostrado pelas visualizações. Esta separação de funcionalidade permite implementar complexas funcionalidades de análise de programas, sem a necessidade de modificar as classes que implementam visualizações ou a representação da informação. Suporte de uma estratégia de análise orientada pela visualização da arquitetura. Esta abordagem divide o processo de compreensão em duas fases iterativa: 1) compreensão dos principais aspectos estruturais do framework a partir de da recuperação e visualização da arquitetura,; 2) análise detalhada do comportamento de instâncias envolvidas em pontos específicos da arquitetura, os quais são selecionados pelo usuário a partir da visualização arquitetônica. Luthier fornece suporte flexível para construção de ferramentas de visualização dinamicamente adaptáveis para diferentes funcionalidades de análise, através de quatro subframeworks: LuthierMOPs. o qual fornece o suporte adaptável de meta-objetos para captura de informação das aplicações analisadas; LuthierBooks que fornece suporte genérico de gerenciamento de hiperdocumentos para a representação da informação capturada e gerenciamento de livros persistentes de projeto; LuthierAbstractors, que prove suporte genérico para a derivação de abstrações da informação coletada e escalas de abstração dinamicamente variáveis; e LuthierViews, extensão do framework MVC para a construção de visualizações da informação coletada, com capacidades de manipulação direta e zooming utilizando visualizações alternativas, as quais podem ser dinamicamente selecionadas pelo usuário. Com o suporte fornecido por Luthier, uma ferramenta, especialmente projetada para apoiar a compreensão de frameworks a partir da analise de exemplos, foi desenvolvida. Esta ferramenta fornece um conjunto de visualizações estruturais, com capacidade de animação de fluxo de controle do framework, bem como visualizações alternativas de subsistemas e padrões de projeto. Estas abstrações são reconhecidas através da análise da informação coletada dos exemplos analisados. Através das visualizações providas, o usuário pode explorar um dado framework através de mecanismos de navegação entre diferentes representações visuais, bem como filtragem e consulta acerca de informação relevante a ser visualizada. Este mecanismos são integrados com mecanismos de zoom semântico que habilitam a visualização da informação em diferentes níveis de abstração. Através da representação de hiperdocumento, a ferramenta suporta a construção manual, bem como a geração automática em alguns casos, de livros persistentes de documentação, com capacidade de edição, de importação de diagramas produzidos pelas visualizações, e de navegação sobre diferentes livros e o código fonte do framework. Esta características habilita a geração de documentação durante o processo de compreensão, facilidade não disponível, habitualmente, nas ferramentas de compreensão desenvolvidas até hoje. A capacidade de Luthier para a construção de ferramentas foi testada com a construção de outras ferramentas, como por exemplo, depuradores visuais e de coleta de métricas. A viabilidade e eficácia da abordagem foi testada através de experimentos, os quais mostraram que grupos utilizando a ferramenta de apoio produziram aplicações com maior nível de reutilização do framework que grupos de usuários não utilizando a ferramenta. / Object-oriented frameworks are a powerful reuse technique for building applications in a given domain. A framework works as a template or skeleton for building applications, being composed of a set of classes abstracting the general characteristics of an application domain. Building a specific application requires the specialization of some classes that provide the implementation of methods that will complete the necessary behaviour, while the global control structure is given by the framework. Frameworks offer a great potential to increase the productivity and quality in software development. However, starting to use a framework to build a specific application is complicated for any user other than a framework designer. Understanding a framework is frequently much harder than understanding libraries of components that can be reused independently. To adequately reuse isolated classes of a class library, it is sufficient to understand their external interface. In case of a framework, in contrast, to take full advantage of the services provided, it is necessary to understand the way its classes collaborate, as well as the internal design of some of them. These classes code the complex behaviour of a network of instances dynamically created. Therefore, it is often needed not only to understand how the classes are organized in static inheritance hierarchies, but also how instances collaborate at runtime. This work presents a reflective approach for the construction of tools for framework comprehension. This approach is supported by Luthier, a framework designed, and implemented in Smalltalk-80, which provides a flexible support for building tools for the dynamic analysis and visualization of object-oriented programs. Luthier introduces three important contributions: The use of computational reflection techniques, based on the concept of meta-object managers, which support the implementation of specialized meta-object-based metaarchitectures for the dynamic analysis of applications Support for