Uso de padrões em projeto arquitetural baseado em busca de linha de produto de Software

Abstract

Resumo: Padrões de projeto visam a melhorar o entendimento e o reúso de arquiteturas de software. No projeto baseado em busca eles têm sido aplicados com sucesso por meio de operadores de mutação em processos evolutivos. No contexto de Arquiteturas de Linha de Produtos (ALPs), alguns trabalhos têm aplicado padrões de projeto manualmente, mas não existem abordagens baseadas em busca que considerem o uso destes padrões. Tornar este uso possível é o objetivo deste trabalho, que introduz uma forma automática para aplicação de padrões de projeto por meio de um operador de mutação na abordagem Multi-objective Optimization Approach for PLA Design (MOA4PLA). A ideia é que esta aplicação não gere anomalias na arquitetura e garanta que estes padrões sejam aplicados em escopos realmente propícios para suas aplicações. Para isso, foi realizada uma análise de viabilidade para determinar quais padrões do catálogo GoF (Gang of Four) são aplicáveis no contexto da MOA4PLA. Um operador de mutação é proposto para ser utilizado neste contexto, de modo a aplicar estes padrões de projeto em ALPs durante o processo evolutivo utilizando métodos de verificação de escopos e aplicação de padrões. O operador de mutação foi implementado no módulo OPLA-Patterns da ferramenta OPLA-Tool, que dá suporte a abordagem MOA4PLA. Experimentos foram configurados e executados em ALPs reais para avaliar quantitativamente e qualitativamente os resultados obtidos. Os resultados mostram que a aplicação de padrões de projeto permite a obtenção de arquiteturas com melhores valores em métricas de software resultando em uma maior diversidade de soluções para que o arquiteto possa escolher qual delas mais se adequa aos seus objetivos. Portanto, aplicar padrões de projeto por meio do operador proposto contribui positivamente para o projeto de ALP.

Abstract: Design patterns aim at improving the understanding and reuse of software architectures. In the search-based design they have been successfully applied by mutation operators in the evolutionary process. In the software Product Line Architecture (PLA) context, some works have manually applied design patterns, but there are no search-based approaches that take into account the use of these patterns. To make this use possible is the goal of this work, which introduces an automated way for the application of design patterns through a mutation operator in the MOA4PLA approach (Multi-objective Optimization Approach for PLA Design). The goal is to avoid the introduction of architectural anomalies and to ensure that these patterns are applied only in feasible scopes. To this end, a feasibility analysis was conducted to determine which patterns of the GoF (Gang of Four) catalog could be applied in the context of MOA4PLA. A mutation operator is proposed in order to apply feasible design patterns in PLAs during the evolutionary process. The operator uses scope verification and design patterns application methods. The mutation operator was implemented in the OPLA-Patterns module of OPLA-Tool, which supports the MOA4PLA approach. Experiments were configured and executed in real PLAs to quantitatively and qualitatively evaluate the results. The results showed that the application of design patterns allows the generation of architectures with better values of the software metrics. A greater diversity of solutions was obtained, then the architect can choose which one best fits his/her objectives. Therefore, the application of design patterns using the proposed operator contributes positively to the PLA design.