IFT6251 : Sujets spéciaux en génie logiciel

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1 IFT6251 : Sujets spéciaux en génie logiciel Yann-Gaël Guéhéneuc Département d informatique et de recherche opérationnelle Université de Montréal, Québec, Canada Automne Introduction De la programmation orientée-objet à l architecture en passant par les patrons de conception, la programmation par aspects et le typage dynamique, ce cours gradué est l occasion de trouver des réponses à vos questions en génie logiciel et de poser de nouvelles questions. Ce cours est destiné aux étudiants que le génie logiciel sous toutes ses formes intéresse et qui veulent approfondir leurs connaissances et toucher à des domaines recherche pointus. Il s adresse à des étudiants motivés 1, connaissant déjà bien la programmation 2 et ayant de bonnes bases en génie logiciel (IFT2251) et, si possible, dans des domaines connexes (IFT390X). Le professeur souhaite que les étudiants qui s inscrivent au cours viennent à toutes les séances (y compris la première), soient ponctuels et fassent preuve d esprit critique et d ouverture. 2 Objectif Ce cours remplit plusieurs objectifs, comme approfondir certains sous-domaines du génie logiciel ou comme faire découvrir de nouveaux domaines de recherche, mais son objectif principal est de donner aux étudiants une carte pour se diriger dans le (vaste) domaine du génie logiciel en partant du point de vue de la maintenance des programmes. Ainsi, on essaie d aborder différents sujets mettant en lumière les enjeux, les problèmes, les réalisations, les techniques liés à la maintenance des programmes, puis à élargir ces connaissances en repoussant l horizon dans différentes directions. Nous espérons qu après ce cours les étudiants possèdent des connaissances suffisantes pour se situer dans le domaine du génie logiciel 3. Suivant la motivation des étudiants, il serait possible de rédiger un article scientifique en commun présentant une carte du domaine du génie logiciel (les sous-domaines bien connus, actifs en recherche ou nécessitant plus de travaux...). 1 Une bonne capacité à lire l anglais est un plus... 2 Une bonne connaissance de la programmation par objets typés (Java, C++) est nécessaire... 3 Un bon exercice serait d assister à toutes les sessions d une conférence internationale en génie logiciel et d évaluer son niveau de compréhension... 1

2 3 Déroulement Ce cours est principalement basé sur des lectures d articles, de revues ou de livres scientifiques touchant au domaine du génie logiciel et sur leurs présentations en classe par le professeur et pour certaines par les étudiants à tour de rôle. Les présentations sont suivies de discussions modérées. Le cours comporte deux parties. La première partie a pour sujet la maintenance des programmes, la ré-ingénierie et la rétro-conception. Elle inclut les analyses statiques et dynamiques, la métamodélisation... Elle est donnée principalement par le professeur mais des étudiants peuvent présenter des articles. La seconde partie porte sur le génie logiciel en général et donne lieu à des présentations des étudiants. Des démonstrations d outils ont également lieu pour démontrer certaines techniques ou limitations. Le cours comporte un projet (possiblement par groupe suivant le nombre d étudiants inscrits) dont les sujets sont définis lors de la première classe. Des présentations par des invités sont planifiées. 4 Evaluation Pendant le cours, les étudiants doivent lire et analyser des articles scientifiques et présenter en classe d une façon synthétique les résultats de leur recherche individuelle, c est un cours exploratoire. Les étudiants font des démonstrations d outils et un projet pour toucher et maîtriser des sujets nouveaux. L évaluation se décompose en : préparation des classes (lectures des articles) et participation en classe pour 5% ; présentation d articles pour 25% ; projet (présentation intermédiaire et finale, rapport sous forme d article) pour 50% ; compréhension de la matière par un examen final pour 20%. Il est possible que l évaluation des présentations soit en partie réalisée sous forme d une évaluation par les pairs (l évaluation est réalisée en commun avec tous les étudiants et le professeur). Les projets sont individuels ou en petits groupes, suivant le nombre d étudiants inscrits. Les sujets des projets sont choisis en commun avec les étudiants et le professeur. L objectif est de réaliser un projet (y compris l implantation) en se focalisant sur un domaine du génie logiciel en général, et de la maintenance des programmes en particulier. 2