building visualizations with different levels of abstraction under interactive control of the user (semantic zoom) through the explicit support of abstraction scales. Abstraction scales are controlled by objects called abstractors, which allow the encapsulation, in specific objects, of algorithms for abstraction derivation, filtering and information selection, as well as the interactive control of the detail level to be shown by visualizations. This separation of concerns enables the implementation of complex program analysis functionalities without the need of modifying classes implementing visualizations or information representation. Support for an architecture-driven analysis strategy. This approach divides the understanding process in two iterative phases: I) comprehension of the global structural and behavioural aspects of the framework from the recovery and visualization of its architecture.; 2) detailed analysis of specific instances involved in particular points of the architecture, selected by the user form the architectural view. Luthier provides a flexible support for the construction of visualization tools dynamically adaptable to different analysis functionalities through four sub-frameworks: LuthierMOPs, which provides an adaptable support of meta-objects for information gathering from the analyzed applications; LuthierBooks, which provides generic support for hyperdocument management to represent captured information and management of persistent design books: LuthierAbstractors, which provides generic support for the derivation of abstractions and dynamically variable abstraction-scales: and LuthierViews. extension of the MVC framework for the construction visualizations of the captured information, with capabilities of direct manipulation and zooming using alternative visualizations, dynamically selected by the user. With the support provided by Luthier a tool, specially designed to support framework comprehension from analysis of examples, was developed. This tool provides a set of structural visualizations with control-flow animation capabilities, as well as alternative visualizations of subsystems and design patterns, recognized through the analysis of information gathered from examples. Through these visualizations the user can explore a given framework by using mechanisms for navigating among different visual representations, as well as information filtering and queries about relevant information to be visualized. These functionalities are fully integrated with semantic zoom mechanisms that enable information visualization at different levels of abstraction. With the hyperdocument support, the tool allows for manual construction, as well as automatic generation in some cases, of persistent documentation books. These books offers editing capabilities, importation of diagrams from visualizations, as well as navigation through different books and through the source code of the analyzed framework.. These characteristics allows the support of additional documentation generation during the comprehension process, facility which is not normally available in current understanding tools. The capabilities for tool construction supported by Luthier were tested through the development of different tools, such as, visual debuggers and metrics collectors. The viability of the approach was tested through experiments. These experiments suggest that users using the understanding tool produce applications with a greater re-use level than groups of users not using it.

Software prediction unveils itself as a difficult but important task which can aid the manager on decision making, possibly allowing for time and resources sparing, achieving higher software quality among other benefits. One of the approaches set forth to perform this task has been the application of machine learning techniques. One of these techniques are Bayesian Networks, which have been promoted for software projects management due to their special features. However, the pre-processing procedures related to their application remain mostly neglected in this field. In this context, this study presents an assessment of automatic Bayesian Networks (i.e., Bayesian Networks solely based on data) on three public data sets and brings forward a discussion on data pre-processing procedures and the validation approach. We carried out a comparison of automatic Bayesian Networks against mean and median baseline models and also against ordinary least squares regression with a logarithmic transformation, which has been recently deemed in a comprehensive study as a top performer with regard to accuracy. The results obtained through careful validation procedures support that automatic Bayesian Networks can be competitive against other techniques, but still need improvements in order to catch up with linear regression models accuracy-wise. Some current limitations of Bayesian Networks are highlighted and possible improvements are discussed. Furthermore, this study provides some guidelines on the exploration of data. These guidelines can be useful to any Bayesian Networks that use data for model learning. Finally, this study also confirms the potential benefits of feature selection in software effort prediction.

Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente. / This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.

