Palestra TaSafo Conf-2015: Refatoração com Métricas

Conf 2015
Cláudio Martins
claudiomartins2000@gmail.com
Novembro/2015
1

Sobre o palestrante : Cláudio Martins
Sou Mestre em Computação pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul (UFRGS/2003), graduado em Tecnologia
de PD (UFPA/1989), especialista em Análise e Projeto de
Sistemas (UFPA/1998).Sistemas (UFPA/1998).
Professor do Instituto Federal do Pará (IFPA), e analista de
sistemas da Companhia de Informática de Belém (Cinbesa).
Trabalho há mais de vinte anos com engenharia de software
e sistemas de informação.
2Qualidade de software - Refatoraça e Métricas / Prof. Msc. Cláudio Martins
Lattes: http://lattes.cnpq.br/7014997829591968
LinkedIn: http://br.linkedin.com/in/claudiomartins2010
Facebook: https://www.facebook.com/claudiomartins2000
Blog: http://claudiomartins-prof.blogspot.com.br/

• A palestra tem por objetivo apresentar as principais
métricas de código orientado a objetos como suporte
à tarefa de refatoração de código.
Agenda
à tarefa de refatoração de código.
• A palestra é dividida em três partes:
– Motivação
– Refatoração
– Métricas para Software Orientado a Objetos
3
Qualidade de software - Refatoraça e Métricas / Prof. Msc. Cláudio Martins

Motivação:Motivação:
Software, manutenção e qualidade
4

O que é Software?
• Há pouco tempo, as pessoas não
conseguiam perceber a existência ou
importância do software.importância do software.
– Hardware/Equipamento e software se
confundiam em só um conceito.
• Hoje, o software está presente e
onipresente em vários meios e dispositivos.
Software (definição)
•Programas de computador (código, instruções), estruturas de
dados e...
•A documentação necessária para instalar, usar e tornar os
programas compreensíveis para quem os mantêm.
5

Custo do Software
• Ao longo do ciclo de vida, os custos em Desenvolvimento
e Manutenção do Software:
▫ Desenvolvimento ................ 30 a 40 %▫ Desenvolvimento ................ 30 a 40 %
▫ Manutenção ........................ 60 a 70 %
6
Custos relativos ao Desenvolvimento
do Software e Manutenção.
Custos relativos a TIC, Desenvolvimento de
Software e Manutenção de Software

Sem Manutenção,
tudo se desgasta,tudo se desgasta,
deteriora.
7

Ciclo de vida do hardware/equipamentos
físicos
8

Ciclo de vida do Software
9
Diz respeito a uma das 8 Leis de Lehman:
Complexidade crescente - Se não forem tomadas medidas para reduzir
ou manter a complexidade de um software, conforme ele é alterado sua
complexidade irá aumentar progressivamente.
Deve haver um esforço para reduzir a complexidade final de um sistema
enquanto este recebe alterações.Qualidade de software - Refatoraça e Métricas / Prof. Msc. Cláudio Martins

• É o processo de alterar a codificação do software sem alterar sua
funcionalidade.
– Ex: definição e nomes de dados e código do programa, melhorias e
simplificações em instruções.
Reestruturação de Código
simplificações em instruções.
• O propósito principal é tornar o programa mais fácil de ser
compreendido.
Fundamentos da Reengenharia
11

Refatoração (Refactoring)Refatoração (Refactoring)
de Software OO
12

Refatoração
• Refatoração (do inglês, Refactoring) é o processo de
modificar um software para melhorar sua estrutura
interna (do código) sem alterar seu comportamentointerna (do código) sem alterar seu comportamento
externo.
– Martin Fowler et al. (1999).
• Refatoração busca tornar o software mais fácil de
entender e mais barato de se modificar (evoluir).
• O uso desta técnica evita a deterioração tão comum• O uso desta técnica evita a deterioração tão comum
durante o ciclo de vida de um código.
• Não se trata de otimização.
– Refatorar ~ Refabricar ~ Reestruturar
– É uma prática “ágil”!
13

Refatoração (Refactoring) de Software
•A refatoração visa auxiliar o processo de desenvolvimento
(programação) e evolução (manutenção) do software a partir de
mecanismos de reestruturação de código (orientado a objetos).
14

“Mau cheiro” (Bad Smell)
Problemas de qualidade de código
15

Exemplo prático de Refatoração
•Considere a classe ‘C’, responsável por implementar
funcionalidades em uma conta bancária:
public class C {
public double s;
public void sacar(double valor){
this.s = s – valor;
}
public static void main(String args[]){
C c = new C();C c = new C();
c.s = 100;
c.sacar(50);
System.out.println(“Saldo:”+c.s);
}
}
16

