Teste de Programas Orientados a Aspectos: Uma Abordagem Estrutural para AspectJ

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1 Roteiro Teste de Programas Orientados a Aspectos: Uma Abordagem Estrutural para AspectJ Otávio Augusto Lazzarini Lemos Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Universidade de São Paulo Av. do Trabalhador São-Carlense, 400 São Carlos, SP oall@icmc.usp.br

2 Roteiro Roteiro 1 Introdução 2 Programação Orientada a Aspectos & Teste de Software Programação Orientada a Aspectos Teste de Software 3 Abordagem de Teste Estrutural para Programas OA Teste de Unidade Teste de Integração 4 Automatização do Teste Estrutural de Unidade JaBUTi/AJ Extensões Telas 5 Conclusões e Trabalhos Futuros Conclusões Trabalhos Futuros

3 Introdução POA nova técnica uso mais efetivo da separação de interesses no desenvolvimento Maioria dos trabalhos: implementações, aplicações... Novo momento: outros problemas projeto, VV&T POA diz-se que entendimento e esforço na manutenção Entretanto não evita erros aplicação de técnicas de VV&T Teste estrutural caixa branca estrutura lógica dos programas Motivação: Não se pode confiar... Exemplo de critérios: todos-nós, todas-arestas

4 POA Programação Orientada a Aspectos Em um projeto de software importante separar os interesses Anos 90 interesses transversais (crosscutting) espalhamento e entrelaçamento POA mecanismos para implementar tais interesses em módulos separados Linguagem OA: 1 Modelo de pontos de junção; 2 Mecanismo de identificação dos pontos de junção; 3 Unidades que encapsulam especificações de pontos de junção e mudanças de comportamento desejados (os aspectos) e 4 Processo de combinação. C 1 C2 A C3

5 POA A Linguagem AspectJ Construções novas: aspect, pointcut, before, after e around; declare warning, error e parents (e outros tipos de declaração inter-tipos) Aspectos: especificação de pontos de junção, comportamento a ser adicionado, atributos, métodos e classes internas, além das declarações.

6 POA Estratégia de Implementação do AspectJ Idéia principal: aspectos classes no bytecode (.class separados) adendos métodos no bytecode ajc insere chamadas nos possíveis pontos de junção Com essa implementação identificam-se os pontos afetados pelos adendos chamadas aos métodos adendos C m1 m2 WC m1 m2 A a1 a2 compile/weave AC am1 am2

7 Teste de Software Caso de teste (d, S(d)) d D Testar cada d D impraticável Critérios de teste avaliar e auxiliar na construção Teste estrutural lógica interna Grafo de fluxo de controle e de dados Exemplos de critérios todos-nós, todos-usos

8 Teste de Software Teste de Software Execução de um software com a intenção de revelar erros Importante outras atividades de GQS são insuficientes Fases Unidade, Integração e Sistema Menor Unidade: OO Método, OA Método e Adendo Fase OO OA Unidade Intra-método Intra-método e Intra-adendo Integração Inter-método, Intra-classe Inter-método, Método-adendo, e Inter-classe Adendo-método, Inter-adendo, Inter-método-adendo, Intra-classe e Inter-classe Sistema Toda a aplicação Toda a aplicação

9 entry loop exit me29 s30 ae39 s40 s41 s42 me2 s3 s4 me32 s33 ae43 s44 s45 s46 s47 return me9 s10 call me34 s35 me11 s12 ae48 s49 s50 s51 s52 entry loop me15 s16 s17 s18 exit ae39 s40 s41 s42 me2 s3 s4 me5 s6 me7 s8 return ae43 s44 s45 s46 s47 call me9 s10 me11 s12 ae48 s49 s50 s51 s52 me13 s14 Teste de Software Teste de Programas Orientados a Aspectos Teste Estrutural Zhao (2002, 2003) Adaptação da abordagem de Harrold & Rothermel (1994) fluxo de dados Módulo adendo-combinado e método-combinado Teste intra-módulo, inter-módulo, aspecto/classe Figura: Framed Control Flow Graphs

10 Teste de Software Teste de Programas Orientados a Aspectos entry call entry call loop me2 me9 me11 loop me2 me5 me7 me9 me11 me13 me29 s3 s10 s12 me15 s3 s6 s8 s10 s12 s14 s30 s4 me32 ae43 me34 ae48 s16 s4 ae43 ae48 ae39 s33 s44 s35 s49 s17 ae39 s44 s49 exit s40 s41 s45 s46 s50 s51 exit s18 s40 s41 s45 s46 s50 s51 s42 s47 s52 s42 s47 s52 return return Figura: Framed Control Flow Graphs

