Patterns and quality of object-oriented software systems

Lors de ces dix dernières années, le coût de la maintenance des systèmes orientés objets s'est accru jusqu' à compter pour plus de 70% du coût total des systèmes. Cette situation est due à plusieurs facteurs, parmi lesquels les plus importants sont: l'imprécision des spécifications des utilisateurs, l'environnement d'exécution changeant rapidement et la mauvaise qualité interne des systèmes. Parmi tous ces facteurs, le seul sur lequel nous ayons un réel contrôle est la qualité interne des systèmes. De nombreux modèles de qualité ont été proposés dans la littérature pour contribuer à contrôler la qualité. Cependant, la plupart de ces modèles utilisent des métriques de classes (nombre de méthodes d'une classe par exemple) ou des métriques de relations entre classes (couplage entre deux classes par exemple) pour mesurer les attributs internes des systèmes. Pourtant, la qualité des systèmes par objets ne dépend pas uniquement de la structure de leurs classes et que mesurent les métriques, mais aussi de la façon dont celles-ci sont organisées, c'est-à-dire de leur conception, qui se manifeste généralement à travers les patrons de conception et les anti-patrons. Dans cette thèse nous proposons la méthode DEQUALITE, qui permet de construire systématiquement des modèles de qualité prenant en compte non seulement les attributs internes des systèmes (grâce aux métriques), mais aussi leur conception (grâce aux patrons de conception et anti-patrons). Cette méthode utilise une approche par apprentissage basée sur les réseaux bayésiens et s'appuie sur les résultats d'une série d'expériences portant sur l'évaluation de l'impact des patrons de conception et des anti-patrons sur la qualité des systèmes. Ces expériences réalisées sur 9 grands systèmes libres orientés objet nous permettent de formuler les conclusions suivantes: • Contre l'intuition, les patrons de conception n'améliorent pas toujours la qualité des systèmes; les implantations très couplées de patrons de conception par exemple affectent la structure des classes et ont un impact négatif sur leur propension aux changements et aux fautes. • Les classes participantes dans des anti-atrons sont beaucoup plus susceptibles de changer et d'être impliquées dans des corrections de fautes que les autres classes d'un système. • Un pourcentage non négligeable de classes sont impliquées simultanément dans des patrons de conception et dans des anti-patrons. Les patrons de conception ont un effet positif en ce sens qu'ils atténuent les anti-patrons. Nous appliquons et validons notre méthode sur trois systèmes libres orientés objet afin de démontrer l'apport de la conception des systèmes dans l'évaluation de la qualité.

DECOR : détection et correction des défauts dans les systèmes orientés objet

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Impacts and Detection of Design Smells

