Building object-oriented software with the D-Bus messaging system

Object-oriented programming is a widely adopted paradigm for desktop software development. This paradigm partitions software into separate entities, objects, which consist of data and related procedures used to modify and inspect it. The paradigm has evolved during the last few decades to emphasize decoupling between object implementations, via means such as explicit interface inheritance and event-based implicit invocation. Inter-process communication (IPC) technologies allow applications to interact with each other. This enables making software distributed across multiple processes, resulting in a modular architecture with benefits in resource sharing, robustness, code reuse and security. The support for object-oriented programming concepts varies between IPC systems. This thesis is focused on the D-Bus system, which has recently gained a lot of users, but is still scantily researched. D-Bus has support for asynchronous remote procedure calls with return values and a content-based publish/subscribe event delivery mechanism. In this thesis, several patterns for method invocation in D-Bus and similar systems are compared. The patterns that simulate synchronous local calls are shown to be dangerous. Later, we present a state-caching proxy construct, which avoids the complexity of properly asynchronous calls for object inspection. The proxy and certain supplementary constructs are presented conceptually as generic object-oriented design patterns. The e ect of these patterns on non-functional qualities of software, such as complexity, performance and power consumption, is reasoned about based on the properties of the D-Bus system. The use of the patterns reduces complexity, but maintains the other qualities at a good level. Finally, we present currently existing means of specifying D-Bus object interfaces for the purposes of code and documentation generation. The interface description language used by the Telepathy modular IM/VoIP framework is found to be an useful extension of the basic D-Bus introspection format.

Yrityksen tuoterakenteen määrittäminen olioparadigmalla

Tässä työssä tutkitaan yrityksen tuoterakenteen toteuttamista olioparadigmalla osana vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän uudistamista. Työssä on tunnistettu olioparadigman keskeiset rakenteet sekä tarkasteltu suunnittelumalleja, joita hyödyntämällä voidaan määrittää ja toteuttaa monimutkaisia sekä laajennettavia tuoterakenteita. Työn tavoitteena oli muodostaa tuoterakenteen runko, jota muokkaamalla on mahdollista toteuttaa erityyppisiä tuoterakenteita. Työ on rajattu siten, että todellista tuoterakennetta ei toteuteta. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että oliokeskeisyydellä voidaan toteuttaa tuoterakenteita, joita on mahdollista tulevaisuudessa muokata yrityksen tarpeisiin mukauttaen siten, että tuoterakenteen runkoon ei tarvitse tehdä suuria muutoksia. Olioperusteisella lähestymisellä voidaan mallintaa hyvin erityyppisiä ja ymmärrettäviä käsitteitä. Oliokeskeisellä lähestymistavalla voidaan toteuttaa myös muut vanhenevan tuotannonohjausjärjestelmän osa-alueet.

Differences in synthesis and absorption of cholesterol of two effective lipid-lowering therapies

Effective statin therapy is associated with a marked reduction of cardiovascular events. However, the explanation for full benefits obtained for LDL cholesterol targets by combined lipid-lowering therapy is controversial. Our study compared the effects of two equally effective lipid-lowering strategies on markers of cholesterol synthesis and absorption. A prospective, open label, randomized, parallel design study, with blinded endpoints, included 116 subjects. We compared the effects of a 12-week treatment with 40 mg rosuvastatin or the combination of 40 mg simvastatin/10 mg ezetimibe on markers of cholesterol absorption (campesterol and β-sitosterol), synthesis (desmosterol), and their ratios to cholesterol. Both therapies similarly decreased total and LDL cholesterol, triglycerides and apolipoprotein B, and increased apolipoprotein A1 (P < 0.05 vs baseline for all). Simvastatin/ezetimibe increased plasma desmosterol (P = 0.012 vs baseline), and decreased campesterol and β-sitosterol (P < 0.0001 vs baseline for both), with higher desmosterol (P = 0.007) and lower campesterol and β-sitosterol compared to rosuvastatin, (P < 0.0001, for both). In addition, rosuvastatin increased the ratios of these markers to cholesterol (P < 0.002 vs baseline for all), whereas simvastatin/ezetimibe significantly decreased the campesterol/cholesterol ratio (P = 0.008 vs baseline) and tripled the desmosterol/cholesterol ratio (P < 0.0001 vs baseline). The campesterol/cholesterol and β-sitosterol/cholesterol ratios were lower, whereas the desmosterol/cholesterol ratio was higher in patients receiving simvastatin/ezetimibe (P < 0.0001 vs rosuvastatin, for all). Pronounced differences in markers of cholesterol absorption and synthesis were observed between two equally effective lipid-lowering strategies.