11 Teste de Software Teste de Programas Orientados a Aspectos Teste Baseado em Estados Xu (2004) Adaptação do modelo FREE Binder (1999) Mescla com teste estrutural open balance balance Open freeze unfreeze Frozen debit credit [currenty-lasty>5] proceed Inactive balance [b<0] [currenty-lasty>5&& b<max_ina_balance] se tle [b<0] credit [b>=0] close Closed Overdrawn credit[b<0]

12 Teste de Software Teste de Programas Orientados a Aspectos Open c0 d0 b0 c1 c2 d1 b1 b2 c3 d2 r0 b3 a0 r1 r2 f0 a1 r3 f1 f2 a2 f3 Overdrawn Inactive Frozen c0 c1 c2 c3 Overdrawn Open

13 Teste de Unidade Teste Intra-método e Intra-adendo Adaptar grafos de fluxo Diferenças: Pontos de interação entre métodos e adendos locais onde os adendos definem comportamento Paralelo com chamadas de métodos Adaptar CFG nós transversais (crosscutting nodes) AODU = (N, E, s, C, T ) C N é o conjunto (possivelmente vazio) de nós transversais que representam um nó no qual ocorre uma interação com um adendo de um dado aspecto; AODU para AspectJ extensão do trabalho de Vincenzi (2004) para bytecode

14 Teste de Unidade public class Point { public int x, y; public AClass a; public Point(int _x, int _y) { x = _x; y = _y; } public void affectedmethod(point p, int _x, int _y) { try { if (p.x <= 10 && p.y <= 10) { p.x = _x; p.y = _y; p.a = new AClass(10, 20); } p.printpoint(p); System.out.println(p.x); } catch (AnException ae) { System.out.println("Exception " + "catched!"); } }... } public aspect AnAspect { pointcut exec(point p, int i, int j): execution(void Point.affectedMethod(Point, int, int)) && args(p, i, j); pointcut settinga(aclass a): set(aclass Point.a) && args(a) &&!within(aspects.*); pointcut handlerpc(point p) : handler(point.anexception) && this(p); before(point p, int i, int j): exec(p, i, j) { if (p.x >= 0) p.x = i + 3; if (p.y >= 0) p.y = j + 4; } after (Point p, int i, int j) returning(): exec(p, i, j) { System.out.println("after " + "returning exec"); if (i > 10) System.out.println("i > 10"); else System.out.println("i <= 10"); if (p.x > 10) System.out.println("p.x > 10"); else System.out.println("p.x <= 10"); } void around(aclass a) : settinga(a) { System.out.println("around settinga"); a.a = 20; a.b = 30; proceed(a); } before(point p) : handlerpc(p) { p.x = 40; } }

15 Teste de Unidade d={p,p.x,p.y,_x,_y} 0 <<before AnAspect>> d={p,p.x,p.y,_x,_y} 0 21 pu={p.x, p} pu={p.x, p} pu={p.x, p} pu={p.x, p} pu={p.y,p} 9 pu={p.y,p} 30 pu={p.y,p} pu={p.y,p} cu={p.x,p} d={p.a,p.x, p.y} cu={p,_x,_y} cu={p.x,p} <<around AnAspect>> d={p.x, p.y} cu={p,_x,_y} cu={p.x} 61 cu={p.x} 127 <<before AnAspect>> <<afterreturning AnAspect>> cu={p, _x, _y} 160 Figura: AODUs de um método sem e com a presença de um aspecto que o afeta.

16 Teste de Unidade d={p,p.x,p.y,_x,_y} 0 <<before AnAspect>> 21 pu={p.x, p} pu={p.y,p} 30 pu={p.x, p} pu={p.y,p} cu={p.x,p} <<around AnAspect>> d={p.x, p.y} cu={p,_x,_y} cu={p.x} 127 <<before AnAspect>> <<afterreturning AnAspect>> cu={p, _x, _y} 160

17 Teste de Unidade Critérios de Teste todos-nós-transversais (Todos-Nós C ) Requer que cada nó transversal, e portanto cada execução de adendo que ocorre na unidade afetada, seja exercitado pelo menos uma vez por algum caso de teste. todas-arestas-transversais (Todas-Arestas C ) Requer que cada aresta do grafo AODU que tem um nó transversal como nó início ou destino seja exercitada pelo menos uma vez por algum caso de teste. todos-usos-transversais (Todos-Usos C ) Requer que cada par def-uso no qual o uso está em um nó transversal seja exercitado pelo menos uma vez por algum caso de teste.

