- притаманні певному документу технології - структура документу, типи представлень, які складають вміст документу.

У розділі розглянуто існуючі методи редокументування ПЗ - структурне редокументування та редокументування на основі Web-технологій. Обидва методи спрямовані на вирішення задачі автоматизації лише окремих аспектів успадкованого ПЗ і не враховують особливості застосування результатів редокументування під час реінженерії успадкованого ПЗ, а саме вимог технології розроблення, яка застосовуватиметься при прямій інженерії. Так, наприклад, структурне редокументування стосується відновлення представлень архітектури ПЗ засобами зворотної інженерії і формування на їх основі документації. Редокументування на основі Web-технологій забезпечує автоматизоване створення гіпертекстових анотацій до об'єктно-орієнтованого вихідного коду.

У другому розділі дисертації розглянуто запропонований метод редокументування успадкованого ПЗ.

При розробці методу використовується підхід MDD - модельно-керована розробка ПЗ, сутність якого полягає у представленні розробки ПЗ як перетворення узгоджених моделей, описуючих ПЗ на різних рівнях абстракції. Для застосування підходу в реалізації методу досліджено концепцію документа ПЗ та його складові з точки зору редокументування на рівнях загальної концепції документу ПЗ, вимог технологій розроблення, вимог до певного документу обраної технології, на основі чого побудовано модель документу ПЗ , мета-модель документу технологій розробки , модель документу технології розробки і відповідні перетворення вказаних моделей.

Модель документа ПЗ описує складові документа ПЗ з урахуванням редокументування незалежно від вимог технологій розроблення.

Вміст документа надається множиною , де - інформаційний елемент документа (ІЕД) - логічно завершений інкапсульований елемент, який містить інформацію про частини ПЗ або ПЗ у цілому. Під час редокументування ІЕД формуються шляхом включення до них представлень ПЗ, одержаних за допомогою зворотної інженерії, прикладами яких є перелік вимог, діаграми варіантів використання, компонентів і класів, опис класу, форми інтерфейсу користувача, схема бази даних. Представлення має значення (текст, рисунок, таблиця, діаграма, анімація або звук) і характеризується властивостями (тип, нотація, фізичне розташування). Відповідність множин ІЕД і представлень документу можна представити як матрицю , де - кількість елементів множини , - кількість елементів множини , , 1 - означає, що відповідає , 0 - якщо не відповідає. ІЕД, окрім представлення, може включати пояснення , яке має тільки текстове значення , наприклад, примітка, підпис таблиці або рисунка. Отже, для має місце:

.

Структура документу - є дерево , де - множина структурних елементів документації (СЕД), - множина ребер, відображаючих відношення ієрархічної упорядкованості між СЕД. Множину можна розглядати як об'єднання трьох неперетинних підмножин СЕД: змістовних (), ідентифікаційних () та службових (). Змістовні та службові СЕД можуть містити вкладені СЕД, порядок розташування яких визначається списком ребер. Наприклад, для кореневого СЕД дерева список ребер має вигляд:

.

Між елементами множин і визначена відповідність : якщо , то йому відповідає . Відповідністьвизначена для будь-якого елемента з множини і являється відображенням .

Змістовний СЕД має текстове значення , яке є заголовком. Також йому відповідають ІЕД та/або змістовні СЕД. Отже, для має місце:

,

де ; - -ий елемент множини , вкладений в її -ий елемент; - -ий елемент множини , вкладений в -ий елемент множини .

Службовий СЭД має текстове значення , яке є заголовком. Також йому відповідають або змістовні СЕД, або ІЕД. Отже, для має місце:

,

де , - -ий елемент множини , вкладений в -ий елемент множини , - -ий елемент множини , вкладений в -ий елемент множини .

Ідентифікаційний СЕД містить лише значення , йому не поставлено у відповідність жодного елементу.

Мета-модель документа технологій розроблення ПЗ побудована на основі моделі документа ПО та вимог до документу, загальних для технологій розроблення, (де - вимоги i-ої технології). Мета-модель в процесі перетворення параметризується за трьома складовими документа: вмістом, структурою, формою представлення, на основі відповідних вимог , , . Параметрами виступають нотація представлень , частина графа , визначена для множин ідентифікаційних та службових СЕД, (де ) і правила форматування . Отже, параметризована мета-модель має вигляд .