Cohesion Metrics for Improving Software Quality

Abstract Software product metrics aim at measuring the quality of software. Modu- larity is an essential factor in software quality. In this work, metrics related to modularity and especially cohesion of the modules, are considered. The existing metrics are evaluated, and several new alternatives are proposed. The idea of cohesion of modules is that a module or a class should consist of related parts. The closely related principle of coupling says that the relationships between modules should be minimized. First, internal cohesion metrics are considered. The relations that are internal to classes are shown to be useless for quality measurement. Second, we consider external relationships for cohesion. A detailed analysis using design patterns and refactorings confirms that external cohesion is a better quality indicator than internal. Third, motivated by the successes (and problems) of external cohesion metrics, another kind of metric is proposed that represents the quality of modularity of software. This metric can be applied to refactorings related to classes, resulting in a refactoring suggestion system. To describe the metrics formally, a notation for programs is developed. Because of the recursive nature of programming languages, the properties of programs are most compactly represented using grammars and formal lan- guages. Also the tools that were used for metrics calculation are described.

Développement logiciel par transformation de modèles

La recherche en génie logiciel a depuis longtemps tenté de mieux comprendre le processus de développement logiciel, minimalement, pour en reproduire les bonnes pratiques, et idéalement, pour pouvoir le mécaniser. On peut identifier deux approches majeures pour caractériser le processus. La première approche, dite transformationnelle, perçoit le processus comme une séquence de transformations préservant certaines propriétés des données à l’entrée. Cette idée a été récemment reprise par l’architecture dirigée par les modèles de l’OMG. La deuxième approche consiste à répertorier et à codifier des solutions éprouvées à des problèmes récurrents. Les recherches sur les styles architecturaux, les patrons de conception, ou les cadres d’applications s’inscrivent dans cette approche. Notre travail de recherche reconnaît la complémentarité des deux approches, notamment pour l’étape de conception: dans le cadre du développement dirigé par les modèles, nous percevons l’étape de conception comme l’application de patrons de solutions aux modèles reçus en entrée. Il est coutume de définir l’étape de conception en termes de conception architecturale, et conception détaillée. La conception architecturale se préoccupe d’organiser un logiciel en composants répondant à un ensemble d’exigences non-fonctionnelles, alors que la conception détaillée se préoccupe, en quelque sorte, du contenu de ces composants. La conception architecturale s’appuie sur des styles architecturaux qui sont des principes d’organisation permettant d’optimiser certaines qualités, alors que la conception détaillée s’appuie sur des patrons de conception pour attribuer les responsabilités aux classes. Les styles architecturaux et les patrons de conception sont des artefacts qui codifient des solutions éprouvées à des problèmes récurrents de conception. Alors que ces artefacts sont bien documentés, la décision de les appliquer reste essentiellement manuelle. De plus, les outils proposés n’offrent pas un support adéquat pour les appliquer à des modèles existants. Dans cette thèse, nous nous attaquons à la conception détaillée, et plus particulièrement, à la transformation de modèles par application de patrons de conception, en partie parce que les patrons de conception sont moins complexes, et en partie parce que l’implémentation des styles architecturaux passe souvent par les patrons de conception. Ainsi, nous proposons une approche pour représenter et appliquer les patrons de conception. Notre approche se base sur la représentation explicite des problèmes résolus par ces patrons. En effet, la représentation explicite du problème résolu par un patron permet : (1) de mieux comprendre le patron, (2) de reconnaître l’opportunité d’appliquer le patron en détectant une instance de la représentation du problème dans les modèles du système considéré, et (3) d’automatiser l’application du patron en la représentant, de façon déclarative, par une transformation d’une instance du problème en une instance de la solution. Pour vérifier et valider notre approche, nous l’avons utilisée pour représenter et appliquer différents patrons de conception et nous avons effectué des tests pratiques sur des modèles générés à partir de logiciels libres.

