Identification of behavioral and creational design patterns through dynamic analysis

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Génération efficace de graphes d’appels dynamiques complets

Analyser le code permet de vérifier ses fonctionnalités, détecter des bogues ou améliorer sa performance. L’analyse du code peut être statique ou dynamique. Des approches combinants les deux analyses sont plus appropriées pour les applications de taille industrielle où l’utilisation individuelle de chaque approche ne peut fournir les résultats souhaités. Les approches combinées appliquent l’analyse dynamique pour déterminer les portions à problèmes dans le code et effectuent par la suite une analyse statique concentrée sur les parties identifiées. Toutefois les outils d’analyse dynamique existants génèrent des données imprécises ou incomplètes, ou aboutissent en un ralentissement inacceptable du temps d’exécution. Lors de ce travail, nous nous intéressons à la génération de graphes d’appels dynamiques complets ainsi que d’autres informations nécessaires à la détection des portions à problèmes dans le code. Pour ceci, nous faisons usage de la technique d’instrumentation dynamique du bytecode Java pour extraire l’information sur les sites d’appels, les sites de création d’objets et construire le graphe d’appel dynamique du programme. Nous démontrons qu’il est possible de profiler dynamiquement une exécution complète d’une application à temps d’exécution non triviale, et d’extraire la totalité de l’information à un coup raisonnable. Des mesures de performance de notre profileur sur trois séries de benchmarks à charges de travail diverses nous ont permis de constater que la moyenne du coût de profilage se situe entre 2.01 et 6.42. Notre outil de génération de graphes dynamiques complets, nommé dyko, constitue également une plateforme extensible pour l’ajout de nouvelles approches d’instrumentation. Nous avons testé une nouvelle technique d’instrumentation des sites de création d’objets qui consiste à adapter les modifications apportées par l’instrumentation au bytecode de chaque méthode. Nous avons aussi testé l’impact de la résolution des sites d’appels sur la performance générale du profileur.

Identification d’une architecture à base de composants dans une application orientée objets à l’aide d’une analyse dynamique

Un système, décrit avec un grand nombre d'éléments fortement interdépendants, est complexe, difficile à comprendre et à maintenir. Ainsi, une application orientée objet est souvent complexe, car elle contient des centaines de classes avec de nombreuses dépendances plus ou moins explicites. Une même application, utilisant le paradigme composant, contiendrait un plus petit nombre d'éléments, faiblement couplés entre eux et avec des interdépendances clairement définies. Ceci est dû au fait que le paradigme composant fournit une bonne représentation de haut niveau des systèmes complexes. Ainsi, ce paradigme peut être utilisé comme "espace de projection" des systèmes orientés objets. Une telle projection peut faciliter l'étape de compréhension d'un système, un pré-requis nécessaire avant toute activité de maintenance et/ou d'évolution. De plus, il est possible d'utiliser cette représentation, comme un modèle pour effectuer une restructuration complète d'une application orientée objets opérationnelle vers une application équivalente à base de composants tout aussi opérationnelle. Ainsi, La nouvelle application bénéficiant ainsi, de toutes les bonnes propriétés associées au paradigme composants. L'objectif de ma thèse est de proposer une méthode semi-automatique pour identifier une architecture à base de composants dans une application orientée objets. Cette architecture doit, non seulement aider à la compréhension de l'application originale, mais aussi simplifier la projection de cette dernière dans un modèle concret de composant. L'identification d'une architecture à base de composants est réalisée en trois grandes étapes: i) obtention des données nécessaires au processus d'identification. Elles correspondent aux dépendances entre les classes et sont obtenues avec une analyse dynamique de l'application cible. ii) identification des composants. Trois méthodes ont été explorées. La première utilise un treillis de Galois, la seconde deux méta-heuristiques et la dernière une méta-heuristique multi-objective. iii) identification de l'architecture à base de composants de l'application cible. Cela est fait en identifiant les interfaces requises et fournis pour chaque composant. Afin de valider ce processus d'identification, ainsi que les différents choix faits durant son développement, j'ai réalisé différentes études de cas. Enfin, je montre la faisabilité de la projection de l'architecture à base de composants identifiée vers un modèle concret de composants.

