Özet. Gereksiz tekrarlanmış kodlar (klonlar) iyi dokumante edilmemiş ve bakımı zor olan kodlardır. Bu tip kodlarda, tespit edilen bir hatanın tüm tekrarlarda düzeltilmesi gerekir. Bu durum yazılım bakım maliyetlerini önemli ölçüde artırdığı gibi kodların okunabilirliği ve anlaşılabilirliği için daha fazla çaba sarf edilmesini de gerektirir. Günümüz literatüründe kod klon problemlerini azaltmak ya da engellemek için birçok teknik önerilmiştir. Bu tekniklerin odağında klon kod tespiti yer almaktadır. Klon kod‟lar iki ana başlık altında incelenmektedir. Yazılım içerisinde kod parçacığının benzerliğinden kaynaklanan tekrarlamalara basit klon adı verilirken, sistem mimarisi içerisinde, soyutlandırmanın birden çok seviyesinde, aynı yapı ile inşa edilmiş program yapılarına yapısal klon denmektedir. Basit klon tespit teknikleri, tekrarlanan kod parçacıklarına geniş bir açıdan bakamadıkları için, bunların tasarım seviyesindeki olası tekrarlamalardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını saptayamamaktadır. Buradaki eksikliği gidermeyi amaçlayan yapısal klon tespitleri ise, yazılımdaki üst seviye benzerliklerinin ortaya çıkartılması, yeniden kullanılabilirliğin artırılması ve yazılımın basitleştirilmesine odaklanan yöntemlerden oluşmaktadır. Son yıllarda, yapısal klon tespit teknikleri için, birbirinden farklı öneriler yapılmıştır. Bu çalışmada yapısal klonların tespitinde literatürde yapılmış olan çalışmaları analiz ederek, yazılım metriklerine dayalı olarak yapısal kod klon tespitinin nasıl yapılabileceği konusunda bir değerlendirme yapacağız.
Yazılım geliştirme süreçlerinde, var olan bir kodun kopyalanıp küçük değişiklikler
yapılarak ya da hiç değiştirilmeden kullanılması sıklıkla karşılaşılan bir durumdur. Bu
tarz yeniden kullanım şekline basit kod klon denmektedir. Sistemi oluşturan
mimarinin içerisinde tekrarlanan kod bulunan, soyutlandırmanın birden çok seviyesinde aynı
yapı ile inşa edilmiş program yapılarına ise yapısal klon denmektedir. Yazılım projesi
içerisinde klon bulunması, yazılım sisteminin kalitesinin kötü olduğunun bir işareti
olarak kabul edilmektedir [
Geliştirme stratejisi: Yazılım sisteminin kendisinden önceki sistemleri desteklemesi, farklı iki sistemin birleştirilmesi, otomatik kod üreten araçların kullanılması gibi sebeplerden dolayı, projeler içerisinde klon kod oluşumları gözlemlenmektedir.
Geliştirme sürecindeki çekinceler: Geliştiriciler, kimi zaman yazacakları yeni kodun hata oluşturması çekincesinden dolayı, var olan kodu kopyala/ yapıştır yöntemi ile kullanmaktadırlar. Bunun yanı sıra yazılımın mimarisini bozmamak adına da kod tekrarlamaları yapılabilmektedir. Aynı işi yapan farklı iki kod parçacığı oluşturarak, birinin çökmesi durumunda diğer klon‟un cevap vermesi için program içerisinde kasıtlı olarak klon gerçekleştirilir. Programın bir metodu çağırmasının maliyetli olduğu durumlarda, metot çağırılması gereken yerde tekrar kodlanabilmektedir.
Kısıtlamaları aşma isteği: Programlama dilinin yeniden kullanılabilir kod mekanizmasını desteklememesi, ya da yeniden kullanılabilir kodun yazılma-sının çok zaman gerektirmesi ve hataya açık olmasından dolayı geliştiriciler kod tekrarları yapmaktadırlar. Bunlarla birlikte geliştiricinin sistemi tam ola-rak anlamaması, işin tamamlanması için zaman verilmesi ve günlük ürettiği kod satırı üzerinden performans ölçümünün yapılması gibi sebepler de proje içerisinde klon kod bulunmasına sebebiyet vermektedir.
