Thesis (M.S.)--Baylor University, 2005. / Includes bibliographical references (p. 146-148).

Concurrent software is quickly becoming a very important facet in Software Engineering due to numerous advantages, one of which is increased processing speed. Despite it's importance, concurrent software is fraught with very difficult to detect bugs, for example deadlocks and data races. Concurrency design patterns were created to o er successfully tried and tested means to design and develop concurrent software to, amongst other things, minimize the occurrence of these hard to detect bugs. In this thesis we discuss our novel static analysis technique to detect these concurrency design patterns in Java source code and identify them using commented Java annotations. Using our technique the commented Java annotations are inserted above Java constructs that are not only part of the Java source code but also make up the various roles that comprise the concurrency design pattern. The identifying of the concurrency design patterns in the Java source code can aid in their maintenance later on, by matching the inserted Java annotations to the various Java constructs they are annotating. Maintaining the concurrency design patterns within the Java source code in effect aids in maintaining the Java source code error free. / UOIT

A multidatabase system (MDBMS) is a facility that allows users to access data located in multiple autonomous database management systems (DBMSs) at different sites. To ensure global atomicity for multidatabase transactions, a reliable global atomic commitment protocol is a possible solution. In this protocol a centralized transaction manager (TM) receives global transactions, submits subtransactions to the appropriate sites via AGENTS. An AGENT is a component of MDBS that runs on each site; AGENTS after receiving subtransactions from the transaction manager perform the transaction and send the results back to TM. We have presented a unique proof-of-concept, a JAVA application for an Agent Based Transaction Manager that preserves global atomicity. It provides a user friendly interface through which reliable atomic commitment protocol for global transaction execution in multidatabase environment can be visualized. We demonstrated with three different test case scenarios how the protocol works. This is useful in further research in this area where atomicity of transactions can be verified for protocol correctness.

Wildfires pose serious threats to the society and environment. Simulation of wildfire spread and fire suppression remains a challenging task due to the complexity of wildfire behavior and fire suppression tactics. In previous work, a wildfire spread and suppression simulation model called DEVS-FIRE has been developed. Based on that model, this thesis develops a graphic user interface to support an interactive simulation environment for surface wildfire spread and suppression simulation. The developed environment allows users to dynamically set up fire spread simulations, and to interacticaly deploy firefighting agents to experiment different fire suppression tactics. This graphic user interface is implemented using the Java Swing framework, and is intergrated with the DEVS-FIRE model in a well-designed manner. The software architecture is described and the simulation environment and experiment results with different fuel, terrain and weather data are presented.

La compilation de codee source vers du code octet combiné avec l'utilisation d'une machine virtuelle ou d'un interpréteur pour l'exécuter est devenue une pratique courante qui permet de conserver une indépendance face à la plateforme matérielle. Les interpréteurs sont portables et offrent une simplicité de développement qui en font un choix intéressant pour la conception de prototypes de nouveaux langages de programmation. L'optimisation des techniques d'interprétation existantes est un sujet de recherche qui nous intéresse particulièrement. Nous avons voulu, par l'entremise de notre projet de recherche, étudier jusqu'où il est possible de pousser l'optimisation dans un interpréteur. Après avoir étudié les types d'interpréteurs existants, nous avons constaté que les interpréteurs les plus performants se basent tous sur le même principe: La réduction du coût associé aux répartitions entre les instructions interprétées. Ce coût est causé par les instructions de répartitions elles-mêmes, mais surtout par l'augmentation du taux d'erreur qu'elles procurent dans les prédicteurs de branchement qui se trouvent au sein des processeurs modernes. Des mauvaises prédictions de branchements occasionnent des coûts importants sur une architecture pipelinée. L'interpréteur linéaire inclusif est un des plus performants qui existe. En nous basant sur cet interpréteur, nous avons fait la conception et l'implémentation d'un mécanisme qui lui permet d'augmenter la longueur des ses super-instructions et par le fait même de diminuer le nombre de répartitions pendant l'exécution. Nous avons mis au point un mécanisme dynamique d'inclusion partielle des méthodes dans cet interpréteur. Nous avons aussi conçu un système de profilage qui nous permet de détecter les sites d'invocations chauds et d'y effectuer l'inclusion du chemin le plus fréquenté de la méthode appelée. En brisant ainsi la frontière entre le corps des méthodes, nous parvenons à augmenter la longueur moyenne des super-instructions. Nous avons surmonté et résolu toutes les difficultés inhérentes à l'implémentation d'un tel système dans une véritable machine virtuelle Java (synchronisation, exceptions, présence d'un nettoyeur de mémoire, présence de sous routines dans le code octet Java). Nous fournissons une étude empirique de l'impact de notre système sur un interpréteur linéaire inclusif en exécutant des applications Java d'envergure. Dans tous les cas étudiés, on arrive à augmenter la longueur moyenne des super-instructions invoquées et à diminuer le nombre de répartitions pendant l'exécution. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Interpréteur, Inclusion, Inclusion partielle, Profilage, Machine virtuelle, Java, JVM, SableVM.

