O Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos (AOSD) vem se consolidando como uma forma de resolver vários problemas das técnicas convencionais de programação, em particular em sistemas onde diversos interesses se encontram entrelaçados. A popularização dessa tecnologia faz surgir a necessidade de metodologias e ferramentas que facilitem o seu uso, como refatorações que levem em consideração suas características. No entanto as técnicas de modelagem de software disponíveis para AOSD não tem amadurecido no mesmo passo que as de implementação. Assim, para se poder pensar em mecanismos automáticos que trabalhem com a separação de interesses, é preciso verificar se as técnicas de modelagem existentes comportam isso. Este trabalho propõe uma adaptação da abordagem Theme de modelagem, para que ela permita uma representação mais fiel de sistemas que utilizam orientação a aspectos, em especial os que utilizam a linguagem AspectJ. Essa técnica proposta é utilizada para demonstrar algumas maneiras de detectar bad smells em sistemas orientados a aspectos. Também é mostrado como essa modelagem pode ser usada como base para a geração automática de código orientado a aspectos, e como pode ser feita a engenharia reversa de código existente de forma que ele possa ser analisado em forma de modelo. / Aspect‐Oriented Software Development (AOSD) is increasingly being considered a way to solve several problems in conventional programming methods, particularly in systems with crosscutting concerns. The popularization of this technology brings the need for methodologies and tools to ease its use, such as refactorings that take into account its characteristics. However modeling techniques available for AOSD are not maturing at the same rate as implementation techniques. Thus, in order to be able to devise automatic mechanisms that deal with separation of concerns, it is first necessary to verify if existing modeling techniques support that. In this work, we propose an adaptation of the Theme modeling approach, so that it represents aspect‐oriented systems more closely, especially those using the AspectJ language. This technique is used to demonstrate a few ways of detecting bad smells in aspect‐oriented systems. It is also shown how this model can be used as a basis for the automatic generation of aspectoriented code, and how existing code can be reverse‐engineered so that its model can be analyzed.

Sistemas de software bem modularizados podem trazer diversos benefícios como reu- sabilidade, compreensão, adaptabilidade, manutenibilidade, entre outros. O conceito de separação de interesses está diretamente ligado à ideia de modularização e consiste na capacidade de manter cada interesse em sua própria unidade modular. Um interesse pode estar relacionado tanto a requisitos funcionais como não-funcionais e em diferentes níveis de abstração. Algumas das técnicas que têm sido utilizadas para modularização de interes- ses são a Programação Orientada a Aspectos (POA) e Refatoração. Entretanto, a maioria das propostas de refatoração que envolvem a POA possui limitações para a modularização de interesses transversais: muitas delas são de granularidade fina; algumas são definidas imprecisamente e possuem sobreposição de intenções. A seleção e composição de tais refatorações para a modularização de interesses é uma tarefa difícil e não-trivial, além de variar em cada contexto específico, o que dificulta o reuso. Algumas das propostas de refatorações são voltadas especialmente para interesses transversais, no entanto possuem um nível de abstração pouco elevado e encontram-se acopladas a mecanismos específicos de linguagens de programação OO e OA. Adicionalmente, a aplicação de refatorações deve ser planejada e acompanhada sistematicamente durante o desenvolvimento e manu- tenção de um software, pois envolve alocação de recursos e avaliação de custo/benefício. O objetivo deste trabalho é apresentar um método de refatoração para modularização de interesses transversais, através de refatorações de granularidade alta, baseado em padrões recorrentes de estruturas transversais (chamados de sintomas). Além disso, como parte do método, propõem-se algoritmos para análise de impacto a fim de apoiar desenvolve- dores no processo decisório de aplicação de refatorações candidatas. Inicialmente, dois estudos bibliográficos foram conduzidos: o primeiro sobre propostas de refatorações que envolvem aspectos e o segundo sobre trabalhos de medição de interesses. Dois estudos de caso foram realizados totalizando 22 interesses de dois sistemas alvos. Este trabalho de avaliação possibilitou uma análise quantitativa e qualitativa dos resultados onde foi possível verificar a aplicabilidade do proposta. / Well-modularized software systems can bring several benefits such as reuse, com- prehension, adaptability, maintainability, among others. The concept of separation of concerns refers to the idea of modularisation, which consists on the ability to keep every concern in its own modular unit. A concern can refer to functional and non-functional requirements and