Bilgi eksikliği: Geliştiricilerin, nesneye dayalı tasarım, soyutlama ve kalıtım gibi temel yazılım bilgilerinin eksik olmasından dolayı, modüler ve yeniden kullanılabilir kod geliştirememesi ve aynı kodu farklı yerlerde kullanma yö-netimini uygulamaları, kod klonlarının oluşmasına sebebiyet vermektedir.
Yanlışlıkla kopyalama: Birbirinden habersiz bir şekilde birden fazla gelişti-ricinin aynı işi yapan benzer kod kısımlarını geliştirmesi, ya da geliştiricinin önceden karşılaştığı bir sorun için kullandığı çözüm yöntemini tekrar tekrar kullanmasından kaynaklanan klon kodlardır.
Kod klonlarının yazılım projelerindeki büyüklüğü: Son yıllarda yapılan
çalışmalar, tekrarlanmış kodlarla, endüstriyel yazılım sistemlerinde yaygın olarak
karşılaşıldığını ortaya koymaktadır [
Kod klonlarının sebep oldukları olumsuzluklar: Büyük yazılım sistemleri
içerisinde, birçok nedenden dolayı klon kod bulunmaktadır. Sistemin içerisinde klon kodun
bulunması, sistemin çalışmasını etkilemez, fakat sistemin karmaşıklığını artırdığı için
olası yeni geliştirilmelerin maliyetinin yükselmesine [
Bakım maliyetlerinin artması: Eğer herhangi bir klonlanmış kod içerisinde bir
hata (bug) bulunursa, hatanın düzeltilmesi için öncelikle bu kodun klonu olan tüm
kodlar bulunmalıdır. Daha sonra bu hata her bir klon kod üzerinde düzeltilmelidir.
İçerisinde klon kod bulunduran yazılım sistemlerinin, klon bulundurmayan
sistemlere göre bakım maliyetlerinin yüksek olduğunu gös-teren birçok çalışma vardır
[
Olası hata sayısının artması: Kopyalanıp ufak bir değişiklikle ya da deği-şiklik
olmaksızın kullanılan kodlar hataların yayılmasında önemli bir etkiye sahiptir.
Eğer kopyalanan kod, içerisinde bir hata barındıyorsa; bu hatanın kodun
kopyalandığı her yerde ortaya çıkma ihtimali oluşmakta ve toplamda-ki olası hata sayısı
artırmaktadır [
Kaynak ihtiyacının artması: Sistemin boyutu, kopyala/yapıştır yöntemin-den kaynaklanan kod tekrarlamalarından dolayı artmaktadır. Artan bu boyut kimi alanlarda önemli olmaz iken, mobil sistemler gibi alanlarda yazılım ile birlikte donanımında değişimini zorunlu kılmaktadır.
çekleştirilmesi için gerekli olan düzenleme ve/veya yeni kod geliştirmenin yapılabilmesi için sistemin tamamen anlaşılması gerekmektedir. Fakat klon-lanmış kodlar yüzünden, sistemin ve kullanılmış kodların anlaşılması ekstra zaman almaktadır.
Kötü sistem mimarisi oluşması: Nesneye dayalı tasarım, soyutlama ve kalı-tım gibi temel yazılım bilgilerinin eksik olmasından dolayı kaynaklanan kod klonları sistem mimarisinin kötü olduğunu göstermektedir. Bu tarz klon kod-lar, sistem içerisinde yeniden kullanılabilirliği zorlaştıracağı gibi bakım ma-liyetini de artıracaktır.