18 Teste de Unidade Tabela: Requisitos de teste para cada critério OA definido, para o método affectedmethod. Critério Conjunto de Requisitos Conjunto de Casos de Teste Todos-Nós C R n = {0, 39, 127, 148} R n = {((0, 0), 7, 6), ((0, 0), 3, 7)} Todas-Arestas C R e = {(0, 21), (21, 127), (30, 39), R n (30, 127), (39, 109), (39, 127), (109, 148), (127, 135), (135, 148), (148, 160)} Todos-Usos C R u = {( y, 0, 39), ( x, 0, 39), (p, 0, 39), R n (this, 0, 39), (this, 0, 127), (L@8, 0, 148), (L@9, 0, 148), (L@10, 0, 148)} Requisitos não-executáveis

19 Teste de Unidade Hierarquia de Inclusão Todos-C a m in h os Todos-Usos Todos-Usosei Todos-Usosed Todos-U sosc Toda s-aresta s Toda s-aresta sei Toda s-aresta sedtodas-arestasc Todos-Nós Todos-Nósei Todos-Nósed Todos-N ósc Figura: Hierarquia dos critérios definidos no trabalho de Vincenzi (2004) e neste trabalho.

20 Teste de Integração Teste de Integração Teste Método-adendo Fluxo de Dados Grafo MADU para o teste Método-adendo restringindo a profundidade para um nível Escopos de adendo e de método

21 Teste de Integração Critérios de Teste Pares Def-Uso Aspectuais componente-componente, componente-aspecto, aspecto-componente, aspecto-aspecto Critérios de teste: todos-cc-usos, todos-ca-usos, todos-ac-usos e todos-aa-usos Idéia exercitar pares Def-Uso que representam os diferentes tipos de interações entre aspectos e componentes.

22 Teste de Integração Exemplo de MADU d={p,p.x,p.y,_x,_y} 0 enh 1.0 pu={p.x,p} pu={p.x,p} 0 ret d={p.x} 1.15 cu={p} pu={p.x, p} pu={p.x, p} pu={p.y,p} pu={p.y,p} 30 d={p.y} 1.29 cu={p} pu={p.y,p} pu={p.y,p} pu={_x} 4.0 pu={_x} 39 enh d={p.x, p.y} cu={p,_x,_y} 1.36 advice scope ret 2.0 d={a.a, a.b} cu={a} advice scope pu={p.x,p} pu={p.x,p} cu={p.x,p} enh 127 enh 127 ret 3.0 d={p.x} cu={p} advice scope advice scope ret method scope

23 Teste de Integração Exemplo de MADU 0 enh 0 ret pu={p.x,p} d={p.x} 1.15 cu={p} 1.0 pu={p.x,p} pu={p.x, p} 1.22 pu={p.y,p} pu={p.y,p} d={p.y} 1.29 cu={p} pu={p.y,p} d={p.x, p.y}

24 Teste de Integração Tabela: Pares Def-Uso aspectuais coletados a partir do grafo MADU do método affectedmethod, e conjuntos de casos de teste adequados para cada critério. Critério Conjunto de Requisitos Conjunto de Casos de Teste todos-ac-usos R ac = {(1.15, (21, 30), p.x), (1.15, (21, 109), p.x), T ac = {((0, 1), 7, 4), ((0, 1), 8, 4), (1.15, 109, p.x), (1.29, (30, 109), p.y), ((0, 1), 7, 10)} (1.29, (30, 39 enh), p.y)} todos-ca-usos R ca = {(0 enh, (4.0, 4.25), x), (0 enh, (4.0, 4.14), x), T ca = {((0, 1), 10, 4), (0 enh, (4.33, 4.42), p.x), (0 enh, (4.33, 4.53), p.x), ((0, 1), 11, 4), (( 1, 1), 7, 10), (39 enh, (4.33, 4.42), p.x), (39 enh, (4.33, 4.53), p.x)} ((0, 1), 7, 4)} todos-aa-usos R aa = {(1.15, (4.33, 4.42), p.x), (1.15, (4.33, 4.53), p.x), T aa = {((0, 1), 8, 10), (3.0, (4.33, 4.42), p.x), (3.0, (4.33, 4.53), p.x) } ((0, 1), 7, 10)} todos-cc-usos R cc = {(0 enh, (21, 30), p), (0 enh, (21, 30), p.x), T cc = T ac {((0, 1), 7, 4), (0 enh, (21, 109), p), (0 enh, (21, 109), p.x), (( 1, 1), 7, 4)} (0 enh, (30, 39 enh), p), (0 enh, (30, 39 enh), p.y), (0 enh, (30, 109), p), (0 enh, (30, 109), p.y), (0 enh, 39 enh, p), (0 enh, 39 enh, x), (0 enh, 39 enh, y), (0 enh, 109, p), (0 enh, 109, p.x) } todos-usos R ac R ca R aa R cc T ac T ca T aa T cc * Requisitos não-executáveis

