同一メソッド内に含まれるブロック間の結合度を用いた...

Department of Computer Science, Graduate School of Information Science & Technology,Osaka University

同一メソッド内に含まれるブロック間の結合度を用いたメソッド分割手法の提案

井上研究室M ２三宅達也

Department of Computer Science, Graduate School of Information Science & Technology, Osaka University 2

研究概要

ソフトウェアの設計品質を高く保つことが重要

　⇒ソフトウェアの設計品質を向上させるための技術

メソッド抽出リファクタリングを支援する手法の提案

23/04/21

Department of Computer Science, Graduate School of Information Science & Technology, Osaka University

メソッド抽出リファクタリング

メソッド内のコードの一部を新規メソッドとして抽出既存の１つのメソッドを２つの短いメソッドに分

割メソッド抽出リファクタリングの手順

メソッド抽出リファクタリングを必要とするメソッドを特定

新規メソッドとして抽出する範囲を識別識別範囲をメソッドとして抽出プログラムの振る舞いが変わっていないか検証

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メソッド抽出の例と特徴

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public void sample ( ) { int i = 0; while( hoge() ) { String str = “string”; if( jar( i ) ) { make(str); } for( int j = 0; j < i ; j++) { sam( i ); if( log ) { System.out.println(str); } } } while( ) { bar(i); }}

public void sample ( ) { int i = 0; while( hoge() ) { printStr(i); } while( ) { bar(i); }}

public void printStr(int i) { String str = “string”; if( jar( i ) ) { make(str); } for( int j = 0; j < i ; j++) { sam( i ); if( log ) { System.out.println(str); } }}

抽出

短いメソッドを形成する他のメソッドから利用しや

すい再利用性の向上重複コードの生成防止

適切な命名を行うことで、内部の処理の理解が容易になる

可読性の向上オーバライドが行いやすい

拡張性の向上


研究の動機と目的研究動機　メソッド抽出リファクタリングは

さまざまな利点を持つ頻繁に行われる普遍的な作業

他の品質向上作業の前準備

　　⇒自動化の効果が大きい　研究目的

メソッド抽出リファクタリングを支援する手法を提案新規メソッドとして抽出すべき範囲を自動的に特定

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適切なメソッド抽出

機能に基づいて分割されたメソッド機能：１つのメソッドが実現する特定の処理

引数の少ないメソッド呼び出し元のメソッドとの依存関係が小さい引数の役割が理解しやすい

⇒ 　凝集度の高いメソッドメソッドの構成要素が協調メソッドが適切に役割分担されている

メソッド内の構成要素が密結合メソッド内部と外部の要素は疎結合

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提案手法の概要

新規メソッドとして抽出する範囲を自動的に識別メソッド内のコードが実現する機能を変数

集合で表現コードブロック間の結合度を定義互いに強く結合しているコードブロック群

を識別

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新規メソッドとして抽出するコードブロック群


変数を用いた機能の表現

メソッドの機能：変数の値を決定するための計算 [23]変数を指定することはメソッドの機能を指定す

ることと同義過去の研究では返り値のみに着目提案手法ではメソッド内で使用されている全変数に

着目

⇒ コード片Ｂの機能を変数集合 V( Ｂ ) で表す

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):(},,,{)( 1321

内に出現する変数　Bvi

nn vvvvvBV

[23] 丸山 . 基本ブロックスライシングを用いたメソッド抽出リファクタリング .情報処理学会論文誌 43(6):1625-1637, Jun 2002.

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コード片の協調度合

変数集合の共通要素が要素数の少ない変数集合を占める割合

協調度合が高いとき２つのコード片は同一の機能を実現するためのコード片である可能性が高い

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|))(||,)((|

|)()(|),(

21

21

21

BVBVMin

BVBVBBionCollaborat

},,,,{ 543211 vvvvvV

},,,{ 87652 vvvvV

}{ 521 vVV

25.0),( 21 BBionCollaborat

},,,,{ 543211 vvvvvV

},,,{ 65432 vvvvV

},,{ 54321 vvvVV

75.0),( 21 BBionCollaborat

},,,,{ 543211 vvvvvV

},,{ 5432 vvvV

},,{ 54321 vvvVV

1),( 21 BBionCollaborat

共通要素の数

要素数の少ない変数集合の要素数

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コードブロック間の関係

public void sample ( ) { int i = 0; String str; while( hoge() ) { str = “string”; if( jar( I ) ) { make(str); } foo(i); for( int j = 0; j < I ; j++) { sam( i ); if( log ) { System.out.println(i); } } } ・ while( ) { bar(i); make(str); }}

sample ( )

while while

if for

if

親子関係兄弟関係

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兄弟ブロック結合

兄弟関係にあるコードブロック間の結合度兄弟関係にあるコードブロックの機能の協調度合

B1 と B2 が兄弟関係にある時

兄弟ブロック結合度が閾値以上２つのコードブロックを１つのメソッドとして

抽出

|))(||,)((|

|)()(|),(),(

21

21

2121

BVBVMin

BVBVBBionCollaboratBBSBC

　　　　　