3 Références [1] Christopher Alexander. The origins of pattern theory : The future of the theory, and the generation of a living world. IEEE Software, 16(5) :71 82, September/October [2] Giuliano Antoniol, Bruno Caprile, Alessandra Potrich, and Paolo Tonella. Design-code traceability recovery : Selecting the basic linkage properties. Science of Computer Programming, special issue on program comprehension, 40(2 3) : , July [3] Giuliano Antoniol, Roberto Fiutem, and Lucas Cristoforetti. Design pattern recovery in objectoriented software. In Scott Tilley and Giuseppe Visaggio, editors, proceedings of the 6 th International Workshop on Program Comprehension, pages IEEE Computer Society Press, June [4] Sarita Bassil and Rudolf K. Keller. Software visualization tools : Survey and analysis. In Andrea De Lucia and Kostas Kontogiannis, editors, proceedings of the 9 th International Workshop on Program Comprehension, pages IEEE Computer Society Press, May [5] Gerald Baumgartner, Konstantin Läufer, and Vincent F. Russo. On the interaction of objectoriented design patterns and programming languages. Technical Report CSD-TR , Department of Computer Science, University of Purdue, Feburary [6] Kent Beck and Ralph E. Johnson. Patterns generate architectures. In Mario Tokoro and Remo Pareschi, editors, proceedings of 8 th European Conference for Object-Oriented Programming, pages Springer-Verlag, July [7] Berndt Bellay and Harald Gall. A comparison of four reverse engineering tools. In Ira Baxter and Alex Quilici, editors, proceedings of the 4 th Working Conference on Reverse Engineering, pages IEEE Computer Society Press, October [8] Federico Bergenti and Agostino Poggi. IDEA : A design assistant based on automatic design pattern detection. In Dan Cooke and Joseph Urban, editors, proceedings of the 12 th international conference on Software Engineering and Knowledge Engineering, pages Springer-Verlag, July [9] James Bieman, Greg Straw, Huxia Wang, P. Willard Munger, and Roger T. Alexander. Design patterns and change proneness : An examination of five evolving systems. In Michael Berry and Warren Harrison, editors, proceedings of the 9 th international Software Metrics Symposium, pages IEEE Computer Society Press, September [10] Ted J. Biggerstaff, Bharat G. Mitbander, and Dallas E. Webster. The concept assignment problem in program understanding. In Victor R. Basili, Richard A. DeMillo, and Takuya Katayama, editors, proceedings of the 15 th International Conference on Software Engineering, pages IEEE Computer Society Press / ACM Press, May [11] Craig Chambers, Bill Harrison, and John Vlissides. A debate on language and tool support for design patterns. In Tom Reps, editor, proceeding of the 27 th conference on Principles of Programming Languages, pages ACM Press, January [12] M. Ajmal Chaumun, Hind Kabaili, Rudolf K. Keller, François Lustman, and Guy Saint-Denis. Design properties and object-oriented software changeability. In Jürgen Ebert and Chris Verhoef, editors, proceedings of the 4 th Conference on Software Maintenance and Reengineering, pages IEEE Computer Society Press, February

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5 [29] Ralf Kollmann and Martin Gogolla. Application of UML associations and their adornments in design recovery. In Elizabeth Burd and Peter Aiken, editors, proceedings of the 8 th Working Conference on Reverse Engineering, pages IEEE Computer Society Press, October [30] Ralf Kollmann, Petri Selonen, Eleni Stroulia, Tarja Systä, and Albert Zündorf. A study on the current state of the art in tool-supported UML-based static reverse engineering. In Liz Burd and Arie van Deursen, editors, proceedings of the 9 th Working Conference on Reverse Engineering, pages IEEE Computer Society Press, October [31] Christian Krämer and Lutz Prechelt. Design recovery by automated search for structural design patterns in object-oriented software. In Linda M. Wills and Ira Baxter, editors, proceedings of the 3 rd Working Conference on Reverse Engineering, pages IEEE Computer Society Press, November [32] Bernt Kullbach and Andreas Winter. Querying as an enabling technology in software reengineering. In Paolo Nesi and Chris Verhoef, editors, proceedings of the 3 rd Conference on Software Maintenance and Reengineering, pages IEEE Computer Society Press, March [33] Marek Leszak, Dewayne E. Perry, and Dieter Stoll. Classification and evaluation of defects in a project retrospective. Journal of Systems and Software, 61(3) : , May [34] Radu Marinescu. Using object-oriented metrics for automatic design flaws detection in large scale systems. Proceedings of the Object-Oriented Product Metrics for Software Quality Assessment Workshop, [35] Brian Keith Miller, Pei Hsia, and Chenho Kung. Object-oriented architecture measures. In proceedings of the Thirty-second Annual Hawaii International Conference on System Sciences, pages 1 18, [36] Gail C. Murphy, Mik Kersten, Martin P. Robillard, and Davor Čubraniś. The emergent structure of development tasks. In Andrew P. Black, editor, proceedings of the 19 th European Conference on Object-Oriented Programming, pages Springer-Verlag, July [37] Gail C. Murphy, David Notkin, and Kevin Sullivan. Software reflexion models : Bridging the gap between source and high-level models. In Gail E. Kaiser, editor, proceedings of the 3 rd symposium on Foundations of Software Engineering, pages ACM Press, October [38] Wilma M. Osborne and Elliot J. Chikofsky. Fitting pieces to the maintenance puzzle Guest editors introduction. IEEE Software, 7(1) :11 12, January [39] Partha Pratim Pal and Naftaly H. Minsky. Imposing the Law of Demeter and its variations. In Raimund Ege, editor, proceedings of the 20 th conference on the Technology of Object-Oriented Languages and Systems. Prentice-Hall, August [40] Louis Perrochon and Walter Mann. Inferred designs. Software, 16(5) :46 51, September October [41] Lutz Prechelt, Barbara Unger, Walter F. Tichy, Peter Brössler, and Lawrence G. Votta. A controlled experiment in maintenance comparing design patterns to simpler solutions. Transactions on Software Engineering, [42] Alex Quilici, Quing Yang, and Steven Woods. Applying plan recognition algorithms to program understanding. journal of Automated Software Engineering, 5(3) : , July [43] Charles Rich and Richard C. Waters. The programmer s apprentice : A research overview. IEEE Computer, 21(11) :10 25, November