Exemplo prático de Refatoração:
Renomear Classe
Solução:
Trocar o nome da classe
public class Conta {
public double s;
public void sacar(double valor){
this.s = s – valor;
}
public static void main(String args[]){
Conta c = new Conta();Conta c = new Conta();
c.s = 100;
c.sacar(50);
System.out.println(“Saldo:”+c.s);
}
}
17

Exemplos comuns de Refatoração
•Mudança do nome de variáveis•Mudança do nome de variáveis
•Mudanças nas interfaces dos objetos
•Pequenas mudanças arquiteturais
•Decompor grandes métodos em métodos menores
•Encapsular código repetido em um novo método
•Generalização de métodos. Ex:•Generalização de métodos. Ex:
raizQuadrada(float x)⇒ raiz (float x, int n)
18

Catálogo de Refatorações
•Existem algumas propostas de catálogos.
Ex:
▫Kerievsky's (2004)
▫Sven Gort e Philippe T’Seyen, Refactoring Thumbnails,
▫Alur et. al.,no livro “Core J2EE Patterns, 2001 (obs: p/
arquitetura JEE)
•Talvez o mais conhecido dos catálogos
seja o proposto por Fowler [2000]
19
http://www.martinfowler.com/

O que é Métrica?
Métrica é a medição de
um atributo
20
um atributo
(propriedades ou
características ) de uma
determinada entidade
(produto, processo ou
recursos).

• A abordagem tradicional para refatorar código é a leitura
do código em busca dos ‘maus cheiros’ (bad smell).
– Essa é uma abordagem que pode ser subjetiva e dependente de
Motivação: “Code Smell” e Refatoração
– Essa é uma abordagem que pode ser subjetiva e dependente de
um especialista (principalmente em grandes sistemas!).
– Para grandes sistemas é inviável.
21http://martinfowler.com/bliki/CodeSmell.html

• Abordagem baseada em Métricas de Software.
• As métricas de software podem medir inúmeras
características do software
Como podemos refatorar de forma objetiva?
características do software
– da qualidade do produto
– do processo de desenvolvimento do software.
• Em refatoração, o foco estará nas métricas de software
voltadas ao produto de software no que se refere ao
código.código.
22

• As métricas que interessam à refatoração estão
relacionadas aos atributos de software :
– Tamanho
Métricas de Software
– Tamanho
– Complexidade
– Acoplamento
– Coesão
• Em algum sentido, medir o grau de “Abstração” do software
• No caso da refatoração, esses atributos estarão• No caso da refatoração, esses atributos estarão
relacionados as seguintes elementos do código OO:
pacotes, classes e métodos.
23

Há várias métricas que medem a qualidade interna.
Ex:
– Total de linhas de código (Lines of Code – LOC)
Métricas de software ( qualidade interna / código)
– Total de linhas de código (Lines of Code – LOC)
– Número de classes (NC – Number of Classes)
– Falta de coesão em métodos (LCOM)
– Depth of Inheritance Tree (DIT)
– Number of Overridden Methods (NORM)
– Number of Methods (NOM)
– Number of FieldsNumber of Fields
– Specialization Index
– McCabe Cyclomatic Complexity
– Weighted Methods per Class (WMC)
– Etc.
24

• LOC é a mais antiga e a mais simples das métricas de software.
• LOC mede o tamanho (em linhas) das classes e métodos.
• Normalmente não contabiliza as linha em branco.
Linhas de Código (LOC – Lines of Code)
LOC = 77 linhas
25Qualidade de software - Refatoraça e Métricas / Prof. Msc. Cláudio Martins
LOCm = 5LOCm = 5 comentários

• Métricas de complexidade indicam o quanto é complexo
é um código (do método, classe, pacote), em relação às
estruturas internas de comandos e como são
organizados.
Métricas de complexidade
organizados.
• Ex:
– Métricas simples para medir complexidade:
• Número de atributos (NF – Number of Fields)
• Número de métodos (NOM – Number of Methods)
• Número de Parâmetros (NP – Number of Parameters)
– Métricas mais usadas para complexidade:
• Profundidade de Blocos Aninhados (NBD – Nested Block Depth)
• Complexidade Ciclomática de McCabe (CC ou VG)
• Métodos Ponderados por Classe (WMC – Weighted Methods per Class)
26