Модель документа технології розроблення ПЗ побудована на основі моделі та вимог . Модель в процесі перетворення параметризується за двома складовими документа: вмістом і структурою, на основі відповідних вимог , . Параметрами виступають множина типів представлень , множина пояснень , частина графа , визначена для змістовних СЕД : (де ), матриця для відповідності множин і та відображення .

Таким чином, враховуючи параметризацію мета-моделі , модель має вигляд: .

Реінженерія ПЗ включає два типи процесів - зворотної і прямої інженерії. Процеси зворотної інженерії забезпечують відновлення інформації про успадковане ПЗ. Процеси прямої інженерії - це процеси технології розроблення ПЗ, а документація, яка створюється під час редокументування і використовується в прямій інженерії, має відповідати вимогам технології розроблення. Тому сутність запропонованого методу полягає у створенні документації успадкованого ПЗ у відповідності до вимог технології розроблення, обраної для прямої інженерії, з формуванням вмісту документів із застосуванням результатів зворотної інженерії (рис.2)

«Глибина» проведення реверсивної інженерії успадкованого ПЗ залежить від фази, з якої починається пряма інженерія. Оскільки кожна фаза прямої інженерії спирається на документи попередньої фази, то при редокументуванні необхідно створити документи фази, яка є попередньою для тої, з якої починається пряма інженерія. Таким чином, процес редокументуванння у розглянутому методі визначається обраною технологією розробки ПЗ і фазою, починаючи з якої передбачається проводити подальшу його розробку (рис.3).

Редокументування згідно з методом і MDD є процесом створення множини документів успадкованого ПЗ шляхом перетворення моделей документів з формуванням їх вмісту на основі множини представлень успадкованого ПЗ. Перетворення моделей керується двома параметрами - обраною технологією розроблення і фазою . Отже, .

Реалізація методу редокументування потребує виконання наступних перетворень:

- моделі документа ПЗ у мета-модель документа технологій розроблення ПЗ шляхом конкретизації з урахуванням загальних вимог технологій розроблення . Отримана модель описується на мові UML ;

- мета-моделі у модель документа технології розроблення ПЗ шляхом конкретизації з урахуванням вимог обраної технології розроблення ;

- моделі у метаописи документів обраної технології розроблення шляхом підстановки у параметри фактичних значень, які визначаються вимогами до -го документу. Засобом побудови метаописів є спеціально розроблена шляхом розширення мови XML мова Redocumentation Document Description Language (RDDL).

Останній крок реалізації методу - створення документів успадкованого ПЗ як екземплярів метаописів (рис.4). Необхідні метаописи обираються з множини на основі керуючих параметрів - значення (технологія) та (фаза). При створенні документа значення пар властивостей (, ) в метаописі заміщуються на представлення, з множини з відповідними значеннями властивостей (, ).

У третьому розділі розглянуто архітектуру засобів, що автоматизують застосування запропонованого в дисертаційній роботі методу редокументування успадкованого ПЗ (рис.5). Розроблені засоби відносяться до CARSE та виконують такі функції: підготовка метаописів документів для редокументування , підготовка представлень успадкованого ПЗ, створення документів .

Інтерфейс експерта забезпечує взаємодію експерта із засобами редокументування у діалоговому режимі. Підсистема керування оброблює запити, які надходять від інтерфейсу експерта, і забезпечує узгоджену роботу засобів редокументування. Редактор метаописів документів виконує наступні функції: створення і редагування метаописів документів на мові RDDL, перевірку правильності метаописів за допомогою XSD-схеми. Менеджер видобування представлень забезпечує підготовку представлень успадкованого ПЗ шляхом опису їх властивостей у дескрипторах на спеціально розробленій мові Redocumentation View Description Language (RVDL), яка є розширенням мови XML (рис.6). Представлення зберігаються у сховищі в текстовому або графічному форматі спільно з їх дескрипторами.