Identification et localisation des préoccupations fonctionnelles dans un code légataire Java

Traditionnellement, les applications orientées objets légataires intègrent différents aspects fonctionnels. Ces aspects peuvent être dispersés partout dans le code. Il existe différents types d’aspects : • des aspects qui représentent des fonctionnalités métiers ; • des aspects qui répondent à des exigences non fonctionnelles ou à d’autres considérations de conception comme la robustesse, la distribution, la sécurité, etc. Généralement, le code qui représente ces aspects chevauche plusieurs hiérarchies de classes. Plusieurs chercheurs se sont intéressés à la problématique de la modularisation de ces aspects dans le code : programmation orientée sujets, programmation orientée aspects et programmation orientée vues. Toutes ces méthodes proposent des techniques et des outils pour concevoir des applications orientées objets sous forme de composition de fragments de code qui répondent à différents aspects. La séparation des aspects dans le code a des avantages au niveau de la réutilisation et de la maintenance. Ainsi, il est important d’identifier et de localiser ces aspects dans du code légataire orienté objets. Nous nous intéressons particulièrement aux aspects fonctionnels. En supposant que le code qui répond à un aspect fonctionnel ou fonctionnalité exhibe une certaine cohésion fonctionnelle (dépendances entre les éléments), nous proposons d’identifier de telles fonctionnalités à partir du code. L’idée est d’identifier, en l’absence des paradigmes de la programmation par aspects, les techniques qui permettent l’implémentation des différents aspects fonctionnels dans un code objet. Notre approche consiste à : • identifier les techniques utilisées par les développeurs pour intégrer une fonctionnalité en l’absence des techniques orientées aspects • caractériser l’empreinte de ces techniques sur le code • et développer des outils pour identifier ces empreintes. Ainsi, nous présentons deux approches pour l’identification des fonctionnalités existantes dans du code orienté objets. La première identifie différents patrons de conception qui permettent l’intégration de ces fonctionnalités dans le code. La deuxième utilise l’analyse formelle de concepts pour identifier les fonctionnalités récurrentes dans le code. Nous expérimentons nos deux approches sur des systèmes libres orientés objets pour identifier les différentes fonctionnalités dans le code. Les résultats obtenus montrent l’efficacité de nos approches pour identifier les différentes fonctionnalités dans du code légataire orienté objets et permettent de suggérer des cas de refactorisation.

Modélisation et implémentation des patrons de conception

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

Analyse, à l'aide d'oculomètres, de techniques de visualisation UML de patrons de conception pour la compréhension de programmes

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

Analysing artefacts dependencies to evolving software systems

Les logiciels sont en constante évolution, nécessitant une maintenance et un développement continus. Ils subissent des changements tout au long de leur vie, que ce soit pendant l'ajout de nouvelles fonctionnalités ou la correction de bogues. Lorsque les logiciels évoluent, leurs architectures ont tendance à se dégrader et deviennent moins adaptables aux nouvelles spécifications des utilisateurs. En effet, les architectures de ces logiciels deviennent plus complexes et plus difficiles à maintenir à cause des nombreuses dépendances entre les artefacts. Par conséquent, les développeurs doivent comprendre les dépendances entre les artefacts des logiciels pour prendre des mesures proactives qui facilitent les futurs changements et ralentissent la dégradation des architectures des logiciels. D'une part, le maintien d'un logiciel sans la compréhension des les dépendances entre ses artefacts peut conduire à l'introduction de défauts. D'autre part, lorsque les développeurs manquent de connaissances sur l'impact de leurs activités de maintenance, ils peuvent introduire des défauts de conception, qui ont un impact négatif sur l'évolution du logiciel. Ainsi, les développeurs ont besoin de mécanismes pour comprendre comment le changement d'un artefact impacte le reste du logiciel. Dans cette thèse, nous proposons trois contributions principales : La spécification de deux nouveaux patrons de changement et leurs utilisations pour fournir aux développeurs des informations utiles concernant les dépendances de co-changement. La spécification de la relation entre les patrons d'évolutions des artefacts et les fautes. La découverte de la relation entre les dépendances des anti-patrons et la prédisposition des différentes composantes d'un logiciel aux fautes.

