Avaluació de l'estàndard SQL : 1999 respecte les característiques orientades a l'objecte que suporta i la seva implementació als SGBD object-relational

L'objectiu és estudiar les característiques orientades a l'objecte de l'estàndard SQL: 1999 i posar-les a prova amb un producte comercial que les suporti.

Combining Generic Programming and Service-Oriented Architectures for the Effective and Timely Development of Complex e-Learning Systems

Peer-reviewed

A Categorical Framework for the Specification and the Verification of Aspect Oriented Systems

Un objectif principal du génie logiciel est de pouvoir produire des logiciels complexes, de grande taille et fiables en un temps raisonnable. La technologie orientée objet (OO) a fourni de bons concepts et des techniques de modélisation et de programmation qui ont permis de développer des applications complexes tant dans le monde académique que dans le monde industriel. Cette expérience a cependant permis de découvrir les faiblesses du paradigme objet (par exemples, la dispersion de code et le problème de traçabilité). La programmation orientée aspect (OA) apporte une solution simple aux limitations de la programmation OO, telle que le problème des préoccupations transversales. Ces préoccupations transversales se traduisent par la dispersion du même code dans plusieurs modules du système ou l’emmêlement de plusieurs morceaux de code dans un même module. Cette nouvelle méthode de programmer permet d’implémenter chaque problématique indépendamment des autres, puis de les assembler selon des règles bien définies. La programmation OA promet donc une meilleure productivité, une meilleure réutilisation du code et une meilleure adaptation du code aux changements. Très vite, cette nouvelle façon de faire s’est vue s’étendre sur tout le processus de développement de logiciel en ayant pour but de préserver la modularité et la traçabilité, qui sont deux propriétés importantes des logiciels de bonne qualité. Cependant, la technologie OA présente de nombreux défis. Le raisonnement, la spécification, et la vérification des programmes OA présentent des difficultés d’autant plus que ces programmes évoluent dans le temps. Par conséquent, le raisonnement modulaire de ces programmes est requis sinon ils nécessiteraient d’être réexaminés au complet chaque fois qu’un composant est changé ou ajouté. Il est cependant bien connu dans la littérature que le raisonnement modulaire sur les programmes OA est difficile vu que les aspects appliqués changent souvent le comportement de leurs composantes de base [47]. Ces mêmes difficultés sont présentes au niveau des phases de spécification et de vérification du processus de développement des logiciels. Au meilleur de nos connaissances, la spécification modulaire et la vérification modulaire sont faiblement couvertes et constituent un champ de recherche très intéressant. De même, les interactions entre aspects est un sérieux problème dans la communauté des aspects. Pour faire face à ces problèmes, nous avons choisi d’utiliser la théorie des catégories et les techniques des spécifications algébriques. Pour apporter une solution aux problèmes ci-dessus cités, nous avons utilisé les travaux de Wiels [110] et d’autres contributions telles que celles décrites dans le livre [25]. Nous supposons que le système en développement est déjà décomposé en aspects et classes. La première contribution de notre thèse est l’extension des techniques des spécifications algébriques à la notion d’aspect. Deuxièmement, nous avons défini une logique, LA , qui est utilisée dans le corps des spécifications pour décrire le comportement de ces composantes. La troisième contribution consiste en la définition de l’opérateur de tissage qui correspond à la relation d’interconnexion entre les modules d’aspect et les modules de classe. La quatrième contribution concerne le développement d’un mécanisme de prévention qui permet de prévenir les interactions indésirables dans les systèmes orientés aspect.

