Transcript Java実行履歴からの シーケンス図生成ツール 谷口考治†，石尾隆†，神谷年洋‡， 楠本真二†，井上克郎† †大阪大学大学院情報科学研究科 ‡科学技術振興機構さきがけ 2004/1014 ESS2004 発表の流れ  背景と動機   シーケンス図生成手法     オブジェクト指向プログラムの動作理解 実行履歴の圧縮 圧縮結果からのシーケンス図の作成 ツールの適用実験 まとめ 2004/1014 ESS2004 組み込みソフトウェアとオブジェクト 指向  組み込みソフトウェアの開発においても、オブ ジェクト指向技術が用いられるようになってきて いる    Unified Modeling Language (UML) Java オブジェクト指向プログラム用の支援環境が必 要になってきている  2004/1014 本ツールはオブジェクト指向プログラムの理解支援を 行う ESS2004 オブジェクト指向プログラムの動作 概要  オブジェクト指向プログラム  複数のオブジェクト間で相互にメッセージをやり取 りすることによってプログラムが動作する クラスB B-１ C-１ クラスA A-1 オブジェクト メッセージ クラスC C-２ D-1 クラスD 2004/1014 ESS2004 オブジェクト指向プログラムの理解  オブジェクト指向プログラムの動作理解の問題 点  １つの機能を実現するために、複数のオブジェクトが 協調して動作する   動的に決定する要素が多い   実際にメソッドを実行するオブジェクトが動的に決まる等 メッセージ通信が複雑になる  2004/1014 複数のオブジェクトの動作を追いながら全体を理解しなけれ ばない オブジェクト数が増加するにつれて、メッセージ通信の回数 が増え、より複雑になる ESS2004 シーケンス図による動作理解  UMLのシーケンス図     A-1 B-1 C-1 C-2 D-1 通常は設計時に作成される オブジェクト間の関係を時系 列にそって表現 オブジェクト指向プログラムの 理解に非常に有用 プログラムの動的解析から シーケンス図を自動作成  シーケンス図 プログラムの動作理解を支援 2004/1014 ESS2004 シーケンス図作成手順 解析対象となる機能に対応した入力を決定 実行履歴の取得 1. 2. プログラムを動作させメソッド呼び出しの実行履 歴を取得  実行履歴を解析 3. 繰り返し構造を圧縮  4. シーケンス図生成 2004/1014 ESS2004

Java実行履歴からの
シーケンス図生成ツール
谷口考治†，石尾隆†，神谷年洋‡，
楠本真二†，井上克郎†
†大阪大学大学院情報科学研究科
‡科学技術振興機構さきがけ
2004/1014
ESS2004
1
発表の流れ

背景と動機


シーケンス図生成手法




オブジェクト指向プログラムの動作理解
実行履歴の圧縮
圧縮結果からのシーケンス図の作成
ツールの適用実験
まとめ
2004/1014
ESS2004
2
組み込みソフトウェアとオブジェクト
指向

組み込みソフトウェアの開発においても、オブ
ジェクト指向技術が用いられるようになってきて
いる



Unified Modeling Language (UML)
Java
オブジェクト指向プログラム用の支援環境が必
要になってきている

2004/1014
本ツールはオブジェクト指向プログラムの理解支援を
行う
ESS2004
3
オブジェクト指向プログラムの動作
概要

オブジェクト指向プログラム

複数のオブジェクト間で相互にメッセージをやり取
りすることによってプログラムが動作する
クラスB
B-１
C-１
クラスA
A-1
オブジェクト
メッセージ
クラスC
C-２
D-1
クラスD
2004/1014
ESS2004
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オブジェクト指向プログラムの理解

オブジェクト指向プログラムの動作理解の問題
点

１つの機能を実現するために、複数のオブジェクトが
協調して動作する


動的に決定する要素が多い


実際にメソッドを実行するオブジェクトが動的に決まる等
メッセージ通信が複雑になる

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複数のオブジェクトの動作を追いながら全体を理解しなけれ
ばない
オブジェクト数が増加するにつれて、メッセージ通信の回数
が増え、より複雑になる
ESS2004
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シーケンス図による動作理解

UMLのシーケンス図




A-1
B-1
C-1
C-2
D-1
通常は設計時に作成される
オブジェクト間の関係を時系
列にそって表現
オブジェクト指向プログラムの
理解に非常に有用
プログラムの動的解析から
シーケンス図を自動作成

シーケンス図
プログラムの動作理解を支援
2004/1014
ESS2004
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シーケンス図作成手順
解析対象となる機能に対応した入力を決定
実行履歴の取得
1.
2.
プログラムを動作させメソッド呼び出しの実行履
歴を取得

実行履歴を解析
3.
繰り返し構造を圧縮

4.
シーケンス図生成
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Step2：実行履歴の取得

実行履歴


「メソッドの開始」と「メソッドの終了」の２つのイベント系列
「メソッドの開始」イベントでは以下の情報を記録





メソッドの呼び出しを受けたオブジェクトのID
パッケージ名・クラス名
メソッド名
引数の型
返り値の型

メソッドの終了イベントでは終了記号を記録

実装ではJVMPIを用いて実行履歴を取得
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8
Step3：実行履歴の解析