Yeni hata ihtimalinin artması: Önceden yazılmış olan kodların, yeni sis-temlere, yeni programlama dilleri kullanılarak, taşınması aşamasında, çoğu zaman yazılım geliştiriciler tekrarlanmış kodların mantık akışını değiştirme-den kullanırlar. Bu kullanım yöntemi hataya açıktır ve sistem içerisinde yeni hatalar oluşaması ihtimalini yaratmaktadır.
Yukarıda bahsedilen olumsuzlukların ortadan kaldırılması için, yazılım sistemleri içersindeki klon kodların tespiti büyük öneme sahiptir. Bunun için sözdizimsel ya da işlevsel olarak birbirine benzeyen kod parçalarının ortaya çıkarılması gerekmektedir. Literatürde, kod klonlarının türlerine dayalı olarak birçok tespit yöntemi önerilmiştir. Basit klon tespit teknikleri, kaynak kod gösterimi ve karakteristiğine göre çeşitlilik göstermektedir. Bu çeşitlilikler 5 farklı kategori altında incelenebilir: Metin Tabanlı, Anahtar Tabanlı, Soyut Senkronize Ağaç Tabanlı, Program Bağımlı Çizge Tabanlı ve Metrik Tabanlı. Bu basit klon tespit teknikleri, tekrarlanan kod parçacıklarına geniş bir açıdan bakmadıkları için, bu tekrarlamaların tasarım seviyesindeki olası tekrarlamalardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını saptayamamaktadırlar. Bu nedenle, programın üst seviye benzerliklerinin ortaya çıkarılması; programın anlaşılması, ileriki geliştirilmelerden kaynaklanabilecek risklerin azaltılması, yeniden kullanılabilirliğin artırılması, programının çıktılarını ve işlevlerini değiştirmeden içyapısının yeniden düzenlenerek basitleştirilmesi için yapısal klonun tespit teknikleri gerekmektedir. Bu makale yapısal kod klon tespit yöntemlerini detaylı olarak irdeleyerek, özellikle metrik tabanlı yapısal kod klon tespit yöntemleri üzerinde, teknolojideki en son gelişmeleri yansıtan bir değerlendirme yapmaktadır.
Bu makalenin organizayon yapışı şu şekildedir. Birinci bölümde yazılım projelerinde kod klonlarının ortaya çıkma sebepleri, kod klonlarının görülme sıklığı ve ortaya çıkardıkları olumsuzluklar özetlenmiştir. İkinci bölümde yazılım kod klon analiz ta-nımları verilmektedir. Üçüncü bölüm kod klon tespit yöntemleri üzerinde literatüre taramasını vermektedir. Dördüncü bölüm yapısal klon tespiti için önerilen metriklere dayalı mimari yapıyı anlatmaktadır. Sonuç bölümü araştırmalarımızı özetleyerek ma-kaleyi sonlandırılmaktadır. 2
Genel yazılım kod klon terminoloji terimleri Tablo 1‟de özetlenmekte ve açıklamaları aşağıda verilmektedir. Bu terminoloji Kod Parçacığı, Kod Klon, Klon Çifti ve Klon Sınıfı terimlerini içermektedir.
Kod Parçacığı: Kod parçacığı, içerisinde yorum barındıran veya barındırmayan sıralı kod satırlarıdır. Kod parçacıkları, kod içerisindeki herhangi bir sıralı ifade olabileceği gibi, fonksiyon tanımlaması da olabilir. Kod parçacıkları bulunduğu orijinal dosyanın ismi, dosyadaki başlangıç satırının numarası ve bitiş numarası ile gösterilmektedir. Kod Klon: Bir kod parçacığı, başka bir kod parçacığı ile önceden tanımlanan benzerlik fonksiyonuna göre benzerlik gösteriyorsa, bu kod parçacığına, benzediği kod parçacığının klonu denilmektedir.
Klon Çifti: Program içerisinde, sadece birbirlerine benzeyen iki kod parçacığının oluşturduğu çifte klon çifti denilmektedir.