Evaluating Design Decay during Software Evolution

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 dans le code. Lorsque ces logiciels évoluent, leurs architectures ont tendance à se dégrader avec le temps et deviennent moins adaptables aux nouvelles spécifications des utilisateurs. Elles deviennent plus complexes et plus difficiles à maintenir. Dans certains cas, les développeurs préfèrent refaire la conception de ces architectures à partir du zéro plutôt que de prolonger la durée de leurs vies, ce qui engendre une augmentation importante des coûts de développement et de maintenance. Par conséquent, les développeurs doivent comprendre les facteurs qui conduisent à la dégradation des architectures, pour prendre des mesures proactives qui facilitent les futurs changements et ralentissent leur dégradation. La dégradation des architectures se produit lorsque des développeurs qui ne comprennent pas la conception originale du logiciel apportent des changements au logiciel. D'une part, faire des changements sans comprendre leurs impacts peut conduire à l'introduction de bogues et à la retraite prématurée du logiciel. D'autre part, les développeurs qui manquent de connaissances et–ou d'expérience dans la résolution d'un problème de conception peuvent introduire des défauts de conception. Ces défauts ont pour conséquence de rendre les logiciels plus difficiles à maintenir et évoluer. Par conséquent, les développeurs ont besoin de mécanismes pour comprendre l'impact d'un changement sur le reste du logiciel et d'outils pour détecter les défauts de conception afin de les corriger. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution concerne l'évaluation de la dégradation des architectures logicielles. Cette évaluation consiste à utiliser une technique d’appariement de diagrammes, tels que les diagrammes de classes, pour identifier les changements structurels entre plusieurs versions d'une architecture logicielle. Cette étape nécessite l'identification des renommages de classes. Par conséquent, la première étape de notre approche consiste à identifier les renommages de classes durant l'évolution de l'architecture logicielle. Ensuite, la deuxième étape consiste à faire l'appariement de plusieurs versions d'une architecture pour identifier ses parties stables et celles qui sont en dégradation. Nous proposons des algorithmes de bit-vecteur et de clustering pour analyser la correspondance entre plusieurs versions d'une architecture. La troisième étape consiste à mesurer la dégradation de l'architecture durant l'évolution du logiciel. Nous proposons un ensemble de m´etriques sur les parties stables du logiciel, pour évaluer cette dégradation. La deuxième contribution est liée à l'analyse de l'impact des changements dans un logiciel. Dans ce contexte, nous présentons une nouvelle métaphore inspirée de la séismologie pour identifier l'impact des changements. Notre approche considère un changement à une classe comme un tremblement de terre qui se propage dans le logiciel à travers une longue chaîne de classes intermédiaires. Notre approche combine l'analyse de dépendances structurelles des classes et l'analyse de leur historique (les relations de co-changement) afin de mesurer l'ampleur de la propagation du changement dans le logiciel, i.e., comment un changement se propage à partir de la classe modifiée è d'autres classes du logiciel. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Nous proposons une métaphore inspirée du système immunitaire naturel. Comme toute créature vivante, la conception de systèmes est exposée aux maladies, qui sont des défauts de conception. Les approches de détection sont des mécanismes de défense pour les conception des systèmes. Un système immunitaire naturel peut détecter des pathogènes similaires avec une bonne précision. Cette bonne précision a inspiré une famille d'algorithmes de classification, appelés systèmes immunitaires artificiels (AIS), que nous utilisions pour détecter les défauts de conception. Les différentes contributions ont été évaluées sur des logiciels libres orientés objets et les résultats obtenus nous permettent de formuler les conclusions suivantes: • Les métriques Tunnel Triplets Metric (TTM) et Common Triplets Metric (CTM), fournissent aux développeurs de bons indices sur la dégradation de l'architecture. La d´ecroissance de TTM indique que la conception originale de l'architecture s’est dégradée. La stabilité de TTM indique la stabilité de la conception originale, ce qui signifie que le système est adapté aux nouvelles spécifications des utilisateurs. • La séismologie est une métaphore intéressante pour l'analyse de l'impact des changements. En effet, les changements se propagent dans les systèmes comme les tremblements de terre. L'impact d'un changement est plus important autour de la classe qui change et diminue progressivement avec la distance à cette classe. Notre approche aide les développeurs à identifier l'impact d'un changement. • Le système immunitaire est une métaphore intéressante pour la détection des défauts de conception. Les résultats des expériences ont montré que la précision et le rappel de notre approche sont comparables ou supérieurs à ceux des approches existantes.