can also be in different abstraction levels. Some of the techniques which have been applied for crosscutting concerns modularization are Aspect-Oriented Programming (AOP) and Refactoring. However, most of the aspect-oriented refactor- ings have limitations regarding the modularisation of crosscutting concerns. A number of them presents fine-grained transformations. While some of them are well-documented catalogues, a number of them are defined imprecisely, addressing the same situation and having overlapping intentions. They do not allow the designer to holistically reason about the elements involved in a crosscutting concern. It becomes difficult and non-trivial to choose a set of fine-grained refactorings and organize them in a feasible order to achieve the concern modularisation in a specific context. Some of the refactoring techniques are particularly focused on crosscutting concerns, however they are not placed in a suf- ficient abstraction level. Moreover they are coupled to specific OO and AO language mechanisms. Additionally, the application of refactorings should be planned and realized systematically during software development and maintenance since it involves resource allocation and tradeoff analysis. The goal of this work is to present a refactoring method for crosscutting concerns modularisation, through coarse-grained refactorings based on recurring patterns of crosscutting shapes (called symptoms). Also, as part of the method, algorithms for change-impact analysis are proposed in order to support developers during the decision process of the application of refactoring candidates. Initially, two biblio- graphic studies were made: the first one about refactoring approaches which involve as- pects, and the second one about concern measurement techniques. Two case studies were carried out totalizing 22 concerns of two target systems. This evaluation work allowed a quantitative and qualitative analysis of the results. Thus it was possible to verify the applicability of our approach.

Diversas refatorações têm sido propostas nos últimos anos para os mais variados paradigmas de programação, dentre eles o orientado a objetos e o orientado a aspecto. Seus impactos em atributos de qualidade são diversos, porém nem sempre a descrição original da refatoração apresenta todos os impactos que ela pode ter. Assim, é importante definir métodos de avaliação de refatorações para obter seus impactos em diferentes atributos de qualidade. A literatura apresenta trabalhos que utilizam métricas de software para fazer isso através de medições antes e depois de refatorar o código, porém este tipo de avaliação não permite obter conclusões válidas para todos os contextos em que a refatoração for aplicada. Outros trabalhos obtêm impactos abrangentes de refatorações orientadas a objetos, porém não foram encontrados métodos aplicáveis a refatorações orientadas a aspectos. Assim, este trabalho propõe uma forma de avaliar refatorações orientadas a aspectos para obter impactos abrangentes de sua aplicação, definindo um processo para avaliar refatorações orientadas a aspectos através do uso de métricas. Ele divide as etapas da refatoração em alterações pontuais e mede o impacto dessas alterações nos valores de um conjunto de métricas. O processo é usado para avaliar um conjunto de refatorações existentes na literatura definidas com o objetivo de extrair interesses transversais para aspectos. Para isso, são usados como critério de avaliação métricas para medir separação de interesses, tamanho, acoplamento e coesão do software. Como resultado, tem-se o impacto da refatoração em cada uma das métricas selecionadas, o que permite saber como o código será alterado antes mesmo de aplicar a refatoração. / Several software refactorings have been proposed on the last years for different programming paradigms, like object-oriented and aspect-oriented. They have several impacts on quality attributes, but their descriptions don’t describe all of these impacts, so it is important to have methods to assess refactorings to get their impacts on different quality attributes. Some papers apply software metrics on code before and after using the refactoring, but this kind os assessment avoids getting valid conclusions for all contexts where the refactoring can be used. Other papers propose assessment methods that get general conclusions for object-oriented refactorings, but no methods were found for assessing aspect-oriented refactorings. This work presents a process to assess aspect-oriented refactorings using software metrics to get their impacts on different quality attributes. It splits the refactoring steps into basic changes and measures the effects of these changes on some metrics. The process is used to assess some aspect-oriented refactorings for extracting crosscutting concerns into aspects, having as criteria software metrics to measure separation of concerns, size, coupling and cohesion. As result, we have the impact of the refactoring on each of the metric chosen, and know the consequences of the refactoring on the code before applying it.