Les changements sont faits de façon continue dans le code source des logiciels pour prendre en compte les besoins des clients et corriger les fautes. Les changements continus peuvent conduire aux défauts de code et de conception. Les défauts de conception sont des mauvaises solutions à des problèmes récurrents de conception ou d’implémentation, généralement dans le développement orienté objet. Au cours des activités de compréhension et de changement et en raison du temps d’accès au marché, du manque de compréhension, et de leur expérience, les développeurs ne peuvent pas toujours suivre les normes de conception et les techniques de codage comme les patrons de conception. Par conséquent, ils introduisent des défauts de conception dans leurs systèmes. Dans la littérature, plusieurs auteurs ont fait valoir que les défauts de conception rendent les systèmes orientés objet plus difficile à comprendre, plus sujets aux fautes, et plus difficiles à changer que les systèmes sans les défauts de conception. Pourtant, seulement quelques-uns de ces auteurs ont fait une étude empirique sur l’impact des défauts de conception sur la compréhension et aucun d’entre eux n’a étudié l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes. Dans cette thèse, nous proposons trois principales contributions. La première contribution est une étude empirique pour apporter des preuves de l’impact des défauts de conception sur la compréhension et le changement. Nous concevons et effectuons deux expériences avec 59 sujets, afin d’évaluer l’impact de la composition de deux occurrences de Blob ou deux occurrences de spaghetti code sur la performance des développeurs effectuant des tâches de compréhension et de changement. Nous mesurons la performance des développeurs en utilisant: (1) l’indice de charge de travail de la NASA pour leurs efforts, (2) le temps qu’ils ont passé dans l’accomplissement de leurs tâches, et (3) les pourcentages de bonnes réponses. Les résultats des deux expériences ont montré que deux occurrences de Blob ou de spaghetti code sont un obstacle significatif pour la performance des développeurs lors de tâches de compréhension et de changement. Les résultats obtenus justifient les recherches antérieures sur la spécification et la détection des défauts de conception. Les équipes de développement de logiciels doivent mettre en garde les développeurs contre le nombre élevé d’occurrences de défauts de conception et recommander des refactorisations à chaque étape du processus de développement pour supprimer ces défauts de conception quand c’est possible. Dans la deuxième contribution, nous étudions la relation entre les défauts de conception et les fautes. Nous étudions l’impact de la présence des défauts de conception sur l’effort nécessaire pour corriger les fautes. Nous mesurons l’effort pour corriger les fautes à l’aide de trois indicateurs: (1) la durée de la période de correction, (2) le nombre de champs et méthodes touchés par la correction des fautes et (3) l’entropie des corrections de fautes dans le code-source. Nous menons une étude empirique avec 12 défauts de conception détectés dans 54 versions de quatre systèmes: ArgoUML, Eclipse, Mylyn, et Rhino. Nos résultats ont montré que la durée de la période de correction est plus longue pour les fautes impliquant des classes avec des défauts de conception. En outre, la correction des fautes dans les classes avec des défauts de conception fait changer plus de fichiers, plus les champs et des méthodes. Nous avons également observé que, après la correction d’une faute, le nombre d’occurrences de défauts de conception dans les classes impliquées dans la correction de la faute diminue. Comprendre l’impact des défauts de conception sur l’effort des développeurs pour corriger les fautes est important afin d’aider les équipes de développement pour mieux évaluer et prévoir l’impact de leurs décisions de conception et donc canaliser leurs efforts pour améliorer la qualité de leurs systèmes. Les équipes de développement doivent contrôler et supprimer les défauts de conception de leurs systèmes car ils sont susceptibles d’augmenter les efforts de changement. La troisième contribution concerne la détection des défauts de conception. Pendant les activités de maintenance, il est important de disposer d’un outil capable de détecter les défauts de conception de façon incrémentale et itérative. Ce processus de détection incrémentale et itérative pourrait réduire les coûts, les efforts et les ressources en permettant aux praticiens d’identifier et de prendre en compte les occurrences de défauts de conception comme ils les trouvent lors de la compréhension et des changements. Les chercheurs ont proposé des approches pour détecter les occurrences de défauts de conception, mais ces approches ont actuellement quatre limites: (1) elles nécessitent une connaissance approfondie des défauts de conception, (2) elles ont une précision et un rappel limités, (3) elles ne sont pas itératives et incrémentales et (4) elles ne peuvent pas être appliquées sur des sous-ensembles de systèmes. Pour surmonter ces limitations, nous introduisons SMURF, une nouvelle approche pour détecter les défauts de conception, basé sur une technique d’apprentissage automatique — machines à vecteur de support — et prenant en compte les retours des praticiens. Grâce à une étude empirique portant sur trois systèmes et quatre défauts de conception, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont supérieurs à ceux de DETEX et BDTEX lors de la détection des occurrences de défauts de conception. Nous avons également montré que SMURF peut être appliqué à la fois dans les configurations intra-système et inter-système. Enfin, nous avons montré que la précision et le rappel de SMURF sont améliorés quand on prend en compte les retours des praticiens.

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.