Technique de visualisation pour l’identification de l’usage excessif d’objets temporaires dans les traces d’exécution

De nos jours, les applications de grande taille sont développées à l’aide de nom- breux cadres d’applications (frameworks) et intergiciels (middleware). L’utilisation ex- cessive d’objets temporaires est un problème de performance commun à ces applications. Ce problème est appelé “object churn”. Identifier et comprendre des sources d’“object churn” est une tâche difficile et laborieuse, en dépit des récentes avancées dans les tech- niques d’analyse automatiques. Nous présentons une approche visuelle interactive conçue pour aider les développeurs à explorer rapidement et intuitivement le comportement de leurs applications afin de trouver les sources d’“object churn”. Nous avons implémenté cette technique dans Vasco, une nouvelle plate-forme flexible. Vasco se concentre sur trois principaux axes de con- ception. Premièrement, les données à visualiser sont récupérées dans les traces d’exécu- tion et analysées afin de calculer et de garder seulement celles nécessaires à la recherche des sources d’“object churn”. Ainsi, des programmes de grande taille peuvent être vi- sualisés tout en gardant une représentation claire et compréhensible. Deuxièmement, l’utilisation d’une représentation intuitive permet de minimiser l’effort cognitif requis par la tâche de visualisation. Finalement, la fluidité des transitions et interactions permet aux utilisateurs de garder des informations sur les actions accomplies. Nous démontrons l’efficacité de l’approche par l’identification de sources d’“object churn” dans trois ap- plications utilisant intensivement des cadres d’applications framework-intensive, inclu- ant un système commercial.

Des jeux de hasard et d'argent en détention? L'état de la situation dans les pénitenciers fédéraux du Québec

À la base, les jeux de hasard et d’argent (JHA) se révèlent pour la grande majorité des gens une activité ludique agréable. On les associe effectivement aux loisirs, puisqu’ils répondent pratiquement aux mêmes besoins, dont la curiosité, le divertissement, la détente, la socialisation et la reconnaissance (Chevalier, 2003; Chevalier & Papineau, 2007; Paradis & Courteau, 2003). En contrepartie, ils constituent tout de même un risque d’excès. Bien que personne ne soit vraiment à l’abri de la dépendance, les écrits scientifiques montrent que certains groupes se révèlent particulièrement à risque. Avec les personnes qui souffrent de troubles mentaux et toxicomaniaques (Walters, 1997), la population correctionnelle se trouve parmi les individus les plus susceptibles de présenter des problèmes liés au jeu pathologique (Abbott, McKenna, & Giles, 2005; Ashcroft, Daniels, & Hart, 2004; Lahn, 2005). Or, si plusieurs études informent sur les habitudes de jeu précarcérales des hommes condamnés à l’emprisonnement, peu renseignent sur ce qu’il advient de cette pratique à l’intérieur des établissements de détention. Malgré une interdiction formelle des services correctionnels, on reconnaît pourtant la présence des JHA en prison (Abbott et al., 2005; Lahn & Grabosky, 2003; Nixon, Leigh, & Grabosky, 2006; Williams, Royston, & Hagen, 2005; Lahn, 2005). Cependant, la plupart des études se contentent trop souvent de dresser un portrait purement descriptif des types de jeux et des formes de mises. Une meilleure compréhension de cette pratique intra-muros se révèle essentielle, ne serait-ce que si l’on tient compte de la proportion non négligeable de détenus aux prises avec une telle dépendance. Cette thèse entend donc améliorer la compréhension de cette pratique dans les établissements de détention fédéraux du Québec, en se basant sur l’opinion et l’expérience de 51 hommes qui y sont incarcérés. Des entrevues qualitatives en français ont été effectuées avec des détenus québécois de plus de 18 ans, purgeant une peine d’emprisonnement minimale de vingt-quatre mois. Les résultats obtenus suite à des analyses thématiques sont répartis dans trois articles scientifiques. Le premier article décrit le déroulement des JHA intra-muros et analyse l’influence du milieu carcéral sur l’accès à ces activités et leur signification. Contrairement à nos attentes, le règlement interdisant les paris ne s’avère pas un obstacle central à leur pratique. Des éléments liés au contexte correctionnel et à la sentence en restreignent davantage la participation. La disponibilité et les bienfaits habituellement retirés des JHA, comme le plaisir et l’excitation, s’avèrent beaucoup plus limités que ce que ces activités offrent habituellement dans la société libre. Le second article étudie les conséquences potentielles des JHA, de même que la façon dont les détenus y réagissent. À la base, le seul fait que ces activités impliquent obligatoirement un échange d’argent, de biens de valeur ou de services rendus engendre pour tous les joueurs un risque de contracter des dettes. Une analyse dynamique montre que certaines frictions se développent autour des JHA, qui s’expliquent toutefois mieux par les caractéristiques du milieu carcéral. Le dernier article aborde les motifs qui justifient la participation ou non de la population correctionnelle à des JHA durant leur incarcération. Il tient compte des habitudes de jeu au cours des douze mois qui ont précédé la détention, soit des non-joueurs, des joueurs récréatifs et des joueurs problématiques. Pour la plupart des détenus, les JHA servent d’alternative ludique à l’ennui, mais certains les utilisent également dans le but de s’intégrer, voire indirectement de se protéger. Fait encore plus intéressant, malgré la présence de joueurs dépendants parmi les hommes interviewés, aucune des motivations généralement associées au jeu pathologique n’a été rapportée pour justifier la pratique des JHA en prison. En somme, les JHA demeurent généralement sans conséquence dans les établissements de détention québécois, puisque très peu de détenus semblent dépasser leurs limites et s’endetter. Les conflits entourant ces activités apparaissent surtout sous forme de querelles, suite à des doutes sur l’intégrité d’un joueur ou une défaite non assumée. Les événements violents, comme des règlements de compte, faisant suite à des dettes impayées se révèlent exceptionnels. Les résultats de cette thèse montrent également que certains joueurs pathologiques, malgré l’opportunité de s’adonner à des JHA, s’abstiennent ou cessent de miser au cours de leur incarcération. Ces dernières données permettent de réfléchir sur le concept de dépendance et sur les éléments prometteurs pour le traitement des joueurs problématiques incarcérés.

