Esta dissertação apresenta o framework DynamicML para o desenvolvimento de aplicações (sistemas supervisórios) dinâmicas para telefones celulares. A proposta é que o aplicativo seja criado usando a linguagem DynamicML; assim, através deste arquivo, que é enviado ao dispositivo móvel (com o framework previamente instalado), este é então interpretado e, finalmente, a aplicação gerada. Além disso, a qualquer momento o arquivo de configuração pode ser alterado e isso se refletirá imediatamente na aplicação. Assim, torna-se possível a adaptação/evolução de aplicações na plataforma Java ME em tempo de execução, além de proporcionar uma maneira de desenvolver aplicações de forma rápida, e com qualidade; abstraindo do desenvolvedor a maior parte da complexidade de programação. A fim de permitir maior portabilidade nos celulares atuais, a proposta é implementada usando Java ME (Java Micro Edition) tendo como principal alvo a configuração CLDC (a mais difundida nos aparelhos atuais), mas que também é suportada na configuração CDC. Existem vários esforços para permitir o carregamento de componentes em tempo de execução na plataforma Java ME: alguns têm como alvo a configuração CDC, e consequentemente exigem hardware avançado e/ou específico; outros têm propostas que exigem um enorme esforço de desenvolvimento, exigindo uma implementação para cada plataforma alvo. A principal vantagem deste trabalho está no uso da DynamicML como uma metalinguagem para a descrição de aplicações, o que torna possível gerar a aplicação dinamicamente. Dessa forma, não é necessária nenhuma biblioteca extra (indisponível na maioria dos aparelhos) e nem o desenvolvimento de uma solução para cada plataforma alvo. A validação da proposta foi realizada através do desenvolvimento de um protótipo aplicado a três casos de uso nas áreas de automação residencial e supervisão industrial. O protótipo consiste num sistema para celulares usando o framework, e uma arquitetura web para interagir com os sistemas supervisionados e simular o funcionamento do conjunto para demonstração. / This dissertation presents the DynamicML, a framework for developing dynamic applications (supervisory systems) for mobile phones. The proposal is that the application is created using the DynamicML language, so through this file, which is sent to the mobile device (pre-installed with the framework), is then interpreted and, finally, the application is generated. Also, the configuration file may be changed at any time and this will immediately reflect on the application. Thus, it becomes possible adaptation/evolution of applications at runtime on the Java ME platform, while providing a way to quickly develop applications, with quality; and abstracting most of the complexity of programming from the developer. In order to allow greater portability in the today cell phones, the proposal is implemented using the Java ME (Java Micro Edition) having as the primary target the CLDC configuration (the most widespread in the current devices), but that is also supported in the CDC configuration. There are several efforts to allow the loading of components at runtime in Java ME platform: some are targeted to the CDC configuration, and consequently require advanced and/or specific hardware, others have proposals requiring a huge development effort, requiring one implementation for each target platform. The main advantage of this research is the use of DynamicML as a metalanguage for describing applications, which makes it possible to dynamically build the application. Thus, there is no need for extra library (not available on most devices) and even the development of a solution for each target platform. The validation of the proposal was done by developing a prototype applied to three use cases in the fields of residential automation and industrial supervision. The prototype consists of a system for mobile phones using the framework, and a web architecture to interact with the supervised systems and simulate the operation of the set for demonstration.