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親子ブロック結合

親子関係にあるコードブロック間の結合度子コードブロック　の機能と　をメソッド抽

出した後に残る親コードブロック　　の機能の協調度合

親子ブロック結合度が閾値以上子コードブロックだけでなく親コードブロック

ごとメソッド抽出

cB cBafterpB _

|))(||,)((|

|)()(|),(),(

_

_

_

afterpc

afterpc

afterpcpc

BVBVMin

BVBVBBionCollaboratBBPBC

　　　　　

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同一機能に属するコードブロック群識別アルゴリズム

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1. RESULT = NULL2. B = 特定されたコードブロック3. SCB = B と結合しているコードブロック群 (B を含む )4. NSCB = B と兄弟ブロック結合していないコードブ

ロック群5. PB = B の親コードブロック文6. if ( NSCB が空でない )7. if ( PBC( PB, SCB ) > PBC( PB, NSCB ) )8. NSCB を新規メソッドとして抽出9. else10. SCB を新規メソッドとして抽出11. EXIT12. end if13. end if 14. if ( PB と SCB が親子ブロック結合している )15. if ( PB がメソッド全体でない )16. B = PB17. GOTO 行 318. end if19. else20. SCB を新規メソッドとして抽出21. end if

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同一機能に属するブロック文群識別の例（閾値 : 0.5）

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void METHOD() { VAR v1, v2, v3, v4, v5; …………………………… BLOCK1 { …………………………… BLOCK2 { VAR v8 = v1 + v2; v6 = v3 + v8; v7 = v4 + v8; } …………………………… VAR v9 = 0; BLOCK3 { v9 = v1 + v2 + v6; } v5 = v7 + v9 } …………………………… BLOCK4 { …………………………… BLOCK5 { VAR v12, v13, v14; …………………………… v9 = v12 + v13 + v14; } }}

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SBC: 0.75PBC: 0.66

SBC: 0.25


適用事例

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対象学生の書いたプログラ

ム

If1,for3,for4が同一の機能を実現するためのコードブロック群主観的判断コードコメント再利用可能な機能的単位

for1

for2

for3

for4

if1

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考察

改善案変数ごとに重要度を定義

重要度の高い変数が協調しているほど高結合

適用範囲１つのコードブロックは１つの機能に対応

ブロックの構造を壊すようなメソッド抽出には未対応ある程度規模の大きなメソッドが対象

複数のコードブロック複数の使用変数

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まとめと今後の課題

まとめメソッド抽出リファクタリングを支援する手

法を提案新規メソッドとして抽出する範囲を自動特定

今後の予定実験の拡大

実験対象の追加による汎用性の検証リファクタリングの問題点の解決に関する定量的な評価

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void METHOD() { VAR v1, v2, v3; …………………………… BLOCK1 { VAR v4,v5; …………………………… BLOCK2 { v4 = v1 + v2; } …………………………… BLOCK3 { v5 = v1 + 4; } v5 = v1 + v2 } ……………………………}

}5,4,2,1{)1( vvvvBF

}5,4,1{)3( vvvBF

}4,2,1{)2( vvvBF

変数を用いた機能の抽象化例

}5,4,3,2,1{)( vvvvvMF )()1( MFBF

)1()2( BFBF

)1()3( BFBF

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void METHOD() { …………………………… BLOCK1 { VAR v1,v2,v3,v4; …………………………… BLOCK2 { VAR v5,v6 v5 = v1 + v2; v6 = v1 + v5; } …………………………… } ……………………………}

親子ブロック結合度の算出例void METHOD() { …………………………… BLOCK1 { VAR v1,v2,v3,v4; …………………………… newMETHOD(v1,v2); …………………………… } ……………………………}

void newMethod(VAR v1, VAR v2) { BLOCK2 { VAR v5,v6 v5 = v1 + v2; v6 = v1 + v5; }}

)1()2( BFBF

}6,5,2,1{)2( vvvvBF

}6,5,4,3,2,1{)1( vvvvvvBF

}4,3,2,1{)_1( vvvvafterBF

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関連研究

Eclipse のリファクタリング機能コード修正（リファクタリングプロセス 4 ）の自動化本手法と組み合わせることが可能

基本ブロックスライシングによるメソッド抽出変数を１つ指定し，影響範囲をメソッドとして抽出

メソッドの機能は複数の変数を用いた計算により成立絡み合ったコードを分割することができる

Murphy-Hill らの研究リファクタリングツール作成のガイドライン

軽快なツール例外的なフォーマットへの対応特定のタスクに特化した機能

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メソッド抽出リファクタリング

メソッドの一部を新しいメソッドとして抽出対象

長すぎるメソッド複雑な制御構造をもつメソッド

効果再利用性の向上適切な命名を行うことで内部の処理の可読性が向上拡張性の向上

普遍的で頻繁に行われるリファクタリングパターン

⇒ 自動化の効果が大きい21

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