Klon Sınıfı: Birbirine benzeyen kod parçacıklarının oluşturduğu kümeye kod klon sınıfı denilmektedir. Kümedeki her kod parçacığı, geriye kalan diğer kod parçacıklarına benzemektedir.
Klon Tipleri: Kod Klon Tipleri basit klonlar ve yapısal klonlar ana başlıkları altında incelenebilir. Basit klon tipinde, kod parçacıkları arasında 2 çeşit temel benzerlik bulunmaktadır. Bu benzerlikler, programın metni bazında olabileceği gibi metinden bağımsız olarak, işlevsel bazlı da olabilir. Bu benzerlikler temel olarak 4 ana başlık altında aşağıda belirtildiği gibi incelenmektedir:
Tip I: Yorumlar, boş satırlar ve kod düzeni haricinde kalan kod parçacıkları-nın metinsel olarak birbirinin tamamen aynı olmasıdır.
Tip II: Tip II, Tip 1‟den farklı olarak, program içerisinde tanımlanan ifadele-rin söz dizimsel olarak benzer olup olmadığını değerlendirmektedir. Program içerisinde tanımlanan ifade metinsel olarak birbirine benzemese de, söz di-zimsel olarak aynı olan ifadeleri yakalamaktadır. Örneğin, int a=3, ile int b=3 ifadesi her ne kadar ifade (a, b) ismi metinsel olarak birbirine benzemese de işlevsel olarak her ikisi de aynıdır.
Tip III: Programdan kopyalanan kod parçacığının içerisindeki; ifade isimle-rinin ve tiplerinin değiştirilmesinin yanı sıra, söz dizim içerisine fazladan ifade ekleme/çıkarma yapılmasıyla oluşan klon tipidir.
Tip IV: Aynı sonucu dönen fakat metinsel ve söz dizimsel olarak birbirinden tamamen farklı olan iki veya daha fazla kod parçacığı bu klon tipini oluşturmaktadır.
Yukarıda bahsedilen klon tipleri daha çok kod parçacıkları üzerine çalışmaktadır. Fakat bu kod parçacıkları arasındaki benzerlikler, üst seviyedeki mimari benzerlikten dolayı da kaynaklanabilmektedir. Mimari yapının birbirine benzemesi sonucu oluşan bu klon tipine ise yapısal klon denmektedir. Yapısal klon, benzerlik seviyesine göre yukarıda bahsedilen 4 çeşit basit klon tipinden herhangi birini kapsayabilmektedir.
Tip IV Tablo 1. Klon tiplerinin sınıflandırılması ×
Metin Bazlı Klon İşlevsel Klon × × ×
Tablo 1‟de klon türlerinin hangi klon çeşitlerini içerip hangilerini içermediği gösterilmektedir. Bu bağlamda Yapısal Klon türünün diğer klon türlerinden farklı olarak var olan tüm klon tiplerini içerdiği ve buna ek olarak programın genel mimarisindeki klonları da kapsadığı görülmektedir. 3
Kod klonlar üzerinde Yazılım Mühendisliği alanında geniş kapsamlı araştırmalar yapılmıştır. Literatüründe kod klon problemlerini azaltmak ya da engellemek için birçok teknik önerilmiştir. Bu araştırmaların odağında ise kod klon tespiti yer almaktadır. Bu açıdan, bu literatür taramasında kod klonlarının tespit yöntemleri üzerinde yoğunlaşılmıştır.
Bir yazılım projesini oluşturan kaynak dosyalarının metinleri içerisindeki, birbirine yüksek oranda benzeyen kod parçaları klon algılayıcıları aracılığıyla yakalanabilinmektedir. Klon algılayıcıları, sistemi oluşturan kaynak dosyaları içerisinde birbirine yüksek oranda benzeyen kod parçalarını bulmaya çalışmaktadırlar. Fakat buradaki temel sorun, hangi kod parçacığının birden çok kez kullanıldığının bilinmemesidir. Bundan dolayı her bir kod parçacığı, diğer tüm parçacıklar ile tekrar tekrar karşılaştırılmalıdır. Bu karşılaştırma oldukça yüksek bir hesaplama maliyeti doğurmaktadır. Bu araştırma maliyetini düşürmek için bazı teknikler geliştirilmiştir. Bu tekniklerin temel olarak akış diyagramları Şekil 1‟de gösterilmektedir.