[pt] Aplicações móveis devem possuir a capacidade de adaptar seu funcionamento a mudanças no contexto computacional do dispositivo e do usuário. Demandas específicas e espontâneas do usuário, a disponibilidade e a variabilidade de recursos como energia ou conectividade sem fio, assim como mudanças na localização do usuário são possíveis motivos para tais adaptações, que geralmente visam a adequar seu funcionamento ao novo contexto, otimizar o seu desempenho ou personalizar a interface com o usuário. Com o objetivo de oferecer ao desenvolvedor de aplicações móveis maior facilidade na implementação de aplicações dinamicamente adaptáveis, o middleware Kaluana define um modelo de componentes orientado a serviços. Este modelo permite a composição, reconfiguração e implantação de componentes. Aplicações implementadas sobre o middleware podem realizar composições entre componentes em tempo de execução. Logo, essas aplicações são dinamicamente adaptáveis, aproveitando-se das características do modelo. O desenvolvimento de componentes é agilizado por meio do uso de ferramentas de reflexão computacional e orientação a serviços para prover abstrações adequadas ao desenvolvedor. A implementação de aplicações adaptáveis consiste na utilização destes componentes de software. Kaluana foi implementado sobre a plataforma móvel Android e foi testado para aplicações móveis sensíveis a localização e baseadas em mapas. / [en] Mobile applications should have the ability to adapt their behaviour according to changes in their context. Specific or spontaneous user requests, variations in the availability of system resources, like energy or wireless connectivity, or changes of the user’s location are possible reasons for such adaptations, that usually aim to adjust the application’s operation to the new context, optimize its performance or personalize its user interface. Aiming to offer greater facility for implementing dynamically adaptive mobile applications, the Kaluana middleware defines a service-oriented component based model. This model supports dynamic component composition, reconfiguration and deployment. Applications executed on the middleware can compose Kaluana components at execution time. Therefore, these applications are dynamically adaptive, taking advantage of the model features. The components development is faster due to usage of computational reflection tools and service orientation concepts that provide adequate abstractions to the developer. This way, dynamic adaptable applications built upon Kaluana consist on compositions of these software components. Kaluana was implemented on the top of Android platform and was tested for the development of map based location-aware mobile applications.

Os aplicativos móveis, desenvolvidos originalmente para a área do entretenimento, hoje estão presentes nos mais diversos domínios, sendo comuns inclusive em áreas de alto valor agregado, como: varejista, logística, bancária, médica, entre outras. Portanto, a qualidade e correção dos aplicativos móveis tornam-se obrigatórios e as atividades de teste essenciais. Porém a qualidade das aplicações móveis nem sempre é satisfatória. Isso ocorre devido ao fato dessas aplicações sofrerem com a pressão do mercado e passarem por um processo muito rápido de desenvolvimento, onde geralmente a fase de testes é negligenciada ou realizada de forma superficial, pela própria equipe de desenvolvimento, comprometendo assim a qualidade da aplicação. Este trabalho propõe uma abordagem baseada no Behavior Driven Development para ajudar na definição de testes de sistema para aplicativos nativos do Android. A abordagem proposta utiliza os arquivos de leiaute da aplicação para extrair informações sobre os componentes da interface e sobre os eventos esperados pelo sistema. A partir dessas informações, é possível verificar a cobertura dos cenários existentes em relação aos eventos disponíveis na interface com o usuário. Além disso, é possível identificar elementos do leiaute que não são exercitados pelos cenários existentes. A abordagem proposta é implementada por uma ferramenta chamada Android Behavior Testing Tool que, por meio da interpretação dos cenários do Behavior Driven Development, fornece uma visão geral do fluxo comportamental da aplicação ao testador (visão hoje não disponível), proporcionando assim uma noção de fácil compreensão sobre a cobertura dos testes em relação aos elementos da interface do aplicativo. Desta forma, o testador pode julgar a integridade dos casos de teste disponíveis em relação às funcionalidades implementadas e, se necessário, implementar novos testes. A ferramenta também faz uso dos arquivos de leiaute do aplicativo para identificar os componentes da interface que não foram testados e gera, neste caso, modelos de cenários no formato do BDD, automatizando assim a tarefa de escrita dos mesmos. A abordagem proposta foi utilizada em quatro aplicativos Android e se mostrou útil, uma vez que, em três estudos de caso foram detectados bugs oriundos de inconsistências lógicas nos cenários ou elementos não exercitados pelos cenários. / Mobile applications, originally developed for entertainment, nowadays are present in a wide range of domains, being common even in areas of high value such as retailer, logistics, banking, and medical, among others. However, the quality and correctness of mobile applications become mandatory and testing activities are essential. However, the quality of mobile applications is not always good enough. This is because these applications suffer from market pressure and pass through a very rapid development process where the testing phase usually is neglected or superficially performed by the development team itself, thus compromising the quality of the application. This work proposes an approach based on Behavior Driven Development to help to define system tests for native Android applications. The proposed approach uses the application's layout files to extract information about the interface components and the events expected by the system. From this information, it is possible to check out the coverage of existing test scenarios against events available in the user interface. In addition, it is possible to identify unexercised usage scenarios from the existing test scenarios. The proposed approach is implemented by a tool called Android Behavior Testing Tool which, through the interpretation of the BDD usage scenarios, provides to the tester an overview of the behavioral flow of the application (otherwise unavailable), thus providing a notion of easy understanding of test coverage in relation to the application interface elements. In this way, the tester can judge the integrity of the available test cases in relation to the functionalities implemented and, if necessary, implement new tests. The tool also makes use of the application's layout files to identify untested interface components and in this case generates test scenario models in the BDD format, thus automating the writing task of the scenarios. The proposed approach was used in four Android applications and proved to be useful, since in three case studies bugs were detected. Detected bugs originated from logical inconsistencies in the test scenarios or elements that were not exercised by the scenarios.