6 [44] Tamar Richner and Stéphane Ducasse. Recovering high-level views of object-oriented applications from static and dynamic information. In Hongji Yang and Lee White, editors, proceedings of 7 th International Conference on Software Maintenance, pages IEEE Computer Society Press, August [45] Jean E. Sammet. Programming languages : History and future. Communications of the ACM, 15(7) : , July [46] Pamela Samuelson. Reverse-engineering someone else s software : Is it legal? Software, 7(1) :90 96, January/February [47] Pamela Samuelson. Reverse engineering under siege. Communications of the ACM, 45(10) :15 20, October [48] Forrest Shull, Walcélio Melo, and Victor R. Basili. An inductive method for discovering design patterns from object-oriented software systems. Technical Report CS-TR-3597, Computer Science Department, University of Maryland, January [49] Susan Elliott Sim and Margaret-Anne D. Storey. A structured demonstration of program comprehension tools. In Kostas Kontogiannis and Françoise Balmas, editors, proceedings of the 7 th Working Conference on Reverse Engineering, pages IEEE Computer Society Press, November [50] Gregor Snelting and Frank Tip. Understanding class hierarchies using concept analysis. ACM Transactions on Programming Languages and Systems, 22 : , [51] Elliot Soloway. Learning to program = Learning to construct mechanisms and explanations. Communications of the ACM, 29(9) : , September [52] Lance Tokuda and Don S. Batory. Evolving object-oriented designs with refactorings. In Robert J. Hall and Ernst Tyugu, editors, proceedings of the 15 th conference on Automated Software Engineering, pages IEEE Computer Society Press, October [53] Paolo Tonella and Alessandra Potrich. Reverse engineering of the UML class diagram from C++ code in presence of weakly typed containers. In Gerardo Canfora and Anneliese Amschler Andrews-Von Maryhauser, editors, proceedings of the 9 st International Conference on Software Maintenance, pages IEEE Computer Society Press, November [54] Anneliese von Mayrhauser. Program comprehension during software maintenance and evolution. IEEE Computer, 28(8) :44 55, August [55] Peter Wendorff. Assessment of design patterns during software reengineering : Lessons learned from a large commercial project. In Pedro Sousa and Jürgen Ebert, editors, proceedings of 5 th Conference on Software Maintenance and Reengineering, pages IEEE Computer Society Press, March [56] Roel Wuyts. Declarative reasoning about the structure of object-oriented systems. In Joseph Gil, editor, proceedings of the 26 th conference on the Technology of Object-Oriented Languages and Systems, pages IEEE Computer Society Press, August Contenu (provisoire) Les tableaux suivant contiennent une liste possible de sujets de lecture avec des pointeurs vers des références intéressantes. Cependant, cette liste n est ni exhaustive ni obligatoire! L accent sera mis sur le paradigme objets (les autres paradigmes seront abordés si besoin est.) 6