Os frameworks orientado a objetos oferecem um grande potencial para aumentar a produtividade e a qualidade no desenvolvimento de software. Um framework e uma infra-estrutura ou esqueleto de uma família de aplicações pertencentes a um domínio determinado. Basicamente, aplicações especificas são construídas especializando as classes do framework para fornecer a implementação de alguns métodos, enquanto a maior parte da funcionalidade da aplicação e herdada. Esta característica permite a reutilização tanto do código quanto o projeto das aplicações do domínio, o qual representa um beneficio muito significativo a respeito de outras tecnologias de reutilização. Entretanto, começar a utilizar um framework para construir aplicações especificas e complicado para um usuário que não seja o projetista do framework. Compreender um framework é frequentemente muito mais difícil que compreender bibliotecas de componentes que podem ser reutilizados independentemente. Neste caso, e suficiente compreender sua interface externa. No caso dos frameworks, para aproveitar ao Máximo as possibilidades de reutilização que oferece, e necessário compreender o projeto interno de suas classes, como essas classes colaboram entre si, bem como a forma na qual instancias dessas classes colaboram em tempo de execução. Compreender estes aspectos uma tarefa reconhecidamente complexa e demorada, sendo este e um dos fatores mais limitantes da tecnologia para ser de utilidade efetiva na produção de software. Neste trabalho, apresenta-se uma abordagem reflexiva para a construção de ferramentas de apoio a compreensão de frameworks. Esta abordagem e suportada por Luthier, um framework projetado, e implementado em Smalltalk-80, para a construção de ferramentas de analise dinâmica e visualização de programas orientados a objetos. Luthier introduz três contribuições importantes: Utilização de técnicas de reflexão computacional baseadas no conceito de gerenciadores de meta-objetos, o qual suporta a implementação de metaarquiteturas de meta-objetos especializadas para a análise de aplicações. Controle interativo do grau de detalhe das visualizações (zoom semântico) através do suporte explícito de escalas de abstração. As escalas de abstração são controladas por objetos denominados abstratores. Um abstrator permite encapsular em objetos específicos algoritmos de derivação de abstracões, filtragem e seleção de informação, bem como o controle do nível de detalhe mostrado pelas visualizações. Esta separação de funcionalidade permite implementar complexas funcionalidades de análise de programas, sem a necessidade de modificar as classes que implementam visualizações ou a representação da informação. Suporte de uma estratégia de análise orientada pela visualização da arquitetura. Esta abordagem divide o processo de compreensão em duas fases iterativa: 1) compreensão dos principais aspectos estruturais do framework a partir de da recuperação e visualização da arquitetura,; 2) análise detalhada do comportamento de instâncias envolvidas em pontos específicos da arquitetura, os quais são selecionados pelo usuário a partir da visualização arquitetônica. Luthier fornece suporte flexível para construção de ferramentas de visualização dinamicamente adaptáveis para diferentes funcionalidades de análise, através de quatro subframeworks: LuthierMOPs. o qual fornece o suporte adaptável de meta-objetos para captura de informação das aplicações analisadas; LuthierBooks que fornece suporte genérico de gerenciamento de hiperdocumentos para a representação da informação capturada e gerenciamento de livros persistentes de projeto; LuthierAbstractors, que prove suporte genérico para a derivação de abstrações da informação coletada e escalas de abstração dinamicamente variáveis; e LuthierViews, extensão do framework MVC para a construção de visualizações da informação coletada, com capacidades de manipulação direta e zooming utilizando visualizações alternativas, as quais podem ser dinamicamente selecionadas pelo usuário. Com o suporte fornecido por Luthier, uma ferramenta, especialmente projetada para apoiar a compreensão de frameworks a partir da analise de exemplos, foi desenvolvida. Esta ferramenta fornece um conjunto de visualizações estruturais, com capacidade de animação de fluxo de controle do framework, bem como visualizações alternativas de subsistemas e padrões de projeto. Estas abstrações são reconhecidas através da análise da informação coletada dos exemplos analisados. Através das visualizações providas, o usuário pode explorar um dado framework através de mecanismos de navegação entre diferentes representações visuais, bem como filtragem e consulta acerca de informação relevante a ser visualizada. Este mecanismos são integrados com mecanismos de zoom semântico que habilitam a visualização da informação em diferentes níveis de abstração. Através da representação de hiperdocumento, a ferramenta suporta a construção manual, bem como a geração automática em alguns casos, de livros persistentes de documentação, com capacidade de edição, de importação de diagramas produzidos pelas visualizações, e de navegação sobre diferentes livros e o código fonte do framework. Esta características habilita a geração de documentação durante o processo de compreensão, facilidade não disponível, habitualmente, nas ferramentas de compreensão desenvolvidas até hoje. A capacidade de Luthier para a construção de ferramentas foi testada com a construção de outras ferramentas, como por exemplo, depuradores visuais e de coleta de métricas. A viabilidade e eficácia da abordagem foi testada através de experimentos, os quais mostraram que grupos utilizando a ferramenta