The latest versions of AspectJ { the most popular aspect oriented extension for Java { must cope with complex changes that occurred in the Java type system, specially with the parametric polymorphism which aims to improve the type safety and the readability of the source code. However, for legacy and non-generic constructions to take advantage of this pervasive feature, they must be migrated to explicitly supply actual type parameters in both declarations and instantiations of generic classes. Even though the type systems of Java and AspectJ were designed to support this kind of migration in a gradual way, this process is somewhat complex and error prone. The reason behind this assertion is that actual type parameters must be inferred to remove as much unsafe downcasts as possible without a ecting the original semantics of the program. Therefore, tools are essential to minimize the e ort of a manual application of the refactoring steps and to prevent the introduction of new errors. Since current automated solutions focus only on Java programs, they do not consider the use of aspects to encapsulate crosscutting concerns. Thus, this dissertation proposes a novel collection of inference rules to derive type constraints for the polymorphic version of AspectJ. These rules were used together with an existing generic migration algorithm to enable the conversion of non-generic legacy code to add actual type parameters in both Java and AspectJ languages.

Diversas refatorações têm sido propostas nos últimos anos para os mais variados paradigmas de programação, dentre eles o orientado a objetos e o orientado a aspecto. Seus impactos em atributos de qualidade são diversos, porém nem sempre a descrição original da refatoração apresenta todos os impactos que ela pode ter. Assim, é importante definir métodos de avaliação de refatorações para obter seus impactos em diferentes atributos de qualidade. A literatura apresenta trabalhos que utilizam métricas de software para fazer isso através de medições antes e depois de refatorar o código, porém este tipo de avaliação não permite obter conclusões válidas para todos os contextos em que a refatoração for aplicada. Outros trabalhos obtêm impactos abrangentes de refatorações orientadas a objetos, porém não foram encontrados métodos aplicáveis a refatorações orientadas a aspectos. Assim, este trabalho propõe uma forma de avaliar refatorações orientadas a aspectos para obter impactos abrangentes de sua aplicação, definindo um processo para avaliar refatorações orientadas a aspectos através do uso de métricas. Ele divide as etapas da refatoração em alterações pontuais e mede o impacto dessas alterações nos valores de um conjunto de métricas. O processo é usado para avaliar um conjunto de refatorações existentes na literatura definidas com o objetivo de extrair interesses transversais para aspectos. Para isso, são usados como critério de avaliação métricas para medir separação de interesses, tamanho, acoplamento e coesão do software. Como resultado, tem-se o impacto da refatoração em cada uma das métricas selecionadas, o que permite saber como o código será alterado antes mesmo de aplicar a refatoração. / Several software refactorings have been proposed on the last years for different programming paradigms, like object-oriented and aspect-oriented. They have several impacts on quality attributes, but their descriptions don’t describe all of these impacts, so it is important to have methods to assess refactorings to get their impacts on different quality attributes. Some papers apply software metrics on code before and after using the refactoring, but this kind os assessment avoids getting valid conclusions for all contexts where the refactoring can be used. Other papers propose assessment methods that get general conclusions for object-oriented refactorings, but no methods were found for assessing aspect-oriented refactorings. This work presents a process to assess aspect-oriented refactorings using software metrics to get their impacts on different quality attributes. It splits the refactoring steps into basic changes and measures the effects of these changes on some metrics. The process is used to assess some aspect-oriented refactorings for extracting crosscutting concerns into aspects, having as criteria software metrics to measure separation of concerns, size, coupling and cohesion. As result, we have the impact of the refactoring on each of the metric chosen, and know the consequences of the refactoring on the code before applying it.