Métricas simples relacionadas à complexidade
NF = 5 campos
NP = 6 Parameters
27
NOM =7 métodos

• NBD representa o número máximo de blocos de código aninhados
(Nested Block Depth) em um determinado método.
– A métrica NBD mede a complexidade do método.
Profundidade de Blocos Aninhados
(NBD – Nested Block Depth)
28

Complexidade Ciclomática (CC ou VG) de McCabe
Mede complexidade de código do método.
Normalmente, VG < 5 => complexidade menor
É calculada contando o número de laços e
condicionais existentes, somando-se 1 no final.
29

• WMC mede a complexidade individual de uma classe.
– A complexidade de uma classe é reflete o número de seus
métodos e suas complexidades.
Métodos Ponderados por Classe
(WMC – Weighted Methods per Class)
métodos e suas complexidades.
• WMC é geralmente calculado como a somatório das
complexidades dos métodos da classe.
– A métrica de complexidade dos métodos geralmente é medida
pela Complexidade Ciclomática (McCabe).
30

Métricas de Acoplamento
Medem o acoplamento entre classes ou subsistemas, isto é, medem a ligação
ou dependência entre essas classes ou subsistemas (pacotes).
31
Recomendação:
Classes com responsabilidades claras e um baixo acoplamento

• Acoplamento Eferente (EC- Efferent Coupling ou EC):
– número total de classes dentro de um pacote que dependem
de classes externas ao pacote.
Métricas de Acoplamento
de classes externas ao pacote.
• Acoplamento Aferente (AC - Afferent Coupling)
– número total de classes externas de um pacote que
dependem de classes de dentro desse pacote
32

Acoplamento Eferente (Ce – Efferent Coupling)
33
O acoplamento eferente do pacote = 2
- há duas classes dentro do pacote que dependem de classes fora do
pacote.

Acoplamento Aferente (Ca – Afferent Coupling)
34
O acoplamento aferente do pacote é cinco,
pois existem 5 classes fora do pacote que dependem de classes dentro do pacote.

Ex: CBO (Coupling Between Object Classes)
CBO mede o total de mensagens trocadas entre os objetos das
classes analisadas em um pacote/sistema.
Ex: CBO do pacote = 8, há 8 relacionamentos entre classes do pacote
e classes externas ao pacote.e classes externas ao pacote.
35

• Profundidade da Árvore de Herança
(DIT – Depth of Inheritance Tree)
• Número de Filhos (NoC – Number of Children)
Métricas de Herança
• Número de Filhos (NoC – Number of Children)
• Número de Métodos Redefinidos
(NORM –Number of Overridden Methods)
• Índice de Especialização (SI – Specialization Index)
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• Essa métrica admite valores entre zero e um.
• Uma medida de abstração (A) próxima de zero (0) :
– indica que as entidades analisadas são bastante concretas e
Abstração (A – Abstractness)
– indica que as entidades analisadas são bastante concretas e
que o mecanismo de abstração foi pouco utilizado, o que
reduzirá a probabilidade de reúso da entidade.
• Quando a métrica se aproxima de um (1):
– O software é bastante abstrato o que evidencia a existência
de classes abstratas e interfaces (com poucasde classes abstratas e interfaces (com poucas
funcionalidades implementadas).
– Normalmente “frameworks” possuem A próximo de 1.
37

• A métrica Instabilidade (I) avalia entidades (pacotes,
p.ex) quanto a sua dependência perante outras
entidades, servindo de avaliação quanto ao impacto de
Instabilidade (I – Instability)
entidades, servindo de avaliação quanto ao impacto de
mudanças na entidade a ser medida.
• A métrica Instabilidade admite valores entre zero e um.
• A instabilidade é o resultado da divisão do acoplamento
eferente de um pacote pelo total de acoplamentos
(aferentes e eferentes) dele.(aferentes e eferentes) dele.
– De uma maneira bem simples, um pacote é instável se ele
depende de muitos outros pacotes. Dessa forma, pacotes
projetados para serem reusáveis devem ter baixa
instabilidade.
38

• A Distância (Distance from the Main Sequence - D)
relaciona a Abstração (A) e a Instabilidade (I), calculado
pela distância do ponto traçado entre A e I e a linha
Distância (Distance from the Main Sequence – D
ou Dn)
pela distância do ponto traçado entre A e I e a linha
(seqüência) principal (ideal) do balanceamento entre A e I.
• A Distância Normalizada da Sequência Principal
(Dn) varia entre 0 e 1
• Dn deve ser melhor para valores baixo, demonstrando um
balancemento entre a instabilidade e abstração.balancemento entre a instabilidade e abstração.
39