Rétro ingénierie des modèles d’objets dynamiques pour JavaScript

La compréhension des objets dans les programmes orientés objet est une tâche impor- tante à la compréhension du code. JavaScript (JS) est un langage orienté-objet dyna- mique, et son dynamisme rend la compréhension du code source très difficile. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à l’analyse des objets pour les programmes JS. Notre approche construit de façon automatique un graphe d’objets inspiré du diagramme de classes d’UML à partir d’une exécution concrète d’un programme JS. Le graphe résul- tant montre la structure des objets ainsi que les interactions entre eux. Notre approche utilise une transformation du code source afin de produire cette in- formation au cours de l’exécution. Cette transformation permet de recueillir de l’infor- mation complète au sujet des objets crées ainsi que d’intercepter toutes les modifications de ces objets. À partir de cette information, nous appliquons plusieurs abstractions qui visent à produire une représentation des objets plus compacte et intuitive. Cette approche est implémentée dans l’outil JSTI. Afin d’évaluer l’utilité de l’approche, nous avons mesuré sa performance ainsi que le degré de réduction dû aux abstractions. Nous avons utilisé les dix programmes de réfé- rence de V8 pour cette comparaison. Les résultats montrent que JSTI est assez efficace pour être utilisé en pratique, avec un ralentissement moyen de 14x. De plus, pour 9 des 10 programmes, les graphes sont suffisamment compacts pour être visualisés. Nous avons aussi validé l’approche de façon qualitative en inspectant manuellement les graphes gé- nérés. Ces graphes correspondent généralement très bien au résultat attendu. Mots clés: Analyse de programmes, analyse dynamique, JavaScript, profilage.