実行履歴中の繰り返しや再帰的な構造になって
いる部分を発見し、圧縮を行う
展開して元の実行履歴も参照できるようにする

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圧縮結果から任意の部分を展開することで、一部分
についての詳細な実行情報を得られる
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提案する圧縮ルール




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R1 : 同一系列の繰り返し
R2 : 同一クラスの異なるオブジェクトに対しての繰り
返し
R3 : 欠損を含む系列の繰り返し
R4 : 再帰構造
ESS2004
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R１：同一部分系列の繰り返し

実行履歴中の完全に同一な繰り返しを圧縮
B(2).b(){
C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
B(2).b(){
C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
・・・
2004/1014
B(2).b(){
C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
ESS2004
n
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R２：オブジェクトが異なる系列の
繰り返し

オブジェクトのみが異なる繰り返しを圧縮
B(2).b(){
C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
B(5).b(){
C(6).c(){
}
}
D(7).d(){
}
・・・
2004/1014
B(2,5).b(){
C(3,6).c(){
}
}
D(4,7).d(){
}
ESS2004
n
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R３：欠損を含む系列の繰り返し

呼び出し構造の一部が欠けている繰り返しを圧縮
B(2).b(){
C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
B(2).b(){
}
D(4).d(){
}
・・・
2004/1014
B(2).b(){
? C(3).c(){
}
}
D(4).d(){
}
ESS2004
n
13
R4：再帰構造

再帰構造を圧縮

再帰構造全体を簡潔に表現できるように組み替える
A(1).a(){
A(2).a(){
A(3).a(){
B(4).b(){
}
}
B(5).b(){
}
}
B(6).b(){
}
}
2004/1014
A(1,2,3).a(){
recursive A(1,2,3).a(){
}
B(4,5,6).b(){
}
}
ESS2004
14
Step4：シーケンス図の作成

圧縮した実行履歴を元にシーケンス図を
作成

圧縮により、付加された情報をシーケンス図
中に表示

2004/1014
繰り返しになっている部分やその回数など
ESS2004
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A(1).a(){
B(2).b(){
}
B(2).b(){
}
}
A(1).a(){
B(2).b(){
}
}
A[1]
2
B[2]
a()
b()
2
2004/1014
ESS2004
16
A(1).a(){
B(2).b(){
}
B(3).b(){
}
}
A(1).a(){
B(2,3).b(){
2
}
}
A[1]
B[2,3]
a()
b()
2
2004/1014
ESS2004
17
A(1).a(){
B(2).b(){
C(4).c(){
}
}
B(3).b(){
}
}
A(1).a(){
B(2,3).b(){
? C(4).c(){
2
}
}
}
A[1]
B[2,3]
C[4]
a()
b()
? c()
2
2004/1014
ESS2004
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A(1).a(){
A(1).a(){
B(2).b(){
}
}
B(2).b(){
}
}
A(1).a(){
recursive A(1).a(){
}
B(2).b(){
}
}
A[1]
B[2]
a()
rec a()
rec a()
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b()
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ツールの適用実験

実験内容

次の４つのプログラムの各機能から実行履歴を取得

jEdit：テキストエディタ


Gemini：コードクローン分析ツール


2004/1014
実行履歴の読み込み、表示、R２の実行
各実行履歴に対してＲ４→Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３の順序で圧縮ルールを適用


日にち指定、スケジュール記述
LogCompactor：本ツールの実行履歴圧縮部


ファイル指定、クローン解析、クローン情報表示
Scheduler：スケジュール管理ツール


テキストファイルの読み込み
それぞれのルールを適用して、実行系列の圧縮率を評価
圧縮結果からシーケンス図を作成
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圧縮結果
jEdit
250,000
228,764
Gemini
250,000
217,351
200,000
208,360
150,000
150,000
100,000
100,000
50,000
50,000
57,365
16,889
16,510
0
圧縮前
R4
R１
R2
0
R3
圧縮前
Scheduler
5,000
4,500
4,000
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
205,483
200,000
178,128
4,398
R4
R１
1,954
1,762
R2
R3
208
105
R2
R3
LogCompactor
14,000
4,398
3,995
12,000
11,994
10,000
8,874
8,426
8,000
6,000
4,000
238
147
2,000
0
圧縮前
2004/1014
R4
R１
R2
圧縮前
R3
ESS2004
R4
R１
21
Schedulerの実行履歴から作成したシーケンス図
2004/1014
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まとめ

オブジェクト指向プログラムの理解支援として、
動的解析情報からシーケンス図を作成する手
法を提案し、ツールの作成を行った


2004/1014
提案した実行履歴圧縮手法により実行履歴の大
部分を圧縮
圧縮後の実行履歴からシーケンス図を作成
ESS2004
23

終わり
2004/1014
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24
2004/1014
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25
設計時にはない部分
設計時にはあったが
実装したツールでは
表示されなかった部分
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26
private Date date;
シーケンス図の比較

public Date getDate() {
return date;
}
単純なgetterメソッド
設計時のシーケンス図と生成したシーケンス図との比較



ほぼ同様のシーケンスが描画できている
設計時には書かれていないが、実装時に付け足されたメソッド呼
び出しも描画した
メンバ変数をreturnするのみの単純なgetterメソッドが描画でき
なかった


2004/1014
メソッド呼び出しイベントがプロファイラに通知されない
ＶＭかJVMPIの問題
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