Anti-metabolic effects of Galanthus nivalis agglutinin and wheat germ agglutinin on nymphal stages of the common brown leafhopper using a novel artificial diet system

The common brown leafhopper, Orosius orientalis (Matsumura) (Homoptera: Cicadellidae), previously described as Orosius argentatus (Evans), is an important vector of several viruses and phytoplasmas worldwide. In Australia, phytoplasmas vectored by O. orientalis cause a range of economically important diseases, including legume little leaf (Hutton & Grylls, 1956), tomato big bud (Osmelak, 1986), lucerne witches broom (Helson, 1951), potato purple top wilt (Harding & Teakle, 1985), and Australian lucerne yellows (Pilkington et al., 2004). Orosius orientalis also transmits Tobacco yellow dwarf virus (TYDV; genus Mastrevirus, family Geminiviridae) to beans, causing bean summer death disease (Ballantyne, 1968), and to tobacco, causing tobacco yellow dwarf disease (Hill, 1937, 1941). TYDV has only been recorded in Australia to date. Both diseases result in significant production and quality losses (Ballantyne, 1968; Thomas, 1979; Moran & Rodoni, 1999). Although direct damage caused by leafhopper feeding has been observed, it is relatively minor compared to the losses resulting from disease (P Tr E bicki, unpubl.).

Response efficacy : the key to minimizing rejection and maximizing acceptance of emotion-based anti-speeding messages

This study sought to improve understanding of the persuasive process of emotion-based appeals not only in relation to negative, fear-based appeals but also for appeals based upon positive emotions. In particular, the study investigated whether response efficacy, as a cognitive construct, mediated outcome measures of message effectiveness in terms of both acceptance and rejection of negative and positive emotion-based messages. Licensed drivers (N = 406) participated via the completion of an on-line survey. Within the survey, participants received either a negative (fear-based) appeal or one of the two possible positive appeals (pride or humor-based). Overall, the study's findings confirmed the importance of emotional and cognitive components of persuasive health messages and identified response efficacy as a key cognitive construct influencing the effectiveness of not only fear-based messages but also positive emotion-based messages. Interestingly, however, the results suggested that response efficacy's influence on message effectiveness may differ for positive and negative emotion-based appeals such that significant indirect (and mediational) effects were found with both acceptance and rejection of the positive appeals yet only with rejection of the fear-based appeal. As such, the study's findings provide an important extension to extant literature and may inform future advertising message design.

Enhancing road safety for young drivers : how Graduate Driver Licensing initiatives can complement "anti-hooning" legislation

Street racing and associated (hooning) behaviours have attracted increasing concern in recent years. While New Zealand and all Australian jurisdictions have introduced “antihooning” legislation and allocated significant police resources to managing the problem, there is limited evidence of the road safety implications of hooning. However, international and Australian data suggests that drivers charged with a hooning offence tend to be young males who are accompanied by one or more peers, and hooning-related crashes tend to occur at night. In this regard, there is considerable evidence that drivers under the age of 25 are over-represented in crash statistics, and are particularly vulnerable soon after obtaining a Provisional licence, when driving at night, and when carrying peer-aged passengers. The similarity between the nature of hooning offenders, offences and crashes, and road safety risks for young drivers in general, suggests that hooning is an issue that may be viewed as part of the broader young driver problem. Many jurisdictions have recently implemented a range of evidence-based strategies to address young driver road safety, and this paper will present Queensland crash and offence data to highlight the potential benefit of Graduated Driver Licensing initiatives, such as night driving restrictions and peer-aged passenger restrictions, to related road safety issues, including hooning. An understanding of potential flow-on effects is important for evaluations of anti-hooning legislation and Graduated Driver Licensing programs, and may have implications for future law enforcement resource allocation and policy development.