[pt] Serviços para disseminação de informações (serviços push) têm sido amplamente utilizados, em particular para aplicações envolvendo usuários móveis. Estes serviços geralmente atendem a dispositivos com recursos bem diferenciados e em contextos de execução (conectividade sem fio, reserva de energia, etc.) distintos, fazendo necessário adaptar o conteúdo difundido dinamica- e individualmente para cada cliente. Uma vez que muitas adaptações de conteúdo envolvem operações custosas e demandam alto poder de processamento, estas não devem ser realizadas nos clientes móveis. Por outro lado, executar no servidor, as adaptações para cada cliente móvel, torna- se pouco eficiente e escalável. Assim, em tais serviços, é comum utilizar-se intermediários dedicados às adaptações de conteúdo (de acordo com o contexto) dos clientes. Comunicação assíncrona, como publish/subscribe, é considerada por muitos como a mais apropriada para este tipo de serviço. Por outro lado, sistemas para adaptação de conteúdo sensível a contexto não dão suporte a este tipo de comunicação, até porque a adaptação precisa ser individual, e portanto conflita com o paradigma de comunicação um-para-muitos. Neste trabalho apresentamos uma arquitetura para sistemas publish/subscribe com adaptação sensível a contexto, que utiliza um algoritmo que otimiza a adaptação de conteúdo para grandes conjuntos de clientes de uma difusão. / [en] Services for information dissemination (push services) are being widely used, in particular for applications involving mobile users. These services generally serve devices with diferent resources and with distinct execution contexts (wireless connectivity, energy source, etc.), making it necessary to adapt disseminated content individual and dynamically for each client. Since many content adaptations involve costly operations and demand high processing power, these should not be executed at the mobile clients. On the other hand, it is neither efficient nor scalable to execute the adaptations for each mobile client at the server. Thus, in such services, it is common to use proxies dedicated to content adaptations (based on the context) of clients. Asynchronous communication, such as publish/- subscribe, is considered the most appropriate form of communication for this type of service. On the other hand, systems for context-aware content adaptation do not support this type of communication. In this thesis we present an architecture for publish/subscribe systems with context-aware content adaptation, that uses an algorithm that optimizes the content adaptation for large sets of clients.

Motor impaired people are faced with many challenges, one being the of lack integration into certain spheres of society. Access to information is seen as a major issue for the motor impaired since most forms of interaction or interactive devices are not suited to the needs of motor impaired people. People with motor impairments, like the rest of the population, are increasingly using mobile phones. As a result of the current devices and methods used for interaction with content on mobile phones, various factors prohibit a pleasant experience for users with motor impairments. To counter these factors, this study recognizes the need to implement better suited methods of interaction and navigation to improve accessibility, usability and user experience for motor impaired users. The objective of the study was to gain an understanding of the nature of motor impairments and the challenges that this group of people face when using mobile phones. Once this was determined, a solution to address this problem was found in the form of natural user interfaces. In order to gain a better understanding of this technology, various forms of NUIs and the benefits thereof were studied by the researcher in order to determine how this technology can be implemented to meet the needs of motor impaired people. To test theory, the Samsung Galaxy s5 was selected as the NUI device for the study. It must be noted that this study started in the year 2013 and the Galaxy S5 was the latest device claiming to improve interaction for disabled people at the time. This device was used in a case study that made use of various data collection methods, including participant interviews. Various motor impaired participants were requested to perform predefined tasks on the device, along with the completion of a set of user experience questionnaires. Based on the results of the study, it was found that interaction with mobile phones is an issue for people with motor impairments and that alternative methods of interaction need to be implemented. These results contributed to the final output of this study, namely a set of user experience guidelines for the design of mobile human computer interaction for motor impaired users.