de apoio produziram aplicações com maior nível de reutilização do framework que grupos de usuários não utilizando a ferramenta. / Object-oriented frameworks are a powerful reuse technique for building applications in a given domain. A framework works as a template or skeleton for building applications, being composed of a set of classes abstracting the general characteristics of an application domain. Building a specific application requires the specialization of some classes that provide the implementation of methods that will complete the necessary behaviour, while the global control structure is given by the framework. Frameworks offer a great potential to increase the productivity and quality in software development. However, starting to use a framework to build a specific application is complicated for any user other than a framework designer. Understanding a framework is frequently much harder than understanding libraries of components that can be reused independently. To adequately reuse isolated classes of a class library, it is sufficient to understand their external interface. In case of a framework, in contrast, to take full advantage of the services provided, it is necessary to understand the way its classes collaborate, as well as the internal design of some of them. These classes code the complex behaviour of a network of instances dynamically created. Therefore, it is often needed not only to understand how the classes are organized in static inheritance hierarchies, but also how instances collaborate at runtime. This work presents a reflective approach for the construction of tools for framework comprehension. This approach is supported by Luthier, a framework designed, and implemented in Smalltalk-80, which provides a flexible support for building tools for the dynamic analysis and visualization of object-oriented programs. Luthier introduces three important contributions: The use of computational reflection techniques, based on the concept of meta-object managers, which support the implementation of specialized meta-object-based metaarchitectures for the dynamic analysis of applications Support for building visualizations with different levels of abstraction under interactive control of the user (semantic zoom) through the explicit support of abstraction scales. Abstraction scales are controlled by objects called abstractors, which allow the encapsulation, in specific objects, of algorithms for abstraction derivation, filtering and information selection, as well as the interactive control of the detail level to be shown by visualizations. This separation of concerns enables the implementation of complex program analysis functionalities without the need of modifying classes implementing visualizations or information representation. Support for an architecture-driven analysis strategy. This approach divides the understanding process in two iterative phases: I) comprehension of the global structural and behavioural aspects of the framework from the recovery and visualization of its architecture.; 2) detailed analysis of specific instances involved in particular points of the architecture, selected by the user form the architectural view. Luthier provides a flexible support for the construction of visualization tools dynamically adaptable to different analysis functionalities through four sub-frameworks: LuthierMOPs, which provides an adaptable support of meta-objects for information gathering from the analyzed applications; LuthierBooks, which provides generic support for hyperdocument management to represent captured information and management of persistent design books: LuthierAbstractors, which provides generic support for the derivation of abstractions and dynamically variable abstraction-scales: and LuthierViews. extension of the MVC framework for the construction visualizations of the captured information, with capabilities of direct manipulation and zooming using alternative visualizations, dynamically selected by the user. With the support provided by Luthier a tool, specially designed to support framework comprehension from analysis of examples, was developed. This tool provides a set of structural visualizations with control-flow animation capabilities, as well as alternative visualizations of subsystems and design patterns, recognized through the analysis of information gathered from examples. Through these visualizations the user can explore a given framework by using mechanisms for navigating among different visual representations, as well as information filtering and queries about relevant information to be visualized. These functionalities are fully integrated with semantic zoom mechanisms that enable information visualization at different levels of abstraction. With the hyperdocument support, the tool allows for manual construction, as well as automatic generation in some cases, of persistent documentation books. These books offers editing capabilities, importation of diagrams from visualizations, as well as navigation through different books and through the source code of the analyzed framework.. These characteristics allows the support of additional documentation generation during the comprehension process, facility which is not normally available in current understanding tools. The capabilities for tool construction supported by Luthier were tested through the development of different tools, such as, visual debuggers and metrics collectors. The viability of the approach was tested through experiments. These experiments suggest that users using the understanding tool produce applications with a greater re-use level than groups of users not using it.