25 Teste de Integração Exemplo de MADU par def-uso aspecto-aspecto d={p,p.x,p.y,_x,_y} 0 enh 0 ret d={p.x} pu={p.x,p} cu={p} pu={p.x,p} pu={p.x, p} pu={p.x, p} 1.22 pu={p.y,p} pu={p.y,p} d={p.y} 1.29 cu={p} pu={p.y,p} pu={p.y,p} pu={_x} 4.0 pu={_x} 39 enh d={p.x, p.y} cu={p,_x,_y} 1.36 advice scope ret 2.0 d={a.a, a.b} cu={a} advice scope pu={p.x,p} cu={p.x,p} pu={p.x,p} enh 127 enh 127 ret 3.0 d={p.x} cu={p} advice scope advice scope ret method scope

26 Extensões Extensão da Ferramenta JaBUTi JaBUTi (Java Bytecode Understanding and TestIng) Vincenzi (2004) Extensões: Grafo AODU Critérios de teste OA

27 Telas Telas da Ferramenta JaBUTi/AJ Figura: Janela do gerenciador de projetos da JaBUTi/AJ.

28 Telas (a) Bytecode de um aspecto. (b) AODU. Figura: Telas da JaBUTi/AJ.

29 Telas (a) Todos-Nós C (b) Todas-Arestas C

30 Telas Figura: AODU do adendo anterior de um aspecto.

31 Telas (a) Grafo AODU uma classe. do construtor de (b) Grafo AODU de um método.

32 Conclusões Primeira abordagem de teste estrutural que trata métodos/adendos como menores unidades Adaptação do grafo AODU Critérios especificamente OA Todos-Nós C, Todas-Arestas C e Todos-Usos C Apoio ferramental JaBUTi/AJ Considerações teóricas teste de integração Teste Método-adendo Grafo MADU e pares Def-Uso aspectuais quatro critérios

33 Trabalhos Futuros Critérios mais fortes Ex. Potenciais-Usos Avaliação dos critérios erros específicos de programas OA, experimentos, explorar modelo de falhas de Alexander (2004) Teste de integração explorar as outras fases Ferramenta JaBUTi/AJ melhorias, teste de integração, ambiente de teste

34 Publicações LEMOS, O. A. L.; VINCENZI, A. M. R.; MALDONADO, J. C.; MASIERO, P. C. Teste de unidade de programas orientados a aspectos. In: Anais do 18 o Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software (indicado para melhor artigo), Brasília, DF, Brasil, p , Outubro, LEMOS, O. A. L.; MALDONADO, J. C.; MASIERO, P. C. Structural Unit Testing of AspectJ Programs. Aceito para publicação no 1 o Workshop de Teste de Programas Orientados a Aspectos (WTAOP 2005) realizado em conjunto com o AOSD 2005, Chicago, EUA, Março, LEMOS, O. A. L.; MALDONADO, J. C.; MASIERO, P. C. Data-flow integration testing criteria for aspect-oriented programs. In: Anais do 1 o Workshop de Desenvolvimento de Software Orientado a Aspectos (WASP 2004) realizado em conjunto com o SBES 2004, Brasília, DF, Brasil, Outubro, 2004.

35 Teste de Programas Orientados a Aspectos: Uma Abordagem Estrutural para AspectJ Otávio Augusto Lazzarini Lemos Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Universidade de São Paulo Av. do Trabalhador São-Carlense, 400 São Carlos, SP oall@icmc.usp.br