Vorlesungsnummer 03-05-H-706.01

Video

Die Vorlesung wurde auf Video aufgezeichnet. Das Video findet man hier

Warum Sie diese Vorlesung interessieren sollte

Die Pflege und Weiterentwicklung existierender Software verschlingt 50-80% der Kosten im Software-Life-Cycle. Aus empirischen Untersuchungen ist bekannt, dass Wartungsprogrammierer 50-60% ihrer Zeit nur mit der Analyse der Implementierung verbringen, bevor sie eine Änderung tatsächlich durchführen und testen können.

Für sich persönlich können Sie diese Zahl so interpretieren: Mit sehr großer Wahrscheinlichkeit werden sie die meiste Zeit ihres späteren beruflichen Daseins mit der Pflege und Weiterentwicklung existierender Software verbringen. Darauf sollten Sie sich vorbereiten.

Und wetten, dass die Software, die sie ändern sollen, alles andere als gut strukturiert und dokumentiert ist? Erschwerend kommt hinzu, dass Sie nicht der einzige Entwickler dieses riesigen und unübersichtlichen System sein werden. Was machen Sie nun?

Lernziele

In dieser Vorlesung lernen Sie,

• auf welchen Ebenen Sie Code analysieren können,
• wie Sie Schwachstellen des Codes finden,
• wie Sie duplizierten Code automatisch aufspüren,
• wie Sie Abhängigkeiten zwischen Anweisungen nachverfolgen können,
• wie Sie Code-Muster finden,
• wie Sie den Code automatisch transformieren können,
• wie Sie die Stellen im Code finden, die eine bestimmte Funktionalität implementieren,
• wie Sie Vererbungshierarchien restrukturieren können,
• wie Sie Software visualisieren können
• und wie Sie Reengineering-Projekte organisieren.

Inhalt

Software Reengineering beschäftigt sich mit Wiedergewinnung  verlorener Informationen über existierende Software-Systeme (Reverse Engineering), Restrukturierung der Beschreibung  des Systems (Restructuring) und der nachfolgenden Implementierung der Änderungen (Alteration). Reengineering hat es dabei nicht nur mit alter Software zu tun; gerade neuere objekt-orientierte Systeme erfordern oft schon bald eine Restrukturierung, weshalb sich ein guter Teil der Vorlesung speziell objekt-orientierter Software widmet (Restrukturierung von Klassenhierarchien, automatisches Refactoring). Auch im Kontext neuerer Ansätze des Software Engineerings zur Entwicklung ähnlicher Produkte als Produktlinie findet Reengineering Einsatz.

Über Inhalte und Erfahrungen der Vorlesung im Wintersemester 1999/2000 an der Uni Stuttgart berichtet dieser Artikel im PDF-Format. Themen dieser Vorlesung sind:

• allgemeiner Überblick über das Thema sowie Beziehung des Reengineerings zu verwandten Gebieten der Software-Wartung, Wrapping, etc.
• Zwischendarstellungen für Programmanalysen (abstrakte Syntaxbäume, Program Dependency Graph, Single Static Assignment), Datenfluss-/Kontrollflussanalysen
• Program Slicing
• Klonerkennung
• Mustersuche
• automatische Code-Transformationen und Refactoring
• Begriffsanalyse
• Merkmalsuche
• Analyse und Restrukturierung von Vererbungshierarchien
• Software Visualisierung
• Planung und Durchführung von Reengineering-Projekten, Prozessmodelle des Reengineerings

Übungen

Die Übungen werden zweiwöchig stattfinden. Neben der Wiederholung und praktischen Vertiefung des Vorlesungsinhalts werden auch existierende Reengineering-Werkzeuge vorgestellt.

Voraussetzungen

Die Vorlesung richtet sich an Informatikstudentinnen und -studenten im Hauptstudium sowie an Studierende anderer Fachrichtungen, die über Informatikgrundkenntnisse verfügen. Kenntnisse im Compilerbau und Software Engineering wären hilfreich, sind aber keine notwendige Voraussetzung.

Termine

Die geplanten Termine der Vorlesung und der Übung sind wie folgt.

• Vorlesung: Montags, 10:15 - 11:45 Uhr, Raum MZH 5210, und Donnerstag, 8:15 - 9:45 Uhr, Raum MZH 5210
• erste Vorlesung am 26. Oktober 2006
• Übung: zweiwöchig alternierend zur Vorlesung

Weiterführende Informationen

Weitere Informationen zu Reengineering sind in der Reengineering-Bibliographie erhältlich.

Literatur

• Object Oriented Reengineering Patterns by Serge Demeyer, Stephane Ducasse, Oscar Nierstrasz. Morgan Kaufmann, 2002.
• "Modernizing Legacy Systems" by Robert C. Seacord, Daniel Plakosh, and Grace A. Lewis. Addison-Wesley, 2003.
• "Refactoring: Improving the Design of Existing Code" by Martin Fowler. Addison-Wesley, 2000.

Einführung		Motivation; wichtige Begriffe: Wartung Reverse Engineering, Restrukturierung, Reengineering, Wrapping, Business Process Reengineering; Ziele und Aufgaben; Unterschiede zur Vorwärtsentwicklung;
Statische Programmanalyse und Programmrepräsentationen		Statische Programmanalyse, Programmrepräsentationen, Kontroll- und Datenfluss
Program-Slicing		statisches Program-Slicing, Forward-/Backward-Slicing, intra-/interprozedural, Program Dependency Graph, System Dependency Graph, weitere Slicing-Varianten.
Refactoring		Refactoring, Bad Smells, Prozess, Beispiele
Software-Metriken		Größenmetriken, Komplexitätsmetriken, Kopplung und Kohäsion, Objektorientierte Metriken, Empirische Studien
Klonerkennung		Software-Redundanz, Klonerkennung, verschiedene Verfahren
Software-Visualisierung		Visualisierung statischer und dynamischer Information über Software und ihre Versionsgeschichte.
Automatische Code-Transformation
Dynamische Analyse		Probleme statischer Analysen, Information durch dynamische Analyse, Testfälle, Instrumentierung, Probleme der Instrumentierung, Weiterverarbeitung dynamischer Information, Anwendungsbeispiele, Vergleich mit statischer Analyse
Formale Begriffsanalyse
Merkmalsuche		Lokalisierung von Produktfunktionen (Merkmale, Features) im Code; statische, dynamische, hybride Analyse mit formaler Begriffsanalyse; inkrementelle Begriffsanalyse.
Architekturrekonstruktion		Architekturrekonstruktion mit der Reflektionsmethode und Software-Clustering
Durchführung von Reengineering-Projekten
Übungsblatt 1		Einfache Werkzeuge; Programmrepräsentationen; wird am 9.11.06 besprochen.
Notizen der Besprechung von Übungsaufgabe 1
Übungsblatt 2		Statische Programmanalyse und Slicing; wird am 23. November besprochen.
Notizen der Besprechung der Übungsaufgabe 2
Übungsblatt 3; wird am 25.1.07 besprochen.

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