An exploratory study of the effect of aspect-oriented programming on maintainability

In this paper we describe an exploratory assessment of the effect of aspect-oriented programming on software maintainability. An experiment was conducted in which 11 software professionals were asked to carry out maintenance tasks on one of two programs. The first program was written in Java and the second in AspectJ. Both programs implement a shopping system according to the same set of requirements. A number of statistical hypotheses were tested. The results did seem to suggest a slight advantage for the subjects using the object-oriented system since in general it took the subjects less time to answer the questions on this system. Also, both systems appeared to be equally difficult to modify. However, the results did not show a statistically significant influence of aspect-oriented programming at the 5% level. We are aware that the results of this single small study cannot be generalized. We conclude that more empirical research is necessary in this area to identify the benefits of aspect-oriented programming and we hope that this paper will encourage such research.

Computational tool to support design of DAC Converter model AD7528 with the object code in XML

Based on literature review, electronic systems design employ largely top-down methodology. The top-down methodology is vital for success in the synthesis and implementation of electronic systems. In this context, this paper presents a new computational tool, named BD2XML, to support electronic systems design. From a block diagram system of mixed-signal is generated object code in XML markup language. XML language is interesting because it has great flexibility and readability. The BD2XML was developed with object-oriented paradigm. It was used the AD7528 converter modeled in MATLAB / Simulink as a case study. The MATLAB / Simulink was chosen as a target due to its wide dissemination in academia and industry. From this case study it is possible to demonstrate the functionality of the BD2XML and make it a reflection on the design challenges. Therefore, an automatic tool for electronic systems design reduces the time and costs of the design.

Implementação e teste do método da fronteira imersa para a simulação do escoamento em torno de cilindros estacionários e rotativos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Engineering Agent-Oriented Technologies and Programming Languages for Computer Programming and Software Development

Mainstream hardware is becoming parallel, heterogeneous, and distributed on every desk, every home and in every pocket. As a consequence, in the last years software is having an epochal turn toward concurrency, distribution, interaction which is pushed by the evolution of hardware architectures and the growing of network availability. This calls for introducing further abstraction layers on top of those provided by classical mainstream programming paradigms, to tackle more effectively the new complexities that developers have to face in everyday programming. A convergence it is recognizable in the mainstream toward the adoption of the actor paradigm as a mean to unite object-oriented programming and concurrency. Nevertheless, we argue that the actor paradigm can only be considered a good starting point to provide a more comprehensive response to such a fundamental and radical change in software development. Accordingly, the main objective of this thesis is to propose Agent-Oriented Programming (AOP) as a high-level general purpose programming paradigm, natural evolution of actors and objects, introducing a further level of human-inspired concepts for programming software systems, meant to simplify the design and programming of concurrent, distributed, reactive/interactive programs. To this end, in the dissertation first we construct the required background by studying the state-of-the-art of both actor-oriented and agent-oriented programming, and then we focus on the engineering of integrated programming technologies for developing agent-based systems in their classical application domains: artificial intelligence and distributed artificial intelligence. Then, we shift the perspective moving from the development of intelligent software systems, toward general purpose software development. Using the expertise maturated during the phase of background construction, we introduce a general-purpose programming language named simpAL, which founds its roots on general principles and practices of software development, and at the same time provides an agent-oriented level of abstraction for the engineering of general purpose software systems.

Run-Time Evolution through Explicit Meta-Objects

Software must be constantly adapted due to evolving domain knowledge and unanticipated requirements changes. To adapt a system at run-time we need to reflect on its structure and its behavior. Object-oriented languages introduced reflection to deal with this issue, however, no reflective approach up to now has tried to provide a unified solution to both structural and behavioral reflection. This paper describes Albedo, a unified approach to structural and behavioral reflection. Albedo is a model of fined-grained unanticipated dynamic structural and behavioral adaptation. Instead of providing reflective capabilities as an external mechanism we integrate them deeply in the environment. We show how explicit meta-objects allow us to provide a range of reflective features and thereby evolve both application models and environments at run-time.