The latest versions of AspectJ { the most popular aspect oriented extension for Java { must cope with complex changes that occurred in the Java type system, specially with the parametric polymorphism which aims to improve the type safety and the readability of the source code. However, for legacy and non-generic constructions to take advantage of this pervasive feature, they must be migrated to explicitly supply actual type parameters in both declarations and instantiations of generic classes. Even though the type systems of Java and AspectJ were designed to support this kind of migration in a gradual way, this process is somewhat complex and error prone. The reason behind this assertion is that actual type parameters must be inferred to remove as much unsafe downcasts as possible without a ecting the original semantics of the program. Therefore, tools are essential to minimize the e ort of a manual application of the refactoring steps and to prevent the introduction of new errors. Since current automated solutions focus only on Java programs, they do not consider the use of aspects to encapsulate crosscutting concerns. Thus, this dissertation proposes a novel collection of inference rules to derive type constraints for the polymorphic version of AspectJ. These rules were used together with an existing generic migration algorithm to enable the conversion of non-generic legacy code to add actual type parameters in both Java and AspectJ languages.

O Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos (AOSD) vem se consolidando como uma forma de resolver vários problemas das técnicas convencionais de programação, em particular em sistemas onde diversos interesses se encontram entrelaçados. A popularização dessa tecnologia faz surgir a necessidade de metodologias e ferramentas que facilitem o seu uso, como refatorações que levem em consideração suas características. No entanto as técnicas de modelagem de software disponíveis para AOSD não tem amadurecido no mesmo passo que as de implementação. Assim, para se poder pensar em mecanismos automáticos que trabalhem com a separação de interesses, é preciso verificar se as técnicas de modelagem existentes comportam isso. Este trabalho propõe uma adaptação da abordagem Theme de modelagem, para que ela permita uma representação mais fiel de sistemas que utilizam orientação a aspectos, em especial os que utilizam a linguagem AspectJ. Essa técnica proposta é utilizada para demonstrar algumas maneiras de detectar bad smells em sistemas orientados a aspectos. Também é mostrado como essa modelagem pode ser usada como base para a geração automática de código orientado a aspectos, e como pode ser feita a engenharia reversa de código existente de forma que ele possa ser analisado em forma de modelo. / Aspect‐Oriented Software Development (AOSD) is increasingly being considered a way to solve several problems in conventional programming methods, particularly in systems with crosscutting concerns. The popularization of this technology brings the need for methodologies and tools to ease its use, such as refactorings that take into account its characteristics. However modeling techniques available for AOSD are not maturing at the same rate as implementation techniques. Thus, in order to be able to devise automatic mechanisms that deal with separation of concerns, it is first necessary to verify if existing modeling techniques support that. In this work, we propose an adaptation of the Theme modeling approach, so that it represents aspect‐oriented systems more closely, especially those using the AspectJ language. This technique is used to demonstrate a few ways of detecting bad smells in aspect‐oriented systems. It is also shown how this model can be used as a basis for the automatic generation of aspectoriented code, and how existing code can be reverse‐engineered so that its model can be analyzed.