Contraintes et conditions d’émergence de l’engagement des jeunes en situation de marginalité

Cette recherche doctorale vise à comprendre et interpréter les conditions d’émergence d’un engagement chez des jeunes en situation de marginalité. Des études ont montré que cette situation peut-être un frein important à l’engagement, en raison d’un manque de ressources personnelles, organisationnelles, ou culturelles. Généralement, on a tendance à insister sur le fait que « les jeunes » ne veulent plus militer. Pourtant, d’importantes actions collectives (mouvements étudiants ou communautaires) ou initiatives citoyennes personnelles (écriture de blogues ou signature de pétitions) viennent contredire cette affirmation. En fait, certaines prises de position, dans la sphère privée notamment, échappent à toute analyse classique et sont prises pour un non-engagement, de l’individualisme voire de l’apathie. À partir d’une approche qualitative, exploratoire et interprétative, le dispositif méthodologique de cette thèse privilégie l’observation participante et les entretiens de groupe afin de recueillir le point de vue des jeunes et d’observer un certain nombre d’actions collectives. C’est par le truchement d’organismes communautaires de jeunesse (OCJ) montréalais qu’une centaine de jeunes ont été rencontrés, de septembre 2010 à décembre 2011. L’analyse itérative du corpus de données s’est inspirée des principes de la théorisation ancrée (grounded theory). Un premier niveau d’analyse descriptive a permis de mettre en exergue les contraintes et les conditions d’émergence de l’engagement ainsi que les performances des jeunes en situation de marginalité. Les différentes formes d’engagement ont ensuite été explorées puis mises en perspective dans différents espaces : « original », « intermédiaire » et « négatif ». L’espace original correspond, dans cette thèse, aux moyens d’actions traditionnels (vote, militantisme politique). Nos résultats montrent que le positionnement des jeunes dans ce cadre est très tranché. En fait, non seulement ces modes d’actions émergent rarement mais, s’ils existent, sont le plus souvent soutenus par des intervenants. Dans un autre espace, les jeunes développent parfois des postures particulières, plus radicales ou, au contraire, des postures de retrait, de non-engagement. Cela se rapporte à ce qu’il conviendrait d’appeler l’espace négatif. Dans ce cas, les contraintes de la situation de marginalité poussent certains jeunes à mettre à distance l’engagement et à se situer aux marges des espaces de participation. L’opposition à toutes formes traditionnelles d’engagement amène des jeunes à envisager des moyens d’action plus radicaux que l’on peut également circonscrire dans cet espace négatif. On trouve au final une tout autre dynamique selon laquelle des jeunes prennent position au sein de ce que l’on a appelé l’espace intermédiaire. Les territoires et les modes d’action sont alors aussi éclectiques que la rue, l’entourage personnel, ou la création artistique underground. Si les rapports à l’engagement des jeunes rencontrés sont complexes, parfois ambivalents, ils révèlent toutefois la recherche d’une alternative, la construction de modes d’action particuliers. Une analyse dynamique des contraintes et des conditions d’émergence de l’engagement des jeunes en difficulté montre que leurs prises de position dépassent la simple dialectique engagement/non-engagement. Ainsi, ce que l’on pourrait appeler un « alter-engagement » se dessine à travers les prises de position de ces jeunes, particulièrement au sein de l’espace intermédiaire. Ce concept est développé pour mettre en évidence les formes d’engagement plus intimes, plus communautaires ou plus artistiques. L’alter-engagement se définit alors comme une forme de prise de position critique, impolitique, en réaction à la fois à l’engagement traditionnel, à une posture de retrait et à une posture plus radicale.

Dérivation de diagrammes de séquence UML compactes à partir de traces d’exécution en se basant des heuristiques.

Nous proposons une approche d’extraction des diagrammes de séquence à partir de programmes orientés objets en combinant l’analyse statique et dynamique. Notre objectif est d’extraire des diagrammes compacts mais contenant le plus d’informations possible pour faciliter la compréhension du comportement d’un programme. Pour cette finalité, nous avons défini un ensemble d’heuristiques pour filtrer les événements d’exécution les moins importants et extraire les structures de contrôles comme les boucles et la récursivité. Nous groupons aussi les objets en nous basant sur leurs types respectifs. Pour tenir compte des variations d’un même scénario, notre approche utilise plusieurs traces d’exécution et les aligne pour couvrir le plus possible le comportement du programme. Notre approche a été évaluée sur un système de simulation d’ATM. L’étude de cas montre que notre approche produit des diagrammes de séquence concis et informatifs.