Este trabalho apresenta um mecanismo para evolução de esquemas para bancos de dados orientados a objetos. A necessidade de alteração do esquema conceitual de dados pode surgir em qualquer momento da vida de um sistema, por motivos como incorporar novas especificações e necessidades do usuário, reaproveitamento de classes em outros sistemas a correção de falhas de modelagem. Uma ferramenta deste tipo deve permitir ao usuário a maior variedade possível de alterações e, ao mesmo tempo, possibilitar um alto grau de independência lógica de dados, para reduzir ao máximo possível a necessidade de alteração dos programas de aplicação que utilizam o esquema. O modelo de dados utilizado está baseado nos modelos de outros sistemas orientados a objetos, como Orion é O2. Ele permite a definição de classes, atributos simples e construídos pelo usuário, métodos, como forma de encapsular os objetos e herança múltipla de atributos e métodos para subclasses. Além disso, para manter o histórico de modificações realizadas, versões de instâncias, classes e métodos são utilizadas. Versões de um objeto formam um grafo acíclico, sendo a versão mais recente a "default". Como forma de manter a coerência no uso de versões de diferentes objetos, o conceito de contextos de esquemas é definido. A proposta baseia-se no conceito de invariantes, condições básicas para a base de dados ser considerada válida e consistente pelo sistema. Invariantes estruturais e comportamentais são definidos e mantidos. Diversas operações que podem ser realizadas sobre um esquema são descritas, detalhando para cada uma as suas opções e efeitos. Alguns mecanismos auxiliares para aumentar a transparência de alterações de esquemas são esboçados. Como uma aplicação específica do mecanismo genérico apresentado, outro é desenvolvido para o ambiente STAR. Seu modelo de dados e os gerentes de versões e metodologia são explicados, tendo suas características mais relevantes para este trabalho detalhadas. Tomando o esquema de objeto como um esquema de dados e as tarefas do gerente de metodologias como métodos, o mecanismo também se baseia em invariantes que são utilizados para validar a correção das modificações realizadas, cuja semântica está descrita detalhadamente. O mecanismo definido revelou-se extremamente flexível e capaz de manter não só o histórico do desenvolvimento de determinada aplicação, como também alternativas de um mesmo sistema que esteja sendo construído utilizando um banco de dados orientado a objetos, tendo atendido satisfatoriamente aos requisitos básicos definidos inicialmente. / This work presents a schema evolution mechanism, based on an object oriented data model. Conceptual schema modifications are needed al any moment in the life cycle of a system, for example, to incorporate new specifications and users' solicitations, to reuse classes developed for other system and to correct modeling errors. This mechanism has to allow a great number of different operations and, at the same time, a high data logic independence to reduce the number of changes in applications programs. For this proposal we are considering an object oriented data model, similar to those existing in Orion and O2. Class definitions, simple attributes and attributes constructed by the user, methods to encapsulate objects and multiple inheritance of attributes and methods to subclasses are allowed. Instances, classes and methods are versionable. Connected directed acyclic graphs organize the versions of an object. There is one current version, which either is the most recent (the default) or one defined by the user. Schema contexts are introduced to keep track of the correspondence that exists among all the versions created, assuring the selection of a method version adequate for a version instance. The mechanism is based on schema invariants, that are basic conditions that always must be satisfied in order to insure that the schema is in a correct state. Structural and behavioral invariants are defined and checked by the system. The designer can use a complete set of operations to change the schema. The semantic of all operations is described, with its options and effects. Some auxiliary mechanisms are incorporated to facilitate schema change transparency. As an application, a generic mechanism for schema evolution is developed to the STAR framework. The data model, version and methodology managers of STAR are explained. The mechanism is based on invariants to validated changes considering an object schema as conceptual schema. and the methodology manager tasks like methods. The mechanism is extremely flexible and capable of maintaining the history of schema development and alternatives of classes ; methods and instances' descriptions. The previously defined characteristics are allowed in a satisfactorily way, resulting in a very useful tool for software design.