A comparison of pixel and object-based land cover classification. A case study of the Asmara region, Eritrea

In this paper we compare the performance of two image classification paradigms (object- and pixel-based) for creating a land cover map of Asmara, the capital of Eritrea and its surrounding areas using a Landsat ETM+ imagery acquired in January 2000. The image classification methods used were maximum likelihood for the pixel-based approach and Bhattacharyya distance for the object-oriented approach available in, respectively, ArcGIS and SPRING software packages. Advantages and limitations of both approaches are presented and discussed. Classifications outputs were assessed using overall accuracy and Kappa indices. Pixel- and object-based classification methods result in an overall accuracy of 78% and 85%, respectively. The Kappa coefficient for pixel- and object-based approaches was 0.74 and 0.82, respectively. Although pixel-based approach is the most commonly used method, assessment and visual interpretation of the results clearly reveal that the object-oriented approach has advantages for this specific case-study.

Taking an Object-Centric View on Dynamic Information with Object Flow Analysis

A large body of research analyzes the runtime execution of a system to extract abstract behavioral views. Those approaches primarily analyze control flow by tracing method execution events or they analyze object graphs of heap snapshots. However, they do not capture how objects are passed through the system at runtime. We refer to the exchange of objects as the object flow, and we claim that object flow is necessary to analyze if we are to understand the runtime of an object-oriented application. We propose and detail Object Flow Analysis, a novel dynamic analysis technique that takes this new information into account. To evaluate its usefulness, we present a visual approach that allows a developer to study classes and components in terms of how they exchange objects at runtime. We illustrate our approach on three case studies.

Composing New Abstractions From Object Fragments

As object-oriented languages are extended with novel modularization mechanisms, better underlying models are required to implement these high-level features. This paper describes CELL, a language model that builds on delegation-based chains of object fragments. Composition of groups of cells is used: 1) to represent objects, 2) to realize various forms of method lookup, and 3) to keep track of method references. A running prototype of CELL is provided and used to realize the basic kernel of a Smalltalk system. The paper shows, using several examples, how higher-level features such as traits can be supported by the lower-level model.

The Moldable Inspector: a framework for domain-specific object inspection

Answering run-time questions in object-oriented systems involves reasoning about and exploring connections between multiple objects. Developer questions exercise various aspects of an object and require multiple kinds of interactions depending on the relationships between objects, the application domain and the differing developer needs. Nevertheless, traditional object inspectors, the essential tools often used to reason about objects, favor a generic view that focuses on the low-level details of the state of individual objects. This leads to an inefficient effort, increasing the time spent in the inspector. To improve the inspection process, we propose the Moldable Inspector, a novel approach for an extensible object inspector. The Moldable Inspector allows developers to look at objects using multiple interchangeable presentations and supports a workflow in which multiple levels of connecting objects can be seen together. Both these aspects can be tailored to the domain of the objects and the question at hand. We further exemplify how the proposed solution improves the inspection process, introduce a prototype implementation and discuss new directions for extending the Moldable Inspector.

Precise set sharin analysis for java-style programs (and proofs).

Finding useful sharing information between instances in object- oriented programs has recently been the focus of much research. The applications of such static analysis are multiple: by knowing which variables definitely do not share in memory we can apply conventional compiler optimizations, find coarse-grained parallelism opportunities, or, more importantly, verify certain correctness aspects of programs even in the absence of annotations. In this paper we introduce a framework for deriving precise sharing information based on abstract interpretation for a Java-like language. Our analysis achieves precision in various ways, including supporting multivariance, which allows separating different contexts. We propose a combined Set Sharing + Nullity + Classes domain which captures which instances do not share and which ones are definitively null, and which uses the classes to refine the static information when inheritance is present. The use of a set sharing abstraction allows a more precise representation of the existing sharings and is crucial in achieving precision during interprocedural analysis. Carrying the domains in a combined way facilitates the interaction among them in the presence of multivariance in the analysis. We show through examples and experimentally that both the set sharing part of the domain as well as the combined domain provide more accurate information than previous work based on pair sharing domains, at reasonable cost.