Doctor of Philosophy / Computing and Information Sciences / Daniel A. Andresen / The need for increased performance of mobile device directly conflicts with the desire for longer battery life. Offloading computation to resourceful servers is an effective method to reduce energy consumption and enhance performance for mobile applications. Today, most mobile devices have fast wireless link such as 4G and Wi-Fi, making computation offloading a reasonable solution to extend battery life of mobile device. Android provides mechanisms for creating mobile applications but lacks a native scheduling system for determining where code should be executed. We present Jade, a system that adds sophisticated energy-aware computation offloading capabilities to Android applications. Jade monitors device and application status and automatically decides where code should be executed. Jade dynamically adjusts offloading strategy by adapting to workload variation, communication costs, and device status. Jade minimizes the burden on developers to build applications with computation offloading ability by providing easy-to-use Jade API. Evaluation shows that Jade can effectively reduce up to 37% of average power consumption for mobile device while improving application performance.

abstract: User satisfaction is pivotal to the success of mobile applications. At the same time, it is imperative to maximize the energy efficiency of the mobile device to ensure optimal usage of the limited energy source available to mobile devices while maintaining the necessary levels of user satisfaction. However, this is complicated due to user interactions, numerous shared resources, and network conditions that produce substantial uncertainty to the mobile device's performance and power characteristics. In this dissertation, a new approach is presented to characterize and control mobile devices that accurately models these uncertainties. The proposed modeling framework is a completely data-driven approach to predicting power and performance. The approach makes no assumptions on the distributions of the underlying sources of uncertainty and is capable of predicting power and performance with over 93% accuracy. Using this data-driven prediction framework, a closed-loop solution to the DEM problem is derived to maximize the energy efficiency of the mobile device subject to various thermal, reliability and deadline constraints. The design of the controller imposes minimal operational overhead and is able to tune the performance and power prediction models to changing system conditions. The proposed controller is implemented on a real mobile platform, the Google Pixel smartphone, and demonstrates a 19% improvement in energy efficiency over the standard frequency governor implemented on all Android devices. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Computer Engineering 2017

Os aplicativos móveis, desenvolvidos originalmente para a área do entretenimento, hoje estão presentes nos mais diversos domínios, sendo comuns inclusive em áreas de alto valor agregado, como: varejista, logística, bancária, médica, entre outras. Portanto, a qualidade e correção dos aplicativos móveis tornam-se obrigatórios e as atividades de teste essenciais. Porém a qualidade das aplicações móveis nem sempre é satisfatória. Isso ocorre devido ao fato dessas aplicações sofrerem com a pressão do mercado e passarem por um processo muito rápido de desenvolvimento, onde geralmente a fase de testes é negligenciada ou realizada de forma superficial, pela própria equipe de desenvolvimento, comprometendo assim a qualidade da aplicação. Este trabalho propõe uma abordagem baseada no Behavior Driven Development para ajudar na definição de testes de sistema para aplicativos nativos do Android. A abordagem proposta utiliza os arquivos de leiaute da aplicação para extrair informações sobre os componentes da interface e sobre os eventos esperados pelo sistema. A partir dessas informações, é possível verificar a cobertura dos cenários existentes em relação aos eventos disponíveis na interface com o usuário. Além disso, é possível identificar elementos do leiaute que não são exercitados pelos cenários existentes. A abordagem proposta é implementada por uma ferramenta chamada Android Behavior Testing Tool que, por meio da interpretação dos cenários do Behavior Driven Development, fornece uma visão geral do fluxo comportamental da aplicação ao testador (visão hoje não disponível), proporcionando assim uma noção de fácil compreensão sobre a cobertura dos testes em relação aos elementos da interface do aplicativo. Desta forma, o testador pode julgar a integridade dos casos de teste disponíveis em relação às funcionalidades implementadas e, se necessário, implementar novos testes. A ferramenta também faz uso dos arquivos de leiaute do aplicativo para identificar os componentes da interface que não foram testados e gera, neste