Le débogage tient une place grandissante dans le cycle de développement d'un logiciel. Les recherches dans ce domaine tentent de créer des outils permettant un accès plus rapide aux fautes, quel que soit le langage de programmation utilisé. Étant donné l'indépendance du code Java vis-à-vis de la plateforme sur laquelle il est exécuté, la machine virtuelle Java doit fournir un ensemble de mécanismes permettant aux outils de débogage d'accéder aux informations relatives à l'exécution de l'application déboguée. Bien que la grande majorité des machines virtuelles commerciales soient dotées de mécanismes de support au débogage, aucune libre, en revanche, n'offrait une telle fonctionnalité à l'achèvement de nos travaux. La principale motivation derrière ce mémoire a été la mise en lumière des différentes étapes jalonnant la mise en place d'une architecture de débogage Java totalement libre. Nous décrivons ici le choix de l'architecture et les critères nous ayant conduits à ce choix. Nous détaillons également les entités intervenant dans cette architecture, leur nature et leur rôle. Nous proposons enfin une critique constructive des normes régissant ce domaine, suggérant quelques améliorations possibles. Dans le cadre de nos travaux, nous avons réalisé l'implantation de l'interface de débogage Java (Java Virtual Machine Debug Interface, JVMDI) au sein de SableVM, machine virtuelle Java libre et conforme aux normes. D'autre part, nous avons développé un module indépendant permettant d'établir la connexion entre machine virtuelle Java et débogueur. Ce module gère également les objets manipulés durant une session de débogage, ainsi que les événements générés par la machine virtuelle. Finalement, nous avons connecté les éléments conçus ou modifiés dans le cadre de notre étude à d'autres éléments existants au préalable (Eclipse, un débogueur Java disponible librement). Les résultats obtenus lors des tests nous ont conforté dans les différents choix effectués lors du développement. L'utilisation de débogueurs totalement indépendants de la machine virtuelle utilisée, tel Eclipse, et la bonne tenue des sessions de débogage effectuées ont permis la validation de la conformité de nos travaux aux normes en vigueur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Machine virtuelle, Java, SableVM, Débogage, Interface de débogage, Architecture de débogage, JDWP, JVMDI, JPDA, JVMTI, JRE.

L'utilisation du langage Java dans plusieurs environnements (web, systèmes embarqués, systèmes mobiles, etc.) a élevé considérablement le niveau d'exigence envers ce langage, ce qui a amené les chercheurs et les développeurs à s'intéresser au système de sécurité de la Machine Virtuelle Java (MVJ) qui repose principalement sur le vérificateur du code octet. Dans ce mémoire, nous expliquons le fonctionnement du vérificateur Java, son rôle, les différentes techniques proposées pour son implémentation et un algorithme que nous proposons comme alternative sérieuse aux autres vérificateurs qui existent déjà. Nous nous intéresserons plus particulièrement à l'effet des sous-routines sur le bon typage des instructions. Nous présentons aussi une nouvelle approche de vérification de la synchronisation en nous basant sur l'analyse de flot de données et en identifiant les références qui pointent vers le même objet. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Machine Virtuelle Java, Code octet, Vérificateur, Synchronisation, Java, ClassLoader, Instructions, Treillis, Analyse de flot de données, Fonctions de transfert, Point fixe.

We present a new language feature, specified as an extension to Java. The feature is a form of dispatch, which includes and subsumes multimethods, but which is not as powerful as general predicate dispatch. It is, however, intended to be more practical and easier to use than the latter. The extension, dubbed OOMatch, allows method parameters to be specified as patterns, which are matched against the arguments to the method call. When matches occur, the method applies; if multiple methods apply, the method with the more specific pattern overrides the others. The pattern matching is very similar to that found in the "case" constructs of many functional languages, with an important difference: functional languages normally allow pattern matching over variant types (and other primitives such as tuples), while OOMatch allows pattern matching on Java ob jects. Indeed, the wider goal here is the study of the combination of functional and ob ject-oriented programming paradigms. Maintaining encapsulation while allowing pattern matching is of special importance. Class designers should have the control needed to prevent implementation details (such as private variables) from being exposed to clients of the class. We here present both an informal "tutorial" description of OOMatch, as well as a formal specification of the language, and a proof that the conditions specified guarantee run-time safety.

Partially restricting access to objects enables system designers to finely control the security of their systems. We propose a novel approach that allows granting partial access at method granularity on arbitrary objects to remote clients, using proxy objects. Our initial approach considers methods to be either safe (may be invoked by anyone) or unsafe (may be invoked only by trusted users). We next generalize this approach by supporting Role-Based Access Control (RBAC) for methods in objects. In our approach, a policy implementer annotates methods, interfaces, and classes with roles. Our system automatically creates proxy objects for each role, which contain only methods to which that role is authorized. This thesis explains the method annotation process, the semantics of annotations, how we derive proxy objects based on annotations, and how clients invoke methods via proxy objects. We present the advantages to our approach, and distinguish it from existing approaches to method-granularity access control. We provide detailed semantics of our system, in First Order Logic, to describe its operation. We have implemented our system in the Java programming language and evaluated its performance and usability. Proxy objects have minimal overhead: creation of a proxy object takes an order of magnitude less time than retrieving a reference to a remote object. Deriving the interface---a one-time cost---is on the same order as retrieval. We present empirical evidence of the effectiveness of our approach by discussing its application to software projects that range from thousands to hundreds of thousands of lines of code; even large software projects can be annotated in less than a day.

Developers are often faced with the task of implementing new features or diagnosing problems in large software systems. Convoluted control and data flows in large object-oriented software systems, however, make even simple tasks extremely difficult, time-consuming, and frustrating. Specifically, Java programs manipulate objects by adding and removing them from collections and by putting and getting them from other objects' fields. Complex object histories hinder program understanding by forcing software maintainers to track the provenance of objects through their past histories when diagnosing software faults. In this thesis, we present a novel approach which answers queries about the evolution of objects throughout their lifetime in a program. On-demand answers to object history queries aids the maintenance of large software systems by allowing developers to pinpoint relevant details quickly. We describe an event-based, flow-insensitive, interprocedural program analysis technique for computing object histories and answering history queries. Our analysis technique identifies all relevant events affecting an object and uses pointer analysis to filter out irrelevant events. It uses prior knowledge of the meanings of methods in the Java collection classes to improve the quality of the histories. We present the details of our technique and experimental results that highlight the utility of object histories in common programming tasks.