Computation and Analysis of Multiple Structural-Change Models

In a recent paper, Bai and Perron (1998) considered theoretical issues related to the limiting distribution of estimators and test statistics in the linear model with multiple structural changes. In this companion paper, we consider practical issues for the empirical applications of the procedures. We first address the problem of estimation of the break dates and present an efficient algorithm to obtain global minimizers of the sum of squared residuals. This algorithm is based on the principle of dynamic programming and requires at most least-squares operations of order O(T 2) for any number of breaks. Our method can be applied to both pure and partial structural-change models. Secondly, we consider the problem of forming confidence intervals for the break dates under various hypotheses about the structure of the data and the errors across segments. Third, we address the issue of testing for structural changes under very general conditions on the data and the errors. Fourth, we address the issue of estimating the number of breaks. We present simulation results pertaining to the behavior of the estimators and tests in finite samples. Finally, a few empirical applications are presented to illustrate the usefulness of the procedures. All methods discussed are implemented in a GAUSS program available upon request for non-profit academic use.

Methods to Estimate Dynamic Stochastic General Equilibrium Models

This paper employs the one-sector Real Business Cycle model as a testing ground for four different procedures to estimate Dynamic Stochastic General Equilibrium (DSGE) models. The procedures are: 1 ) Maximum Likelihood, with and without measurement errors and incorporating Bayesian priors, 2) Generalized Method of Moments, 3) Simulated Method of Moments, and 4) Indirect Inference. Monte Carlo analysis indicates that all procedures deliver reasonably good estimates under the null hypothesis. However, there are substantial differences in statistical and computational efficiency in the small samples currently available to estimate DSGE models. GMM and SMM appear to be more robust to misspecification than the alternative procedures. The implications of the stochastic singularity of DSGE models for each estimation method are fully discussed.

Inflation dynamics and the New Keynesian Phillips Curve: an identification robust econometric analysis

In this paper, we use identification-robust methods to assess the empirical adequacy of a New Keynesian Phillips Curve (NKPC) equation. We focus on the Gali and Gertler’s (1999) specification, on both U.S. and Canadian data. Two variants of the model are studied: one based on a rationalexpectations assumption, and a modification to the latter which consists in using survey data on inflation expectations. The results based on these two specifications exhibit sharp differences concerning: (i) identification difficulties, (ii) backward-looking behavior, and (ii) the frequency of price adjustments. Overall, we find that there is some support for the hybrid NKPC for the U.S., whereas the model is not suited to Canada. Our findings underscore the need for employing identificationrobust inference methods in the estimation of expectations-based dynamic macroeconomic relations.

On the Profitability of Production Constraints in a Dynamic Natural Resource Oligopoly

Static oligopoly analysis predicts that if a single firm in Cournot equilibrium were to be constrained to contract its production marginally, its profits would fall. on the other hand, if all the firms were simultaneously constrained to reduce their productino, thus moving the industry towards monopoly output, each firm's profit would rise. We show that these very intuitive results may not hold in a dynamic oligopoly.

Factor Analysis of a Large DSGE Model

We study the workings of the factor analysis of high-dimensional data using artificial series generated from a large, multi-sector dynamic stochastic general equilibrium (DSGE) model. The objective is to use the DSGE model as a laboratory that allow us to shed some light on the practical benefits and limitations of using factor analysis techniques on economic data. We explain in what sense the artificial data can be thought of having a factor structure, study the theoretical and finite sample properties of the principal components estimates of the factor space, investigate the substantive reason(s) for the good performance of di¤usion index forecasts, and assess the quality of the factor analysis of highly dissagregated data. In all our exercises, we explain the precise relationship between the factors and the basic macroeconomic shocks postulated by the model.