7 5.1 Perspective historique Naissance Enfance Adolescence Création du genie logiciel, la crise du genie logiciel, pourquoi le genie logiciel? Des gotos aux objets en passant par les procédures. La programmation par objets : Simula, Smalltalk, C++, Java ; les autres paradigmes de programmation : prototypes, fonctionnels, logiques, agents, sujets, scripts Langages de programmation Concepts Implantation des langages objets non-typés, des langages objets typés, comparaisons des langages objets Méthodes de première classe Mécanismes de protection Interfaces natives Traits et Classboxes Classes internes Mixins Wrappers Chargeurs de classes Multi-méthodes Héritage multiple Généricité Exceptions Contrats Polymorphisme, co- et contravariance Miroirs Machine virtuelle Machine virtuelle Ramasse-miettes Utilisation et Convention de code, choix des langages, idiomes double indirection Interfaces Rapports de l OTAN Dijkstra Dahl, Nygaard Panel 3 à OOPSLA 94 Driesen à OOPSLA Ortigosa, Campo, Salomon à OOPSLA Ducournau à LMO Beugnard à LMO D Hont et De Meuter à LMO Crescenzo à LMO Cointe et Ducasse à LMO Igarashi et Pierce à ECOOP Buchi à ECOOP Liang et Bracha à OOPSLA Chambers à OOPSLA Bracha, Odersky à OOPSLA Ancona, Lagorio et Zucca à OOPSLA Arnout, Meyer à LMO Bracha et Unger à OOPLSA Deleray à LMO Gosser, Sahraoui à LMO 7

8 5.3 Conception et architecture 5.4 Réflexion, métaprogrammation et métamodélisation Spécifications formelles Réflexion Réflextion et Java Tanter à LMO MOP Kigzalès et des Rivières à??? Métaclasses Bouraqadi à OOPSLA MétamodélisationCohérence entre modèles Simmonds, Staeten et... à OOPSLA OCL Briand, Labiche, Yan et Di Penta à ICSM MOF Riehle et Fraleigh à OOPSLA Transformation de modèles Revault, Blanc et Perrot à LMO Traçabilité/mapping Harrison, Barton et Raghavachari à OOPLSA Restructurations Interclassement Rapicault et Blay-Fornarino à LMO Automatisation Moore à OOPLSA Identification Demeyer, Ducasse et Nierstrazs à OOPSLA Défaut de Duplication de code Ducasse Marcus Et Maletic à ASE conception Cordy et Dean à CASCON Définitions et identification Travassos à OOPSLA Demsky à OOPSLA Guéhéneuc et Albin- Amiot à TOOLS USA Mantyla, Vanhanen, Lassenius à ICSM Patrons de Définition [23] conception Utilisation, représentation et outillage Albin-Amiot, Cointe et Guéhéneuc à LMO Sunye à ECOOP Agerbo à OOPSLA Génération Macdonald, Szafron à ASE Beck à??? Architecture Framework, évolution Evans et Dickman à OOPSLA Langages de description Garlan et Allen à ICSE Représentation des connaissances Métaprogrammation déclarative MDA Relation entre classes Définition, application Mens à??? Bézivin et Gerbé à ASE Civello à OOPSLA Guéhéneuc et Albin-Amiot à OOPSLA 8

9 5.5 Séparation des préoccupations Tissage Statique Atkinson à APSEC Dynamique Segura-Devillechaise à LMO Implantation Filtres de composition Akçit à LMO Discussions Limitations, application Kienzle et Guerraoui à ECOOP Hannemann et Kiczales à OOPSLA 5.6 Re-conception Analyses Lexicales et statiques Dynamiques Sémantiques Application Correction Rugaber, Shikano et Stirewalt à ASE Evaluation Girba, Ducasse et Lanza à ICSM Fonctionnalités Salah et Mancoridis à ICSM Antoniol et Guéhéneuc à ICSM Migration Ward, Zedan et Hardcastle à ICSM Compréhension Difficultés, théories des programmes 5.7 Divers Visualisation Lanza à LMO Langellier à LMO Lanza et Ducasse à OOPLSA Wu, Sahraoui et Valtchev à APSEC Concurrence Distribution, concurrence et persistance Attali, Caromel et Russo à LMO Composants Composants et middleware (EJB, Beugnard à LMO Jonas) Qualité Définition, métriques, modèles, limitations Test Generation automatique Marinov et Khurshid à ASE Techniques appliquées Analyse formelle de concepts Arévalo à LMO Slicing Krinke à ICSM Lignes de produits Définition, mise en œvre Ziadi, Helouët et Jezequel à LMO Batory, Lopez et Martin à ASE Philosophie Patterns as signs Noble à ECOOP Paradigme orienté-objet Rayside et Campbell à OOPSLA Besoins Process Divers Atkinson à APSEC Grossman et Bergin à CASCON Projet avec Mise en œvre Michlmayr et Senyard à APSEC code source libre 9

10 [33] [2] [53] [1] [28] [35] [15] [5] [48] [45] [36] [25] [9] [21] [22] [16] [30] [47] [46] [4] [29] [53] [55] [8] [11] [12] [17] [27] [41] [49] [50] [14] [18] [20] [24] [26] [32] [40] [44] [52] [3] [34] [56] [7] [42] [31] [39] [37] [6] [10] [13] [38] [43] [51] [54] [19] 10

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