A manutenção de software a uma realidade presente em todos os sistemas de computação, gerando a necessidade de novas versões que alterem as funcionalidades existentes no software ou adicionem novas. Particularmente, sistemas de tempo-real nem sempre podem ser descontinuados tomando-se indisponíveis para realizar a instalação de uma nova versão. Tais sistemas evidenciam a necessidade de substituição de componentes, representados por funções, procedimentos, módulos ou objetos, durante o processo de execução do programa ou sistema. Outrossim, apos ser realizada a substituição da versão, o componente não pode apresentar falha sob pena de comprometer o fornecimento dos seus serviços. Portanto. constata-se a importância de novas técnicas de manutenção de software que não prejudiquem a sua disponibilidade e confiabilidade. A abordagem aqui proposta a utilizar uma arquitetura reflexiva aliada a técnicas típicas do domínio da tolerância a falhas para promover a separação entre as atividades de substituição e validação de componentes e as funcionalidades executadas pelo pr6prio componente. No decorrer deste trabalho são apresentados diversos cenários de sistemas que podem se beneficiar da troca dinâmica de componentes e abordadas varias facetas do problema de substituição. A proposta a apoiada por um estudo de caso, implementado na linguagem de programação Java e seus diferentes protocolos de reflexão computacional. / Software maintenance is a present reality in all computational systems. This demands the frequent installation of new versions. Usually, real-time systems cannot be interrupted to install a new version. For such systems, the replacement of components, represented by functions, procedures, modulus or objects, must be performed during the execution of the program or system. Even when the old version has been replaced, the new one should not contain faults that could invalidate its services. Therefore, we need new software maintenance techniques that can mantain the system availability and realibility. The approach proposed here consists in using a reflective architecture along with techniques which are typical of the fault tolerant domain. The procedure is carried out by keeping a clear separation between validation activities and the functions executed by the component itself. We present several scenarios to which the dynamical exchange of components can be applied. Different aspects of the replacing issue are also addressed. The proposal is supported by a specific application which has been implemented in the Java language and its different protocols of computational reflection.

Software prediction unveils itself as a difficult but important task which can aid the manager on decision making, possibly allowing for time and resources sparing, achieving higher software quality among other benefits. One of the approaches set forth to perform this task has been the application of machine learning techniques. One of these techniques are Bayesian Networks, which have been promoted for software projects management due to their special features. However, the pre-processing procedures related to their application remain mostly neglected in this field. In this context, this study presents an assessment of automatic Bayesian Networks (i.e., Bayesian Networks solely based on data) on three public data sets and brings forward a discussion on data pre-processing procedures and the validation approach. We carried out a comparison of automatic Bayesian Networks against mean and median baseline models and also against ordinary least squares regression with a logarithmic transformation, which has been recently deemed in a comprehensive study as a top performer with regard to accuracy. The results obtained through careful validation procedures support that automatic Bayesian Networks can be competitive against other techniques, but still need improvements in order to catch up with linear regression models accuracy-wise. Some current limitations of Bayesian Networks are highlighted and possible improvements are discussed. Furthermore, this study provides some guidelines on the exploration of data. These guidelines can be useful to any Bayesian Networks that use data for model learning. Finally, this study also confirms the potential benefits of feature selection in software effort prediction.