caso, modelos de cenários no formato do BDD, automatizando assim a tarefa de escrita dos mesmos. A abordagem proposta foi utilizada em quatro aplicativos Android e se mostrou útil, uma vez que, em três estudos de caso foram detectados bugs oriundos de inconsistências lógicas nos cenários ou elementos não exercitados pelos cenários. / Mobile applications, originally developed for entertainment, nowadays are present in a wide range of domains, being common even in areas of high value such as retailer, logistics, banking, and medical, among others. However, the quality and correctness of mobile applications become mandatory and testing activities are essential. However, the quality of mobile applications is not always good enough. This is because these applications suffer from market pressure and pass through a very rapid development process where the testing phase usually is neglected or superficially performed by the development team itself, thus compromising the quality of the application. This work proposes an approach based on Behavior Driven Development to help to define system tests for native Android applications. The proposed approach uses the application's layout files to extract information about the interface components and the events expected by the system. From this information, it is possible to check out the coverage of existing test scenarios against events available in the user interface. In addition, it is possible to identify unexercised usage scenarios from the existing test scenarios. The proposed approach is implemented by a tool called Android Behavior Testing Tool which, through the interpretation of the BDD usage scenarios, provides to the tester an overview of the behavioral flow of the application (otherwise unavailable), thus providing a notion of easy understanding of test coverage in relation to the application interface elements. In this way, the tester can judge the integrity of the available test cases in relation to the functionalities implemented and, if necessary, implement new tests. The tool also makes use of the application's layout files to identify untested interface components and in this case generates test scenario models in the BDD format, thus automating the writing task of the scenarios. The proposed approach was used in four Android applications and proved to be useful, since in three case studies bugs were detected. Detected bugs originated from logical inconsistencies in the test scenarios or elements that were not exercised by the scenarios.

Esta dissertação apresenta o framework DynamicML para o desenvolvimento de aplicações (sistemas supervisórios) dinâmicas para telefones celulares. A proposta é que o aplicativo seja criado usando a linguagem DynamicML; assim, através deste arquivo, que é enviado ao dispositivo móvel (com o framework previamente instalado), este é então interpretado e, finalmente, a aplicação gerada. Além disso, a qualquer momento o arquivo de configuração pode ser alterado e isso se refletirá imediatamente na aplicação. Assim, torna-se possível a adaptação/evolução de aplicações na plataforma Java ME em tempo de execução, além de proporcionar uma maneira de desenvolver aplicações de forma rápida, e com qualidade; abstraindo do desenvolvedor a maior parte da complexidade de programação. A fim de permitir maior portabilidade nos celulares atuais, a proposta é implementada usando Java ME (Java Micro Edition) tendo como principal alvo a configuração CLDC (a mais difundida nos aparelhos atuais), mas que também é suportada na configuração CDC. Existem vários esforços para permitir o carregamento de componentes em tempo de execução na plataforma Java ME: alguns têm como alvo a configuração CDC, e consequentemente exigem hardware avançado e/ou específico; outros têm propostas que exigem um enorme esforço de desenvolvimento, exigindo uma implementação para cada plataforma alvo. A principal vantagem deste trabalho está no uso da DynamicML como uma metalinguagem para a descrição de aplicações, o que torna possível gerar a aplicação dinamicamente. Dessa forma, não é necessária nenhuma biblioteca extra (indisponível na maioria dos aparelhos) e nem o desenvolvimento de uma solução para cada plataforma alvo. A validação da proposta foi realizada através do desenvolvimento de um protótipo aplicado a três casos de uso nas áreas de automação residencial e supervisão industrial. O protótipo consiste num sistema para celulares usando o framework, e uma arquitetura web para interagir com os sistemas supervisionados e simular o funcionamento do conjunto para demonstração. / This dissertation presents the DynamicML, a framework for developing dynamic applications (supervisory systems) for mobile phones. The proposal is that the application is created using the DynamicML language, so through this file, which is sent to the mobile device (pre-installed with the framework), is then interpreted