Establishment of a mouse model of colitis and its use to evaluate the anti-inflammatory effects of two ghrelin peptides

Ghrelin is a gut-brain peptide hormone that induces appetite, stimulates the release of growth hormone, and has recently been shown to ameliorate inflammation. Recent studies have suggested that ghrelin may play a potential role in inflammation-related diseases such as inflammatory bowel diseases (IBD). A previous study with ghrelin in the TNBS mouse model of colitis demonstrated that ghrelin treatment decreased the clinical severity of colitis and inflammation and prevented the recurrence of disease. Ghrelin may be acting at the immunological and epithelial level as the ghrelin receptor (GHSR) is expressed by immune cells and intestinal epithelial cells. The current project investigated the effect of ghrelin in a different mouse model of colitis using dextran sodium sulphate (DSS) – a luminal toxin. Two molecular weight forms of DSS were used as they give differing effects (5kDa and 40kDa). Ghrelin treatment significantly improved clinical colitis scores (p=0.012) in the C57BL/6 mouse strain with colitis induced by 2% DSS (5kDa). Treatment with ghrelin suppressed colitis in the proximal colon as indicated by reduced accumulative histopathology scores (p=0.03). Whilst there was a trend toward reduced scores in the mid and distal colon in these mice this did not reach significance. Ghrelin did not affect histopathology scores in the 40kDa model. There was no significant effect on the number of regulatory T cells or TNF-α secretion from cultured lymph node cells from these mice. The discovery of C-terminal ghrelin peptides, for example, obestatin and the peptide derived from exon 4 deleted proghrelin (Δ4 preproghrelin peptide) have raised questions regarding their potential role in biological functions. The current project investigated the effect of Δ4 peptide in the DSS model of colitis however no significant suppression of colitis was observed. In vitro epithelial wound healing assays were also undertaken to determine the effect of ghrelin on intestinal epithelial cell migration. Ghrelin did not significantly improve wound healing in these assays. In conclusion, ghrelin treatment displays a mild anti-inflammatory effect in the 5kDa DSS model. The potential mechanisms behind this effect and the disparity between these results and those published previously will be discussed.

Lyprinol : is it a useful anti-inflammatory agent?

The New Zealand green lipped mussel preparation Lyprinol is available without a prescription from a supermarket, pharmacy or Web. The Food and Drug Administration have recently warned Lyprinol USA about their extravagant anti-inflammatory claims for Lyprinol appearing on the web. These claims are put to thorough review. Lyprinol does have anti-inflammatory mechanisms, and has anti-inflammatory effects in some animal models of inflammation. Lyprinol may have benefits in dogs with arthritis. There are design problems with the clinical trials of Lyprinol in humans as an anti-inflammatory agent in osteoarthritis and rheumatoid arthritis, making it difficult to give a definite answer to how effective Lyprinol is in these conditions, but any benefit is small. Lyprinol also has a small benefit in atopic allergy. As anti-inflammatory agents, there is little to choose between Lyprinol and fish oil. No adverse effects have been reported with Lyprinol. Thus, although it is difficult to conclude whether Lyprinol does much good, it can be concluded that Lyprinol probably does no major harm.

Anti-cancer activity of zoledronic acid in breast cancer

Background: Zoledronic acid is used to prevent the bone loss associated with antioestrogen treatments in subjects with breast cancer. Preclinical studies suggest that zoledronic acid may have anticancer activity in its own right. This anticancer possibility with zoledronic acid has not been investigated extensively in clinical trials. Objectives/methods: This evaluation is of a large clinical trial that investigated the effect of zoledronic acid on cancer outcomes in premenopausal women with breast cancer. Results: The trial showed that after 4 years, 94.0% of subjects who were treated with zoledronic acid were disease-free compared with 90.8% of those not treated with zoledronic acid. Recurrence survival was a secondary end point; this occurred in 94.0% with, and 90.9% without, zoledronic acid treatment. Conclusions: Zoledronic acid does have anticancer activity in premenopausal women with cancer.