A injeção de falhas permite acelerar a ocorrência de erros em um sistema para que seja possível a validação de seu comportamento sob falhas, assim como a avaliação do impacto dos mecanismos de detecção e remoção de erros no desempenho do sistema. Abordagens que facilitem o desenvolvimento de injetores vêm sendo buscadas com empenho, variando desde a inserção de injetores no kernel do sistema operacional até o uso de reflexão computacional para aplicações orientadas a objetos. Este trabalho explora os recursos da Programação Orientada a Aspectos como estratégia para a criação de ferramentas de injeção de falhas. A Programação Orientada a Aspectos tem como objetivo a modularização de interesses transversais, isto é, interesses que atravessam as unidades naturais de modularização. A injeção de falhas possui um comportamento que abrange os diversos módulos da aplicação alvo, afetando métodos que são executados em diversas classes em diversos pontos da aplicação. Desta forma, a injeção de falhas pode ser encapsulada sob a forma de aspectos. Para demonstrar a validade da proposta apresentada foi desenvolvida a ferramenta FICTA – Fault Injection Communication Tool based on Aspects. O objetivo é a validação de aplicações Java distribuídas, construídas sobre o protocolo UDP e que implementem mecanismos de tolerância a falhas em protocolos de camadas superiores. A importância de instrumentar um protocolo de base é justificada pelo fato da necessidade de validar aplicações, toolkits e middlewares que implementem tolerância a falhas em camadas superiores, logo, esses protocolos devem lidar corretamente com as falhas de mais baixo nível. A ferramenta abrange falha de colapso e omissão de mensagens do protocolo UDP. O uso de Programação Orientada a Aspectos na construção de FICTA resultou em uma ferramenta altamente modular, reusável e flexível, que pode ser facilmente inserida e removida da aplicação alvo, sem causar intrusividade espacial no código fonte da aplicação. / The fault injection allows us to accelerate the occurrence of failures in a system so that it is possible to validate its behavior under faults, as well as the evaluation of the impact on the mechanisms of detection and removal of failures in the performance of the system. The approaches that may facilitate the development of injectors have been searched with effort, varying from the insertion of injectors in the kernel of the operational system up to the computational reflection for object oriented applications. This work explores the resources of the Aspect Oriented Programming as a strategy to create tools of fault injection. The Aspect Oriented Programming has as its goal the modularization of the crosscutting concerns, that is to say the interests that cross the natural units of modularization. The fault injection has a behavior that covers the various modules of the target application, affecting methods that are executed in several classes of several areas of the application. Thus, the Fault Injection may be encapsulated under the form of aspects. To demonstrate the worthiness of the presented proposal, a tool called FICTA - Fault Injection Communication Tool based on Aspects, has been developed. The aim is to validate Java distributed applications built under the UDP protocol so that the fault tolerance mechanisms can be implemented in upper layers. The importance of instrumentate a protocol of base is justified by the necessity of validating applications, toolkits and middlewares that implement fault tolerance in upper layers, then, these protocols must deal correctly with the lower level faults. The tool covers crash and message omission faults of the UDP protocol. The use of Aspect Oriented Programming in the construction of FICTA resulted in a tool highly modular, reusable and flexible that may be easily inserted and removed from the target application, without causing spatial intrusiveness in the source code of the application.

Sistemas de software bem modularizados podem trazer diversos benefícios como reu- sabilidade, compreensão, adaptabilidade, manutenibilidade, entre outros. O conceito de separação de interesses está diretamente ligado à ideia de modularização e consiste na capacidade de manter cada interesse em sua própria unidade modular. Um interesse pode estar relacionado tanto a requisitos funcionais como não-funcionais e em diferentes níveis de abstração. Algumas das técnicas que têm sido utilizadas para modularização de interes- ses são a Programação Orientada a Aspectos (POA) e Refatoração. Entretanto, a maioria das propostas de refatoração que envolvem a POA possui limitações para a modularização de interesses transversais: muitas delas são de granularidade fina; algumas são definidas imprecisamente e possuem sobreposição de intenções. A seleção e composição de tais refatorações para a modularização de interesses é uma tarefa difícil e não-trivial, além de variar em cada contexto específico, o que dificulta o reuso. Algumas das propostas de refatorações são voltadas especialmente para interesses transversais, no entanto possuem um nível de abstração pouco elevado e encontram-se acopladas a mecanismos específicos de linguagens de programação OO e OA. Adicionalmente, a aplicação de refatorações deve ser planejada e acompanhada sistematicamente durante o desenvolvimento e manu- tenção de um software, pois envolve alocação de recursos e avaliação de custo/benefício. O objetivo deste trabalho é apresentar um método de refatoração para modularização de interesses