Генератор документів реалізує останній крок реалізації методу редокументування - створення документів успадкованого ПЗ . Генератор побудовано за архітектурним стилем «канал-фільтр», згідно з яким обробка метаопису здійснюється трьома послідовними фільтрами (рис.5). Особливість генератора полягає у попередній генерації документа у проміжному форматі, який далі може бути перетворений у будь-який кінцевий формат за допомогою спеціальних перетворювачів.

Довідники призначені для зберігання довідкової інформації про назви документів, фаз і технологій, типи представлень та їх нотації, стилі зовнішнього оформлення документів (рис.7).

Сховище метаописів документів - це каталог файлової системи з файлами метаописів документів. Сховище представлень - це каталог файлової системи з вкладеною структурою каталогів кожного проекту, які містять файли представлень та їх дескриптори.

У четвертому розділі описується практичне застосування запропонованого методу і засобів редокументування для створення документації під час проведення реінженерії програмно-апаратного комплексу виготовлення документів державного зразка. Створювана документація ПЗ мала відповідати вимогам технології розробки RUP. Для проведення редокументування замовником було надано існуючу документацію успадкованого ПЗ, оформлену відповідно до ГОСТ 19-ої серії, програмні модулі (біля 15000 рядків коду на мові Object Pascal) та базу даних (60 відношень у форматі InterBase).

Практичне редокументування проводилось для фази «Уточнення плану» технології RUP. Додатково для перевірки працездатності методу і засобів проводилось експериментальне редокументування ПЗ для фаз «Початок», «Конструювання», «Перехід» технології RUP і фаз «Стратегія», «Аналіз», «Проектування», «Реалізація», «Впровадження» технології CDM.

Для створення представлень ПЗ використовувались два способи:

- експертний - шляхом ручного аналізу вхідних документів успадкованого ПЗ;

- автоматизований - з використанням наступних засобів зворотної інженерії: IBM Rational Rose (засіб візуального моделювання), Ensemble Rose Delphi Link 3 (програмний модуль інтеграції моделей IBM Rational Rose з середовищем розроблення Delphi), IBDataWorks (засбі фірми SoftMosis для моделювання БД під SQL-серверами InterBase и Firebird).

Для аналізу результатів редокументування побудовані метрики за методом GQM. Мету сформульовано таким чином: „Перевірити працездатність методу і засобів редокументування, орієнтованих на технологію розроблення”. Питання , на які мають бути отримані відповіді при аналізі, такі: „Який обсяг документації технології розроблення створено?”, „Який ступінь відновлення документації?”, „Який ступінь автоматизації редокументування?”. Для відповіді на перше питання запропоновані такі метрики : кількість відновлених документів (КВД), кількість відновлених СЕД (КВСЕД), кількість відновлених представлень (КВП). Для відповіді на друге питання запропоновані такі метрики: відсоток відновлених документів (ВВД), відсоток відновлених СЕД (ВВСЕД), відсоток відновлених представлень (ВВП). Для відповіді на третє питання запропоновані такі метрики: відсоток автоматично відновлених документів (ВАВД), відсоток автоматично відновлених СЕД (ВАВСЕД).

Значення метрик обсягу документації, яка отримана в результаті редокументування, розподілені по фазах розроблення в цілому і за проектом, наведено на рис. 8.

Значення відсоткових метрик, які характеризують ступінь відновлення документації, показують, що відновлені всі необхідні документи та СЕД обох технологій розроблення (рис.9). Відсоток відновлення представлень (ВВП) для технології RUP склав 64%, а для технології CDM - 50%, та був досягнутий за рахунок автоматичного та експертного виділення представлень з успадкованого ПЗ.

Значення метрик, які характеризують ступінь автоматизації редокументування, показують, що 100% документів та їх СЕД створено автоматично. Це обумовлено розробленим підходом до генерації документів та їх структур - створюються всі документи, для яких є метаописи. Відсоток автоматично відновлених представлень (ВАВП) складає менше 10 %, що обумовлено обмеженими можливостями використаних засобів зворотної інженерії в умовах цього проекту: успадковане ПЗ розроблено на об'єктно-орієнтованої мові з використанням структурного підходу. Найбільший відсоток автоматично відновлених представлень припадає на документи фаз «Уточнення плану» та «Конструювання», які містять представлення, що відбивають вихідний код програм, наприклад, діаграму класів або діаграма компонентів. Такі представлення відновлені засобами зворотної інженерії.

