Feature-based methodology for supporting architecture refactoring and maintenance of long-life software systems

Pashov, Ilian GND

Zusammenfassung Langlebige Software-Systeme durchlaufen viele bedeutende Veraenderungen im Laufe ihres Lebenszyklus, um der Weiterentwicklung der Problemdomaenen zu folgen. Normalerweise ist es schwierig eine Software-Systemarchitektur den schnellen Weiterentwicklungen einer Problemdomaene anzupassen und mit der Zeit wird der Unterschied zwischen der Problemdomaene und der Software-Systemarchitektur zu groß, um weitere Softwareentwicklung sinnvoll fortzufuehren. Fristgerechte Refactorings der Systemarchitektur sind notwendig, um dieses Problem zu vermeiden. Aufgrund des verhaeltnismaeßig hohen Gefahrenpotenzials und des zeitlich stark verzoegerten Nutzens von Refactorings, werden diese Maßnahmen normalerweise bis zum letztmoeglichen Zeitpunkt hinausgeschoben. In der Regel ist das Management abgeneigt Architektur-Refactorings zu akzeptieren, außer diese sind absolut notwendig. Die bevorzugte Vorgehensweise ist, neue Systemmerkmale ad hoc hinzuzufuegen und nach dem Motto ”Aendere nie etwas an einem funktionierenden System!” vorzugehen. Letztlich ist das Ergebnis ein Architekturzerfall (Architekturdrift). Die Notwendigkeit kleiner Refactoring-Schritte fuehrt zur Notwendigkeit des Architektur-Reengineerings. Im Gegensatz zum Refactoring, das eine normale Entwicklungstaetigkeit darstellt, ist Reengineering eine Form der Software- ”Revolution”. Reengineeringprojekte sind sehr riskant und kostspielig. Der Nutzen des Reengineerings ist normalerweise nicht so hoch wie erwartet. Wenn nach dem Reengineering schließlich die erforderlichen Architekturaenderungen statt.nden, kann dies zu spaet sein. Trotz der enormen in das Projekt gesteckten Bemuehungen erfuellen die Resultate des Reengineerings normalerweise nicht die Erwartungen. Es kann passieren, dass sehr bald ein neues, kostspieliges Reengineering erforderlich wird. In dieser Arbeit werden das Problem der Softwareevolution und der Zerfall von Softwarearchitekturen behandelt. Eine Methode wird vorgestellt, welche die Softwareentwicklung in ihrer entscheidenden Phase, dem Architekturrefactoring, unterstuetzt. Die Softwareentwicklung wird sowohl in technischer als auch organisatorischer Hinsicht unterstuetzt. Diese Arbeit hat neue Techniken entwickelt, welche die Reverse-Engineering-, Architecture-Recovery- und Architecture-Redesign-Taetigkeiten unterst uetzen. Sie schlaegt auch Aenderungen des Softwareentwicklungsprozesses vor, die fristgerechte Architekturrefactorings erzwingen koennen und damit die Notwendigkeit der Durchfuehrung eines Architektur- Reengineerings vermeiden. In dieser Arbeit wird die Merkmalmodellierung als Hauptinstrument verwendet. Merkmale werden genutzt, um die Abstraktionsluecke zwischen den Anforderungen der Problemdomaene und der Systemarchitektur zu fuellen. Merkmalmodelle werden auch als erster Grundriss fr die Wiederherstellung der verlorenen Systemarchitektur genutzt. Merkmalbasierte Analysen fuehren zu diversen, nuetzlichen Hinweisen fuer den erneuten Entwurf (das Re-Design) einer Architektur. Schließlich wird die Merkmalmodellierung als Kommunikationsmittel zwischen unterschiedlichen Projektbeteiligten (Stakeholdern) im Verlauf des Softwareengineering-Prozesses verwendet und auf dieser Grundlage wird ein neuer Anforderungsde.nitionsprozess vorgeschlagen, der die erforderlichen Architekturrefactorings erzwingt.

The long-life software systems withstand many significant changes throughout their life-cycle in order to follow the evolution of the problem domains. Usually, the software system architecture can not follow the rapid evolution of a problem domain and with time, the diversion of the architecture in respect to the domain features becomes prohibiting for software evolution. For avoiding this problem, periodical refactorings of the system architecture are required. Usually, architecture refactorings are postponed until the very last moment, because of the relatively high risk involved and the lack of short-term profit. As a rule, the management is unwilling to accept architecture refactorings unless they become absolutely necessary. The preferred way of working is to add new system features in an ad-hoc manner and to keep the rule ”Never touch a running system!”. The final result is an architecture decay. The need of performing small refactoring activities turns into need for architecture reengineering. In contrast to refactoring, which is a normal evolutionary activity, reengineering is a kind of software ”revolution”. Reengineering projects are risky and expensive. The effectiveness of reengineering is also usually not as high as expected. When finally after reengineering the required architecture changes take place, it can be too late. Despite the enormous invested efforts, the results of the reengineering usually do not satisfy the expectations. It might happen that very soon a new expensive reengineering is required. This thesis deals with the problem of software evolution and the decay of software architectures. It presents a method, which assists software evolution in its crucial part, the architecture refactoring. The assistance is performed for both technical and organizational aspects of the software evolution. The thesis provides new techniques for supporting reverse engineering, architecture recovery and redesigning activities. It also proposes changes to the software engineering process, which can force timely architecture refactorings and thus avoid the need of performing architecture reengineering. For the work in this thesis feature modeling is utilized as a main asset. Features are used to fill the abstraction gap between domain requirements and system architecture. Feature models are also used as an outline for recovering of lost system architectures. Through feature-based analyses a number of useful hints and clues for architecture redesign are produced. Finally, feature modeling is used as a communication between different stakeholders of the software engineering process and on this basis a new requirements engineering process is proposed, which forces the needed architecture refactorings.

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Pashov, Ilian: Feature-based methodology for supporting architecture refactoring and maintenance of long-life software systems. 2005.

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