A Mono- and Multi-objective Approach for Recommending Software Refactoring

Les systèmes logiciels sont devenus de plus en plus répondus et importants dans notre société. Ainsi, il y a un besoin constant de logiciels de haute qualité. Pour améliorer la qualité de logiciels, l’une des techniques les plus utilisées est le refactoring qui sert à améliorer la structure d'un programme tout en préservant son comportement externe. Le refactoring promet, s'il est appliqué convenablement, à améliorer la compréhensibilité, la maintenabilité et l'extensibilité du logiciel tout en améliorant la productivité des programmeurs. En général, le refactoring pourra s’appliquer au niveau de spécification, conception ou code. Cette thèse porte sur l'automatisation de processus de recommandation de refactoring, au niveau code, s’appliquant en deux étapes principales: 1) la détection des fragments de code qui devraient être améliorés (e.g., les défauts de conception), et 2) l'identification des solutions de refactoring à appliquer. Pour la première étape, nous traduisons des régularités qui peuvent être trouvés dans des exemples de défauts de conception. Nous utilisons un algorithme génétique pour générer automatiquement des règles de détection à partir des exemples de défauts. Pour la deuxième étape, nous introduisons une approche se basant sur une recherche heuristique. Le processus consiste à trouver la séquence optimale d'opérations de refactoring permettant d'améliorer la qualité du logiciel en minimisant le nombre de défauts tout en priorisant les instances les plus critiques. De plus, nous explorons d'autres objectifs à optimiser: le nombre de changements requis pour appliquer la solution de refactoring, la préservation de la sémantique, et la consistance avec l’historique de changements. Ainsi, réduire le nombre de changements permets de garder autant que possible avec la conception initiale. La préservation de la sémantique assure que le programme restructuré est sémantiquement cohérent. De plus, nous utilisons l'historique de changement pour suggérer de nouveaux refactorings dans des contextes similaires. En outre, nous introduisons une approche multi-objective pour améliorer les attributs de qualité du logiciel (la flexibilité, la maintenabilité, etc.), fixer les « mauvaises » pratiques de conception (défauts de conception), tout en introduisant les « bonnes » pratiques de conception (patrons de conception).

COMP3016 Web Technology - Strand 3 "History" Lecture 5

Lecture 5: Web 2.0 and Social Hypertext Contains Powerpoint Lecture slides and Hypertext Research Papers: What Is Web 2.0 Design Patterns and Business Models for the Next Generation of Software . Tim O'Reilly (2005); Web 2.0: Hypertext by Any Other Name? (Millard & Ross, 2006)

Programming Principles: Designing Applications

In this session we look at the how to use noun verb parsing to try and identify the building blocks of a problem, so that we can start to create object oriented solutions. We also look at some of the challenges of software engineering, and the processes that software engineers use to meet them, and finally we take a look at some more Design Patterns that may help us reuse well known and effective solutions in our own designs.

Implementing a generic systolic array for genetic algorithms

We have designed a highly parallel design for a simple genetic algorithm using a pipeline of systolic arrays. The systolic design provides high throughput and unidirectional pipelining by exploiting the implicit parallelism in the genetic operators. The design is significant because, unlike other hardware genetic algorithms, it is independent of both the fitness function and the particular chromosome length used in a problem. We have designed and simulated a version of the mutation array using Xilinix FPGA tools to investigate the feasibility of hardware implementation. A simple 5-chromosome mutation array occupies 195 CLBs and is capable of performing more than one million mutations per second. I. Introduction Genetic algorithms (GAs) are established search and optimization techniques which have been applied to a range of engineering and applied problems with considerable success [1]. They operate by maintaining a population of trial solutions encoded, using a suitable encoding scheme.