Gráfico de Abstração vs. Instabilidade (para Dn)
Dn deve se manter próxima à
linha da sequência principal
11
Abstração
Dn
40
1Instabilidade
0

• Há muitas ferramentas disponíveis no mercado, tanto
comerciais quanto open-source, para coleta de
métricas de código (análise estática de código):
Ferramentas de medição
métricas de código (análise estática de código):
• Ex (software livre):
– FindBugs (http://findbugs.sourceforge.net/)
– PMD (http://pmd.sourceforge.net)
– Checkstyle (http://checkstyle.sourceforge.net/index.html)
– JDepend (http://clarkware.com/software/JDepend.html)– JDepend (http://clarkware.com/software/JDepend.html)
– Eclipse Metrics
– Simple Code Metrics (NetBeans)
41

• O sistema “Locadora de Vídeo”, usado no livro de Martin
Fowler, apresenta dificuldades na manutenção e evolução
para novos requisitos (gerar conta no formato HTML, p.ex).
Exemplo de Refatoraçao com Métricas:
Código da “Locadora de Vídeo”
para novos requisitos (gerar conta no formato HTML, p.ex).
• Desafio/Meta: Desenvolva um projeto de refatoração
prevendo melhorias no código quanto à redução da
complexidade e melhorias das abstrações presentes do
sistema.
FilmeLocaçãoCliente
42
códigoPreço: int
Filme
diasAlugados: int
LocaçãoCliente
conta()
1
**1

Métricas obtidas para o sistema original
43
Método “conta()” com
VG= 8 (Complexidade
Ciclomátitica) alta

Resultados após refatorações no projeto
44

Análise e interpretação das métricas de pacote
Relacionadas ao pacote
•O sistema “Locadora de Vídeo” após as refatorações (Extração de
métodos, Método Fábrica, Polimorfismo, etc) apresenta melhoras
nas métricas:
•A (Abstração) e D (Distância da sequência principal) ,
refletindo os efeitos da criação de classes abstratas
45
refletindo os efeitos da criação de classes abstratas
(ClassificaçãoPreço) e interface (Alugável).
•O resultado da refatoração, como é de se esperar, fez aumentar a
métrica NCP (Número de classes) e LOC (linhas de código), porém
para um benefício a favor do reuso, manuteção e legibilidade da
aplicação.

Análise e interpretação das métricas de classes
46
Melhorias na coesão (LCC- Loose
Class Cohesion) e acoplamento
(LCOM e TCC) das classes.

Análise e interpretação das métricas de métodos
47
Melhoria na complexidade (VG) doMelhoria na complexidade (VG) do
método “conta”, cuja
responsabilidades foram movidas
para outros métodos de outras
classes (LOC diminui no método).

• Quando se avalia a qualidade do produto de software,
um dos atributos a ser considerado é a facilidade de
manutenção/evolução do software.
Considerações Finais
manutenção/evolução do software.
• Refatoração é uma das estratégia a ser adotada para
tratar e melhorar o projeto e a evolução do software.
• Para grandes sistemas de software, a refatoração
torna-se um desafio.
– Para isso, é importante adotar métricas e ferramentas que
ajudem o processo de refatoração.ajudem o processo de refatoração.
• Assim, garantindo a qualidade do projeto do software,
garante-se a viabilidade econômica e uso desse
software por um tempo maior no ciclo de vida.
48

Obrigado pela atenção!
@_ClaudioMartins
49
http://claudiomartins-prof.blogspot.com.br/

• Chidamber, S. R. & Kemerer, C. F. (1994). A Metrics Suite for
Object Oriented Design (IEEE Transactions on Software
Engineering, Vol. 20, No. 6).
Em: http://www.pitt.edu/~ckemerer/CK%20research%20papers/
Referências
Em: http://www.pitt.edu/~ckemerer/CK%20research%20papers/
MetricForOOD_ChidamberKemerer94.pdf
• FOWLER, Martin. Refactoring. Disponível em
<http://www.refactoring.com>.
• McCabe, T. J. 1976. A complexity measure. IEEE Trans. Software
Eng. 2, 4, 308–320.
• PRESSMANN, Roger S. (1995). Engenharia de Software. 3. ed.• PRESSMANN, Roger S. (1995). Engenharia de Software. 3. ed.
São Paulo: Makron Books.
• SOMMERVILLE, Ian (2003). Engenharia de Software. São Paulo:
Addison Wesley.
50

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