ESI Talents

Sujet de Stage N°: 333

Sujet de Stage
Validation

Sujet de stage N° 333

Type*

Specialites*

Organisme*

Coencadrants*

Promoteur*

Soumia Zellagui

Email promoteur*

Tel promoteur

Intitule*

Réalisation d’un outil de reconstruction et de visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java

Resume*

L’évolution des systèmes logiciels pour étendre ou adapter leurs fonctionnalités et améliorer leur qualité; est inévitable. Par conséquent, une compréhension globale d'un système à faire évoluer est cruciale. Afin d’acquérir une telle compréhension, une vue de haut niveau (modèle d’architecture) de la structure et du comportement du système est nécessaire. L'évolution des systèmes logiciels sur une période de temps conduit souvent à une érosion architecturale. Dans ce cas, un processus de reconstruction d'architecture doit être effectué afin de construire l'architecture telle qu'implémentée du système en cours d’évolution. La reconstruction de l'architecture reste une tâche difficile et longue. Le coût moyen de reconstruction de l'architecture réelle d'un système par un développeur expérimenté peut être très élevé (il a été montré dans [1] que les projets de taille moyenne de 70K à 280K lignes de code nécessitent en moyenne 100 heures). Cela souligne le besoin de techniques automatiques ou semi-automatiques de ré-ingénierie pour la reconstruction des architectures.

Plusieurs approches ont été proposées pour reconstruire des architectures (voir [2] pour une revue de la littérature). La plupart de ces approches utilisent des techniques de clustering pour identifier des composants hautement cohésifs et faiblement couplés du système; et ainsi, ils visent la reconstruction d'une vue statique du système. Dans notre contexte, nous nous intéressons à la reconstruction de l’architecture de l’exécution, qui est composée des entités concrètes du système en cours d’exécution (objets) et des dépendances entre elles. L'importance de disposer de l'architecture de l'exécution a été soulignée dans plusieurs études expérimentales [3, 4]. Seules quelques approches ciblent la reconstruction des architectures de l'exécution. Ces approches adoptent un processus de reconstruction ascendant qui s'appuie sur le code source et/ou les traces d’exécution; ils produisent des modèles de qualité qui facilitent la compréhension de la structure du système lors de son exécution. Cependant, la plupart du temps, ils ne parviennent pas à fournir des modèles d'une taille raisonnable qui peuvent être visualisés par des humains/développeurs, et cela est particulièrement vrai pour les systèmes logiciels d’une taille importante.

Ce PFE à pour objectif la réalisation d’un outil de reconstruction et visualisation de l’architecture de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java. Dans le contexte de ce PFE, une architecture de l’exécution est un graphe d’objets construit en utilisant une analyse statique du code source. Pour les systèmes logiciels de taille importante, ces graphes contiennent souvent des centaines ou des milliers de nœuds et d'arêtes. Par conséquent, la visualisation directe d'un tel graphe ne sert à rien. Ces graphes sont donc affinés à l'aide des informations (e.g., la probabilité d’existence) obtenues en analysant des traces d'exécution. Ces informations supplémentaires sont utilisées pour réduire la complexité du graphe affiné résultant selon les préférences du développeur. En fait, les développeurs peuvent utiliser ces informations pour définir des seuils et réduire la taille du graphes en se concentrant uniquement sur les nœuds qui vérifient certaines conditions (e.g., sur les nœuds les plus probables).

Important: ce PFE doit être réalisé par un binôme.

Objectifs*

1- Analyse et synthèse des différents types d’informations que les développeurs souhaitent voir dans une architecture de l’exécution.

2- Implémenter l’étape de reconstruction des graphes d’objets en utilisant une analyse statique du code source. L'algorithme de reconstruction de graphes d'objets à implémenter est celui proposé dans [7]. Les graphes d'objets reconstruits dans cette étape doivent être sous format JSON.

3- Implémenter l’étape d’instrumentation automatique et de génération de trace d’exécutions. Les traces générées après l’exécution du code source instrumenté, automatiquement, doivent permettre l’extraction des informations identifiées à l’étape 1. Ces informations vont être utilisé pour annoter les nœuds et arêtes du graphe produit à l'étape 2 (donc le JSON généré à l'étape 2 va être modifié). Pour cette étape, un prototype est déjà implémenté dans [8] et peut être facilement personnalisé par l'étudiant.

4- Implémentation de la partie visualisation de l’architecture reconstruite (l'input est le JSON produit à l'étape 2 et raffiné à l'étape 3). 

5- Faire une étude expérimentale de l’outil réalisé en suivant le protocole proposé dans [5].

Resultats attendus*

1- Réalisation d’un outil de reconstruction et visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java.