Long-term monounsaturated fatty acid diets reduce platelet aggregation in healthy young subjects

The aim of the present study was to compare the response of a range of atherogenic and thrombogenic risk markers to two dietary levels of saturated fatty acid (SFA) substitution with monounsaturated fatty acids (MUFA) in students living in a university hall of residence. Although the benefits of such diets have been reported for plasma lipoproteins in high-risk groups, more needs to be known about effects of more modest SFA-MUFA substitutions over the long term and in young healthy adults. In a parallel design over 16 weeks, fifty-one healthy young subjects were randomised to one of two diets: (1) a moderate-MUFA diet in which 16 g dietary SFA/100 g total fatty acids were substituted with MUFA (n 25); (2) a high-MUFA diet in which 33 g dietary SFA/100 g total fatty acids were substituted with MUFA (n 26). All subjects followed an 8-week run-in diet (reference diet), with a fatty acid composition close to the UK average values. There were no differences in plasma lipid responses between the two diets over 16 weeks of the study with similar reductions in total cholesterol (P<0.001) and LDL-cholesterol (P<0.01) in both groups; a small but significant reduction in HDL-cholesterol was also observed in both groups (P<0.01). Platelet responses to ADP (P<0.01) and arachidonic acid (P<0.05) differed with time on the two diets; at 16 weeks, platelet aggregatory response to ADP was significantly lower on the high-MUFA than the moderate-MUFA (P<0.01) diet; ADP responses were also significantly lower within this group at 8 (P< 0.05) and 16 (P< 0.01) weeks compared with baseline. There were no differences in fasting factor VII activity (factors VIII and VIIag), fibrinogen concentration or tissue-type plasminogen activator activity between the diets. There were no differences in postprandial factor VIII responses to a standard meal (area under the curve) between the diets after 16 weeks, but postprandial factor VIII response was lower than on the high-MUFA diet compared with baseline (P<0.01). In conclusion, a high-MUFA diet sustains potentially beneficial effects on platelet aggregation and postprandial activation of factor VII. Moderate or high substitution of MUFA for SFA achieves similar reductions in fasting blood lipids in young healthy subjects.

Effect of changing the amount and type of fat and carbohydrate on insulin sensitivity and cardiovascular risk: the RISCK (Reading, Imperial, Surrey, Cambridge, and Kings) trial

Background: Insulin sensitivity (Si) is improved by weight loss and exercise, but the effects of the replacement of saturated fatty acids (SFAs) with monounsaturated fatty acids (MUFAs) or carbohydrates of high glycemic index (HGI) or low glycemic index (LGI) are uncertain. Objective: We conducted a dietary intervention trial to study these effects in participants at risk of developing metabolic syndrome. Design: We conducted a 5-center, parallel design, randomized controlled trial [RISCK (Reading, Imperial, Surrey, Cambridge, and Kings)]. The primary and secondary outcomes were changes in Si (measured by using an intravenous glucose tolerance test) and cardiovascular risk factors. Measurements were made after 4 wk of a high-SFA and HGI (HS/HGI) diet and after a 24-wk intervention with HS/HGI (reference), high-MUFA and HGI (HM/HGI), HM and LGI (HM/LGI), low-fat and HGI (LF/HGI), and LF and LGI (LF/LGI) diets. Results: We analyzed data for 548 of 720 participants who were randomly assigned to treatment. The median Si was 2.7 × 10−4 mL · μU−1 · min−1 (interquartile range: 2.0, 4.2 × 10−4 mL · μU−1 · min−1), and unadjusted mean percentage changes (95% CIs) after 24 wk treatment (P = 0.13) were as follows: for the HS/HGI group, −4% (−12.7%, 5.3%); for the HM/HGI group, 2.1% (−5.8%, 10.7%); for the HM/LGI group, −3.5% (−10.6%, 4.3%); for the LF/HGI group, −8.6% (−15.4%, −1.1%); and for the LF/LGI group, 9.9% (2.4%, 18.0%). Total cholesterol (TC), LDL cholesterol, and apolipoprotein B concentrations decreased with SFA reduction. Decreases in TC and LDL-cholesterol concentrations were greater with LGI. Fat reduction lowered HDL cholesterol and apolipoprotein A1 and B concentrations. Conclusions: This study did not support the hypothesis that isoenergetic replacement of SFAs with MUFAs or carbohydrates has a favorable effect on Si. Lowering GI enhanced reductions in TC and LDL-cholesterol concentrations in subjects, with tentative evidence of improvements in Si in the LF-treatment group. This trial was registered at clinicaltrials.gov as ISRCTN29111298.