and, finally, the application is generated. Also, the configuration file may be changed at any time and this will immediately reflect on the application. Thus, it becomes possible adaptation/evolution of applications at runtime on the Java ME platform, while providing a way to quickly develop applications, with quality; and abstracting most of the complexity of programming from the developer. In order to allow greater portability in the today cell phones, the proposal is implemented using the Java ME (Java Micro Edition) having as the primary target the CLDC configuration (the most widespread in the current devices), but that is also supported in the CDC configuration. There are several efforts to allow the loading of components at runtime in Java ME platform: some are targeted to the CDC configuration, and consequently require advanced and/or specific hardware, others have proposals requiring a huge development effort, requiring one implementation for each target platform. The main advantage of this research is the use of DynamicML as a metalanguage for describing applications, which makes it possible to dynamically build the application. Thus, there is no need for extra library (not available on most devices) and even the development of a solution for each target platform. The validation of the proposal was done by developing a prototype applied to three use cases in the fields of residential automation and industrial supervision. The prototype consists of a system for mobile phones using the framework, and a web architecture to interact with the supervised systems and simulate the operation of the set for demonstration.

Devido à sua constante evolução, associada ao surgimento contínuo de novas tecnologias, a computação tem se tornado cada vez mais presente no cotidiano das pessoas, sendo utilizada não só no meio acadêmico e corporativo, mas também no entretenimento e no auxílio às atividades pessoais, entre outros. Nesse contexto, vem ocorrendo um grande avanço em termos de redução de custo e de aumento da variedade de dispositivos do tipo Personal Digital Assistants (PDAs). Esse avanço aumenta a demanda por aplicações que explorem esses equipamentos, mas são poucas as ferramentas que auxiliam no desenvolvimento dessas aplicações. O objetivo da presente pesquisa foi investigar o desenvolvimento de aplicações para dispositivos móveis, especificamente para PDAs, com independência de plataforma. A abordagem adotada foi a extensão da ferramenta MCards, um construtor de aplicações para PDAs, com o propósito de permitir a geração de aplicações para dispositivos móveis com a utilização da tecnologia J2ME (Java 2 Micro Edition). Para tanto, foi necessário, inicialmente, um entendimento do protótipo disponível da ferramenta MCards realizado através da aplicação de um processo de Engenharia Reversa na ferramenta MCards, baseando-se no modelo FUSION-RE/I. Foram executadas, também, manutenções na ferramenta com a finalidade de corrigir imperfeições e problemas de execução e de melhorar suas funcionalidades. Após o processo de Engenharia Reversa e manutenção da ferramenta, foi implementado e incorporado à ferramenta MCards o módulo de geração de aplicações J2ME. O módulo de geração de aplicações J2ME transforma a especificação abstrata, gerada pela manipulação do usuário no editor visual da ferramenta MCards, em código para a tecnologia J2ME com a utilização do perfil CDC / Personal Profile, compilando o código gerado para dar origem aos arquivos da aplicação J2ME que serão utilizados para instalação no dispositivo móvel. / Mobile devices such as Personal Digital Assistants (PDAs) have grown up and number and models, while their cost has been continuously decreasing. Although this scenario indicates that there is a demand for tools that support the development of applications for mobile devices, the literature does not report platform-independent tools. The aim of this research was to investigate the development of applications for mobile devices in a platform-independent way. We have elected to extend an existing prototype tool that supported the development of Palm OS applications, MCards, so that it supported the development of applications using J2ME (Java 2 Micro Edition). We first carried out a reverse engineering process, using FUSION-RE/I, which lead to the understanding of the prototype along with the production of a new, more stable and documented version. We then investigated the process of application generation for the J2ME platform and proposed an extension to MCards that supported both Palm OS and J2ME. In the extended version, the J2ME module transforms an abstract specification, generated with the MCards visual editor, in J2ME code using the CDC/Personal profile. As a result, the extended MCards tool supports the development of applications for the two most common platforms for mobile devices, Palm Os, Pocket PC and Symbian OS.