Design och implementering av stöd för semantiska patchar för Javatransformeringsmotorn Spoon
Mikael Forsberg
Sammanfattning
Mjukvaruutveckling är ofta en kollaborativ process med behov av effektiv kommunikation. Ett centralt inslag i denna kommunikation är möjligheten för utvecklare att skapa och sinsemellan dela kortfattade sammanfattningar över källkodsändringar. De POSIX-standardiserade verktygen diff och patch har länge utgjort en viktig del av verktygslådan, men deras avsaknad av stöd för syntax och semantik hos specifika programspråk ger upphov till en begränsad uttrycksfullhet. Semantic Patch Language (SmPL), introducerat år 2006 tillsammans med verktyget Coccinelle, erbjuder ökad uttrycksfullhet i POSIX-liknande patchar för programspråket C. En SmPL-patch kan bland annat använda metavariabler, logiska variabelnamn som binder godtyckliga programvariabler, för att specificera transformationer som berör variabelreferenser oavsett vilka variabelnamn som förekommer i målprogrammet. Coccinelle4J, en modifikation av Coccinelle, är en nyligen framtagen prototyp på ett SmPL-verktyg för programspråket Java. Coccinelle4J baseras på en teknisk grund designad för tolkning och bearbetning av C som anpassats till att bearbeta Java. Språkskillnader gör det svårt att få en heltäckande anpassning, vilket leder till ett begränsat stöd för vissa av Javas egenskaper. Trots detta är Coccinelle4J i dagsläget den främsta lösningen för SmPL för Java. I denna avhandling tar vi de första stegen mot ett SmPL för Java baserat på Spoon, ett robust metaprogrammeringsbibliotek för Java. Vi undersöker kvalitativt vilka egenskaper hos SmPL och Coccinelle som kan generaliseras till Java, samt implementerar och utvärderar SPOON-SMPL, en prototyp på ett SmPL-verktyg för Java baserat på Spoon. Designen av SPOON-SMPL är kraftigt inspirerad av Coccinelle, och baseras på temporallogik och modellprövning. Vi finner att en klar majoritet av de egenskaper vi identifierat hos SmPL och Coccinelle låter sig generaliseras till Java. Vi utvärderar kvantitativt SPOON-SMPL genom att jämföra körtidsprestandan mot Coccinelle4J över sex semantiska patchar med tillhörande projektkodbaser som ursprungligen användes i en fallstudie kring API-migrering utförd av teamet bakom Coccinelle4J. Vi jämför även körtidsprestandan mot byggnadstiden för vardera projekt. Vi finner att körtidsprestandan hos SPOON-SMPL är sämre än Coccinelle4J, men att den trots det befinner sig inom ett område som är acceptabelt för en enskild mjukvaruutvecklare med en enkel persondator. Slutligen presenterar vi två detaljerade förslag till utökningar av SPOON-SMPL tillsammans med en uppsättning förslag för framtida arbete. Vi visar genom detta att vår prototyp har en kraftfull potential för utökningar som drar nytta av de funktioner som finns i Spoon, i synnerhet kring ett förbättrat och robust stöd för vissa egenskaper hos Java där Coccinelle4J endast erbjuder ett begränsat stöd.