Висновки

Дисертаційна робота є теоретично обґрунтованим дослідженням, містить узагальнення й практичні рішення важливої науково-технічної задачі, сутність якої полягає в розробці методу та засобів редокументування успадкованого ПЗ. Метод призначений для застосування при реінженерії ПЗ та дозволяє створювати при зворотній інженерії документацію успадкованого ПЗ, яка відповідає вимогам технології розроблення, яка застосовується при прямій інженерії. Застосування методу забезпечується засобами, які розроблено і реалізовано в дисертації.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають у наступному:

1. Проведено аналіз задачі редокументування успадкованого ПЗ, як однієї із складових реінженерії. Обґрунтовано актуальність вирішення цієї задачі шляхом створення документації успадкованого ПЗ за результатами зворотної інженерії з урахуванням вимог технології розроблення нового ПЗ, що дозволяє уникнути зайвих витрат на документальне забезпечення початку процесів прямої інженерії.

2. Вперше запропоновано метод редокументування, призначений для застосування під час реінженерії успадкованого ПЗ, сутність якого полягає у створенні документів успадкованого ПЗ у відповідності до вимог технології розроблення, обраної для прямої інженерії, з формуванням вмісту документів із застосуванням результатів зворотної інженерії. Цей метод, на відміну від існуючих, розглядає редокументування в контексті реінженерії та визначається як процес створення для успадкованого ПЗ документів, які відповідають певним вимогам технології розроблення щодо вмісту, структури та форми представлення.

3. Проведено аналіз структури і змісту документів технологій розроблення ПЗ -- RUP, MSF, CDM та визначено загальні характеристики документації, що дозволило застосувати підхід модельно-керованої розробки (MDD) для реалізації запропонованого методу.

4. Реалізовано метод згідно з MDD послідовним перетворенням моделі документа ПЗ, мета-моделі документа технологій, моделі документа технології, що дозволило створювати документи успадкованого ПЗ на основі їх метаописів, представлень та керуючих параметрів (технологія, фаза).

5. Розроблено та реалізовано архітектуру засобів редокументування, базуючись на архітектурному стилі „труба-фільтр”, які, на відміну від існуючих, створюють документи на основі їх моделей, описаних на спеціально розробленій мові RDDL, яка є розширенням XML для редокументування.

6. Проведено практичне редокументування ПЗ програмно-апаратного комплексу виготовлення документів державного зразка та експеримент за розробленими у дисертації методом і засобами. Використовуючи метрики, побудовані за методом GQM, проаналізовано результати редокументування і доведено працездатність методу.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сидоров М.О. Реинженерия проектов программного обеспечения / М.О. Сидоров, В.А. Хоменко, О.А. Авраменко // Проблемы программирования; НАН України. - 2006. - № 2,3. -- С. 31-38.

2. Авраменко О.А. Архітектура засобів редокументування успадкованого програмного забезпечення / О.А. Авраменко // Вісник НАУ: Науковий журнал. - 2007.- № 3-4 (33). - С. 58-62.

3. Авраменко Е.А. Средство редокументирования наследуемого программного обеспечения / Е.А. Авраменко // Вісник Національного технічного університету України „КПІ”. Серія „Інформатика, управління та обчислювальна техніка”. - № 47. - 2007. - С.100-107.

4. Авраменко О.А. Редокументирование программного обеспечения / О.А. Авраменко, В.А. Хоменко // Проблеми транспорту: Збірник наукових праць: - К.: НТУ, 2008. - Вип. 5. - С. 37-42.

5. Авраменко Е.А. Генерация и обработка представлений документов программного обеспечения на основе стилей / Е.А. Авраменко, Ю.Н. Безкоровайная // Матеріали конференції аспірантів і студентів ”Інженерія програмного забезпечення 2007”. - К.: НАУ, 2007. - С.6.