2- Rédaction d’un article pour une conférence internationale (je pense en particulier à la conférence ASE qui aura lieu en Septembre 2021)

Antecedents

Moyens informatiques

Echeancier*

Étape 01 (0.5 mois): Comprendre les différents concepts liés à ce PFE.

Étape 02 (1 mois): Analyse et synthèse des différents types d'informations que les développeurs souhaitent voir dans une architecture de l'exécution

Étape 03 (1 mois): Implémentation de l’étape de reconstruction des graphes d’objets en utilisant une analyse statique

Étape 04 (1 mois): Implémentation de l’étape d’instrumentation et de génération de trace d’exécutions.

Étape 05 (2.5 mois):  Implémentation de la partie visualisation de l’architecture reconstruite

Étape 06 (1 mois): Étude expérimentale

Étape 07 (1.5 mois): Rédaction du rapport

Étape 08 (0.5 mois): Rédaction de l’article pour ASE

Bibliographie

[1] Garcia, J., Krka, I., Mattmann, C., & Medvidovic, N. (2013, May). Obtaining ground-truth software architectures. In 2013 35th International Conference on Software Engineering (ICSE) (pp. 901-910).

[2] Ducasse, S., & Pollet, D. (2009). Software architecture reconstruction: A process oriented taxonomy. IEEE Transactions on Software Engineering, 35(4), 573-591.

[3] Lee, S., Murphy, G. C., Fritz, T., & Allen, M. (2008, September). How can diagramming tools help support programming activities?. In 2008 IEEE Symposium on Visual Languages and Human-Centric Computing (pp. 246-249).

[4] Ammar, N., & Abi-Antoun, M. (2012, October). Empirical evaluation of diagrams of the run-time structure for coding tasks. In 2012 19th Working Conference on Reverse Engineering (pp. 367-376). 

[5] Pacione, M. J., Roper, M., & Wood, M. (2004, November). A novel software visualisation model to support software comprehension. In 11th working conference on reverse engineering (pp. 70-79).

[6] Ahn, H., Kang, S., & Lee, S. (2018, April). Reconstruction of execution architecture view using dependency relationships and execution traces. In Proceedings of the 33rd Annual ACM Symposium on Applied Computing (pp. 1417-1424).

[7] Tonella, P. (2005, May). Reverse engineering of object oriented code. In Proceedings. 27th International Conference on Software Engineering, 2005. ICSE 2005. (pp. 724-725). IEEE.

[8] Zellagui, S., Tibermacine, C., Boussaidi, G. E., Seriai, A. D., Bouziane, H. L., & Dony, C. (2018, April). Recovering runtime architecture models and managing their complexity using dynamic information and composite structures. In Proceedings of the 33rd Annual ACM Symposium on Applied Computing (pp. 1454-1456).

[9] Cho, C., Lee, K. S., Lee, M., & Lee, C. G. (2019). Software Architecture Module-View Recovery Using Cluster Ensembles. IEEE Access, 7, 72872-72884.

Statut validation*

Reponse aux experts

Reserve pour*

Projet recherche

Notification

Avis sur le Sujet de Stage

Intitule	Organisme	Debut	Fin	Avis	Commentaire
Réalisation d’un outil de reconstruction et de visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java	LCSI : Laboratoire de la Communication dans les Systèmes Informatiques	09/15/2020	09/30/2020	Avis favorable	Eviter de donner le sujet à un monôme surtout si c'est un étudiant moyen, car même avec un bon encadrement le sujet est assez consistant pour un binôme.
Réalisation d’un outil de reconstruction et de visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java	LCSI : Laboratoire de la Communication dans les Systèmes Informatiques	09/15/2020	09/30/2020	Avis favorable avec réserves majeures	Le sujet me semble très difficile pour un PFE. Il faut délimiter un SCOPE et bien définir les objectifs. D'ailleurs, faire une étude bibliographique n'est pas un objectif en soi, c'est une activité qui doit faire partie d'un phasage bien défini. Donc, je recommande de bien définir la portée du travail et définir clairement des objectifs réalisables pour un PFE
Réalisation d’un outil de reconstruction et de visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java	LCSI : Laboratoire de la Communication dans les Systèmes Informatiques	09/15/2020	09/30/2020	Avis favorable	—
Réalisation d’un outil de reconstruction et de visualisation des architectures de l’exécution des systèmes logiciels codés en Java	LCSI : Laboratoire de la Communication dans les Systèmes Informatiques	09/15/2020	09/30/2020	Avis favorable	Projet très intéressant et bien détaillé. Plus adapté pour un binôme SIL. Je propose d'actualiser la bibliographie en ajoutant un ou deux articles récents.