CTA1-DD is an effective adjuvant for targeting anti-chlamydial immunity to the murine genital mucosa

Chlamydia trachomatis is a significant human pathogen with potentially severe disease sequelae in the genital tract, including infertility. A successful vaccine will need to effectively target immunity to the genital mucosa. Intranasal immunisation with cholera toxin (CT) can target immunity to the genital tract, but has the potential to cause neurological side effects. CTA1-DD is a non-toxic potent mucosal adjuvant which combines the enzymatic properties of CT, with a B cell targeting moiety. Here, we demonstrate that intranasal immunisation with CTA1-DD and chlamydial Major Outer Membrane Protein (MOMP) results in the induction of neutralising systemic and mucosal antibodies, and reduces the level of chlamydial shedding following intravaginal challenge with Chlamydia muridarum. Thus, CTA1-DD is an effective adjuvant for vaccine development against Chlamydia trachomatis, and possibly also a range of other genital pathogens.

Immunogenicity and protective efficacy of an anti-Streptococcus pyogenes vaccine candidate in multiple animal species

Streptococcus pyogenes, also known as Group A Streptococcus (GAS) has been associated with a range of diseases from the mild pharyngitis and pyoderma to more severe invasive infections such as streptococcal toxic shock. GAS also causes a number of non-suppurative post-infectious diseases such as rheumatic fever, rheumatic heart disease and glomerulonephritis. The large extent of GAS disease burden necessitates the need for a prophylactic vaccine that could target the diverse GAS emm types circulating globally. Anti-GAS vaccine strategies have focused primarily on the GAS M-protein, an extracellular virulence factor anchored to GAS cell wall. As opposed to the hypervariable N-terminal region, the C-terminal portion of the protein is highly conserved among different GAS emm types and is the focus of a leading GAS vaccine candidate, J8-DT/alum. The vaccine candidate J8-DT/alum was shown to be immunogenic in mice, rabbits and the non-human primates, hamadryas baboons. Similar responses to J8-DT/alum were observed after subcutaneous and intramuscular immunization with J8-DT/alum, in mice and in rabbits. Further assessment of parameters that may influence the immunogenicity of J8-DT demonstrated that the immune responses were identical in male and female mice and the use of alum as an adjuvant in the vaccine formulation significantly increased its immunogenicity, resulting in a long-lived serum IgG response. Contrary to the previous findings, the data in this thesis indicates that a primary immunization with J8-DT/alum (50ƒÊg) followed by a single boost is sufficient to generate a robust immune response in mice. As expected, the IgG response to J8- DT/alum was a Th2 type response consisting predominantly of the isotype IgG1 accompanied by lower levels of IgG2a. Intramuscular vaccination of rabbits with J8-DT/alum demonstrated that an increase in the dose of J8-DT/alum up to 500ƒÊg does not have an impact on the serum IgG titers achieved. Similar to the immune response in mice, immunization with J8-DT/alum in baboons also established that a 60ƒÊg dose compared to either 30ƒÊg or 120ƒÊg was sufficient to generate a robust immune response. Interestingly, mucosal infection of naive baboons with a M1 GAS strain did not induce a J8-specific serum IgG response. As J8-DT/alum mediated protection has been previously reported to be due to the J8- specific antibody formed, the efficacy of J8-DT antibodies was determined in vitro and in vivo. In vitro opsonization and in vivo passive transfer confirmed the protective potential of J8-DT antibodies. A reduction in the bacterial burden after challenge with a bioluminescent M49 GAS strain in mice that were passively administered J8-DT IgG established that protection due to J8-DT was mediated by antibodies. The GAS burden in infected mice was monitored using bioluminescent imaging in addition to traditional CFU assays. Bioluminescent GAS strains including the ‘rheumatogenic’ M1 GAS could not be generated due to limitations with transformation of GAS, however, a M49 GAS strain was utilized during BLI. The M49 serotype is traditionally a ‘nephritogenic’ serotype associated with post-streptococcal glomerulonephritis. Anti- J8-DT antibodies now have been shown to be protective against multiple GAS strains such as M49 and M1. This study evaluated the immunogenicity of J8-DT/alum in different species of experimental animals in preparation for phase I human clinical trials and provided the ground work for the development of a rapid non-invasive assay for evaluation of vaccine candidates.