On the health and wellbeing of single working women without children : an analysis of scientific and lay discourse

Cette thèse examine la façon dont on interprète la santé et le bien-être des travailleuses célibataires et sans enfant au sein de deux types de récits : ceux provenant d’études publiées dans des périodiques (récits scientifiques) et ceux provenant d’entrevues qualitatives avec des membres de ce groupe (récits profanes). Sur le plan démographique, leur nombre est significatif; elles représentent 28% des employées canadiennes. Par contre, leur santé/bien-être est peu visible dans les écrits de recherche. Dans les sciences sociales, plusieurs études portent sur l’expérience parfois éprouvante d’être un adulte célibataire vivant dans une culture orientée sur le couple et la famille. Elles mettent l’accent sur le stigma associé à ce statut. Certains suggèrent même que les pratiques de recherche peuvent contribuer à la perpétuation de représentations négatives à l’égard des célibataires. En ayant un profil qui pourrait être symbolique d’une déviation vis-à-vis des attentes normatives entourant la vie de couple ou de famille, les travailleuses célibataires et sans enfant semblent un point de repère utile pour évaluer cette dernière possibilité. S’attarder autant aux récits scientifiques que profanes permettrait d’explorer les tensions et convergences entre eux. Suivant cet objectif, un échantillon de 32 articles scientifiques et de 22 retranscriptions d’entrevues ont été analysés selon une approche d’analyse de discours guidée par les concepts de répertoire interprétatif (une façon cohérente d’aborder un sujet donné) et de position du sujet (une identité mise en évidence par une façon de parler ou d’écrire). Trois articles ont émergé de cette recherche. Suite à une analyse des thèmes communs utilisés dans l’interprétation de la santé/du bien-être du groupe en question, un répertoire interprétatif surnommé la famille comme référence a été identifié. Ce répertoire expliquerait notamment la tendance observée d’expliquer leur santé/bien-être en référant aux états et aux charactéristiques d’être parent ou partenaire. Cette pratique peut avoir l’effet de voiler leur vie privée ou de la construire comme étant relativement appauvrie. L’article 2 examine comment les membres de ce groupe construisent leur propre bien-être. Il identifie la notion d’équilibre entre plusieurs sphères de vie et une identité de femme dynamique comme éléments centraux aux récits sur leur bien-être. Ces derniers vont à l’encontre de la perception des célibataires ou des personnes sans enfant comme ayant des vies moins épanouies ou enrichies et qui ne sont pas touchées par des questions de conciliation travail-vie personnelle. Le troisième article rassemble les deux types de récits autour des sujets de l’emploi et du statut de célibataire en lien avec le bien-être. Il met en évidence de nombreuses similarités et divergences, et théorise la fonction de ces diverses constructions. En conclusion, j’avance qu’une perspective plus critique face au statut de couple ou familial et de ses aspects normatifs pourrait offrir à la recherche en santé publique un point de réflexivité à développer davantage.

Essays on numerically efficient inference in nonlinear and non-Gaussian state space models, and commodity market analysis.

The first two articles build procedures to simulate vector of univariate states and estimate parameters in nonlinear and non Gaussian state space models. We propose state space speci fications that offer more flexibility in modeling dynamic relationship with latent variables. Our procedures are extension of the HESSIAN method of McCausland[2012]. Thus, they use approximation of the posterior density of the vector of states that allow to : simulate directly from the state vector posterior distribution, to simulate the states vector in one bloc and jointly with the vector of parameters, and to not allow data augmentation. These properties allow to build posterior simulators with very high relative numerical efficiency. Generic, they open a new path in nonlinear and non Gaussian state space analysis with limited contribution of the modeler. The third article is an essay in commodity market analysis. Private firms coexist with farmers' cooperatives in commodity markets in subsaharan african countries. The private firms have the biggest market share while some theoretical models predict they disappearance once confronted to farmers cooperatives. Elsewhere, some empirical studies and observations link cooperative incidence in a region with interpersonal trust, and thus to farmers trust toward cooperatives. We propose a model that sustain these empirical facts. A model where the cooperative reputation is a leading factor determining the market equilibrium of a price competition between a cooperative and a private firm