6. Авраменко О.А. Моделі редокументування програмного забезпечення / О.А. Авраменко, Є.Я. Бондаренко // Матеріали конференції аспірантів і студентів ”Інженерія програмного забезпечення 2007”. - К.: НАУ, 2007. - С.7.

7. Авраменко О.А. Применение архитектурных стилей для обратной инженерии программного обеспечения / О.А. Авраменко // Тези до конференції аспірантів і студентів ”Інженерія програмного забезпечення 2006”. - К.: НАУ, 2006. - С. 41.

АНОТАЦІЯ

Авраменко О.А. Метод та засоби редокументування успадкованого програмного забезпечення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 01.05.03 - Математичне та програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. - Національний авіаційний університет, Київ, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці методу та засобів редокументування успадкованого програмного забезпечення (ПЗ).

Редокументування застосовується при реінженерії успадкованого ПЗ, коли інформація про ПЗ загублена, є неповною, неточною або неструктурованою. Запропоновано метод редокументування, сутність якого полягає у створенні документів у відповідності до вимог технології розроблення, обраної для прямої інженерії, з формуванням вмісту документів із застосуванням результатів зворотної інженерії. Метод реалізовано на основі модельно-керованого підходу; побудовано моделі документа на рівнях загальної концепції документу ПЗ, вимог технологій розроблення, вимог до певного документа обраної технології; розроблено відповідні перетворення вказаних моделей, які керуються обраною технологією розроблення і фазою життєвого циклу. Розроблено архітектуру засобів, які забезпечують реалізацію запропонованого методу, та перевірено її працездатність.

Ключові слова: успадковане програмне забезпечення, реінженерія, редокументування, технологія розроблення, фаза життєвого циклу, документ, модельно-керований підхід, модель документа

АННОТАЦИЯ

Авраменко Е.А. Метод и средства редокументирования наследуемого программного обеспечения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.05.03 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и систем. - Национальный авиационнный университет, Киев, 2008.

Диссертационная работа посвящена разработке метода и средств редокументирования наследуемого программного обеспечения (ПО).

Редокументирование применяется при реинженерии наследуемого ПО, когда информация о нем утеряна, неполная, неточная или неструктурированая. Предложен метод редокументирования, сущность которого заключается в создании документов в соответствии с требованиями технологии разработки, выбранной для прямой инженерии, формируя содержимое документов с применением результатов обратной инженерии.

Метод реализован на основе модельно-управляемого подхода; построены модели документа на уровнях общей концепции документа ПО, требований технологий разработки, требований к определенному документу выбранной технологии; разработаны соответствующие преобразования указанных моделей, которые управляются выбранной технологией разработки и фазой жизненного цикла. Разработана архитектура средств, которые обеспечивают реализацию предложенного метода, и проверено ее работоспособность.

Ключевые слова: наследуемое программное обеспечение, реинженерия, редокументирование, технология разработки, фаза жизненного цикла, документ, модельно-управляемый подход, модель документа

ABSTRACT

Elena A. Avramenko. The Method and Facilities of Legacy Software Redocumentation. - Manuscript.

Dissertation for a candidate's degree on technical science by specialty 01.05.03 - Mathematical and software of the computing machines and systems. - National Aviation University, Kyiv, Ukraine, 2008.

The dissertation is devoted to development of method and software of legacy software redocumentation.

Redocumentation is used during the reengineering of legacy software, when information about it is lost, incomplete, incorrect or unstructured.

The method of redocumentation is offered, essence of which consists in creation of documents in accordance with the requirements of a development technology, chosen for the forward engineering, forming content of documents with the use of results of the reverse engineering.

A method is realized on the basis of model-driven development. The models of document are built by the levels of general conception of software document, requirements of development technologies, and requirements to the certain document of the chosen technology. The proper transformations of the given models which are managed the chosen development technology and a phase of life cycle are developed. Architecture of software that realized of the offered method is developed and tested.

Key words: legacy software, reengineering, redocumentation, development technology, phase of life cycle, document, model-driven development, model of document.

Страницы: 1, 2