Towards using fluctuations in internal quality metrics to find design intents

Abstract

Le contrôle de version est la pierre angulaire des processus de développement de logiciels modernes. Tout en construisant des logiciels de plus en plus complexes, les développeurs doivent comprendre des sous-systèmes de code source qui leur sont peu familier. Alors que la compréhension de la logique d'un code étranger est relativement simple, la compréhension de sa conception et de sa genèse est plus compliquée. Elle n'est souvent possible que par les descriptions des révisions et de la documentation du projet qui sont dispersées et peu fiables -- quand elles existent.

Ainsi, les développeurs ont besoin d'une base de référence fiable et pertinente pour comprendre l'historique des projets logiciels. Dans cette thèse, nous faisons les premiers pas vers la compréhension des motifs de changement dans les historiques de révision. Nous étudions les changements prenant place dans les métriques logicielles durant l'évolution d'un projet.

Au travers de multiples études exploratoires, nous réalisons des expériences quantitatives et qualitatives sur plusieurs jeux de données extraits à partir d'un ensemble de 13 projets. Nous extrayons les changements dans les métriques logicielles de chaque commit et construisons un jeu de donnée annoté manuellement comme vérité de base.

Nous avons identifié plusieurs catégories en analysant ces changements. Un motif en particulier nommé "compromis", dans lequel certaines métriques peuvent s'améliorer au détriment d'autres, s'est avéré être un indicateur prometteur de changements liés à la conception -- dans certains cas, il laisse également entrevoir une intention de conception consciente de la part des auteurs des changements. Pour démontrer les observations de nos études exploratoires, nous construisons un modèle général pour identifier l'application d'un ensemble bien connu de principes de conception dans de nouveaux projets.

Nos résultats suggèrent que les fluctuations de métriques ont le potentiel d'être des indicateurs pertinents pour gagner des aperçus macroscopiques sur l'évolution de la conception dans l'historique de développement d'un projet.

Version control is the backbone of the modern software development workflow. While building more and more complex systems, developers have to understand unfamiliar subsystems of source code. Understanding the logic of unfamiliar code is relatively straightforward. However, understanding its design and its genesis is often only possible through scattered and unreliable commit messages and project documentation -- when they exist.

Thus, developers need a reliable and relevant baseline to understand the history of software projects. In this thesis, we take the first steps towards understanding change patterns in commit histories. We study the changes in software metrics through the evolution of projects.

Through multiple exploratory studies, we conduct quantitative and qualitative experiments on several datasets extracted from a pool of 13 projects. We mine the changes in software metrics for each commit of the respective projects and manually build oracles to represent ground truth.

We identified several categories by analyzing these changes. One pattern, in particular, dubbed "tradeoffs", where some metrics may improve at the expense of others, proved to be a promising indicator of design-related changes -- in some cases, also hinting at a conscious design intent from the authors of the changes. Demonstrating the findings of our exploratory studies, we build a general model to identify the application of a well-known set of design principles in new projects.

Our overall results suggest that metric fluctuations have the potential to be relevant indicators for valuable macroscopic insights about the design evolution in a project's development history.