transversais, através de refatorações de granularidade alta, baseado em padrões recorrentes de estruturas transversais (chamados de sintomas). Além disso, como parte do método, propõem-se algoritmos para análise de impacto a fim de apoiar desenvolve- dores no processo decisório de aplicação de refatorações candidatas. Inicialmente, dois estudos bibliográficos foram conduzidos: o primeiro sobre propostas de refatorações que envolvem aspectos e o segundo sobre trabalhos de medição de interesses. Dois estudos de caso foram realizados totalizando 22 interesses de dois sistemas alvos. Este trabalho de avaliação possibilitou uma análise quantitativa e qualitativa dos resultados onde foi possível verificar a aplicabilidade do proposta. / Well-modularized software systems can bring several benefits such as reuse, com- prehension, adaptability, maintainability, among others. The concept of separation of concerns refers to the idea of modularisation, which consists on the ability to keep every concern in its own modular unit. A concern can refer to functional and non-functional requirements and can also be in different abstraction levels. Some of the techniques which have been applied for crosscutting concerns modularization are Aspect-Oriented Programming (AOP) and Refactoring. However, most of the aspect-oriented refactor- ings have limitations regarding the modularisation of crosscutting concerns. A number of them presents fine-grained transformations. While some of them are well-documented catalogues, a number of them are defined imprecisely, addressing the same situation and having overlapping intentions. They do not allow the designer to holistically reason about the elements involved in a crosscutting concern. It becomes difficult and non-trivial to choose a set of fine-grained refactorings and organize them in a feasible order to achieve the concern modularisation in a specific context. Some of the refactoring techniques are particularly focused on crosscutting concerns, however they are not placed in a suf- ficient abstraction level. Moreover they are coupled to specific OO and AO language mechanisms. Additionally, the application of refactorings should be planned and realized systematically during software development and maintenance since it involves resource allocation and tradeoff analysis. The goal of this work is to present a refactoring method for crosscutting concerns modularisation, through coarse-grained refactorings based on recurring patterns of crosscutting shapes (called symptoms). Also, as part of the method, algorithms for change-impact analysis are proposed in order to support developers during the decision process of the application of refactoring candidates. Initially, two biblio- graphic studies were made: the first one about refactoring approaches which involve as- pects, and the second one about concern measurement techniques. Two case studies were carried out totalizing 22 concerns of two target systems. This evaluation work allowed a quantitative and qualitative analysis of the results. Thus it was possible to verify the applicability of our approach.

O Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos (AOSD) vem se consolidando como uma forma de resolver vários problemas das técnicas convencionais de programação, em particular em sistemas onde diversos interesses se encontram entrelaçados. A popularização dessa tecnologia faz surgir a necessidade de metodologias e ferramentas que facilitem o seu uso, como refatorações que levem em consideração suas características. No entanto as técnicas de modelagem de software disponíveis para AOSD não tem amadurecido no mesmo passo que as de implementação. Assim, para se poder pensar em mecanismos automáticos que trabalhem com a separação de interesses, é preciso verificar se as técnicas de modelagem existentes comportam isso. Este trabalho propõe uma adaptação da abordagem Theme de modelagem, para que ela permita uma representação mais fiel de sistemas que utilizam orientação a aspectos, em especial os que utilizam a linguagem AspectJ. Essa técnica proposta é utilizada para demonstrar algumas maneiras de detectar bad smells em sistemas orientados a aspectos. Também é mostrado como essa modelagem pode ser usada como base para a geração automática de código orientado a aspectos, e como pode ser feita a engenharia reversa de código existente de forma que ele possa ser analisado em forma de modelo. / Aspect‐Oriented Software Development (AOSD) is increasingly being considered a way to solve several problems in conventional programming methods, particularly in systems with crosscutting concerns. The popularization of this technology brings the need for methodologies and tools to ease its use, such as refactorings that take into account its characteristics. However modeling techniques available for AOSD are not maturing at the same rate as implementation techniques. Thus, in order to be able to devise automatic mechanisms that deal with separation of concerns, it is first necessary to verify if existing modeling techniques support that. In this work, we propose an adaptation of the Theme modeling approach, so that it represents aspect‐oriented systems more closely, especially those using the AspectJ language. This technique is used to demonstrate a few ways of detecting bad smells in aspect‐oriented systems. It is also shown how this model can be used as a basis for the automatic generation of aspectoriented code, and how existing code can be reverse‐engineered so that its model can be analyzed.