Şekil 1. Genel Klon Tespit Süreçleri Literatürde birden fazla klon tespit aracı bulunmaktadır. Bunlardan bazıları akademik olduğu gibi, ticari olanları da vardır. Tespit araçları temel olarak veriyi dönüştürme ve benzerlik tespiti olmak üzere 2 aşamadan oluşmaktadırlar. Datayı dönüştürme aşamasında programın kaynak kodu, benzerlik algoritmasının kolay ve verimli bir şekilde çalışabileceği veri formatına çevrilir. Benzerlik tespiti aşamasında ise birbirlerine benzer ya da eşit olan kod parçacıkları tespit edilir. Karşılaştırmayı ve dolayısıyla sonucu etkilediği için veri formatı, tespit araçlarının sınıflandırılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Kod parçacıklarının karşılaştırılma seviyesi ve temel olarak alınan klon tespit yöntemine göre bu araçlar birbirinden farklı tipte klon tespit edebilmektedirler. Bu sebepten dolayı, tespit araçlarının kullandığı farklı teknikler aşağıdaki gibi ayrıştırılmaktadır: Metin Temelli Teknikler: Sadece metin bazlı birçok teknik bulunmaktadır. Bu yaklaşım tekniğin de programın kaynak kodu sıralı cümleler (metinler) halinde düşünülmektedir. Herhangi 2 kod parçacığı birbiri ile karşılaştırılarak aynı metin sırası yakalanmaya çalışılmaktadır. Aynı olan maksimum sayıdaki metin satırı klon olarak belirtilir. Bu teknikte kaynak kod verisi çok fazla dönüşüm işlemine tabi tutulmaz, çoğu zaman kaynak kod doğrudan karşılaştırma algoritmasında kullanılmaktadır. Fakat bazı yaklaşımlarda yorumların ve boşlukların kaldırılması gibi küçük çaplı dönüşüm işlemleri gerçekleştirilmektedir. Satır satır karşılaştırılarak yapılan bu tespit yöntemi bazı hatalara sebep olmaktadır, bu hataların bazıları aşağıda sıralanmaktadır.
Satır sırasının kod stilinden dolayı yer değiştirmesi hataya yol açmaktadır. Örneğin, Şekil 2‟de gösterilen her iki kod parçacığı birbirinin aynısı olmasına rağmen klon olarak değerlendirilmemektedir. İfadelerin isimlerinin değiştirilmesi tespit tekniğini hataya düşürmektedir. Örneğin, Şekil 3‟te gösterildiği gibi her ne kadar her iki satır aynı işlevi yap-mış olsa da bu satırlar klon olarak değerlendirilmemektedir.
Tek satır ifadelere parantez ekleme ya da çıkarılması sonucu satır satır metin
karşılaştıran bu teknik klonu yakalayamamaktadır. Bu durum Şekil 4‟te
gösterilmektedir.
İlk gerçeklenen bazı klon algılayıcıları sözcüksel analiz tabanlıdır. Bu bağlamda
Baker [
Şekil 2. Kod stilinden kaynaklanan hatalı program örneği
Şekil 3. İfade ismi değiştirilmiş hatalı program örneği
Ducase ve arkadaşları başka bir metin bazlı klon tespit yaklaşımı sunmaktadır [
Şekil 4. Tek satır ifadelere parantez ekleme ve çıkarma hatalı program örneği Jeton Temelli Teknikler: Bu yaklaşımda, bütün kaynak kod jeton (token) sırası halinde çevrilmektedir. Daha sonra bu sıralı jeton dizinleri, klon kodları bulmak için taranmaktadır ve orijinal kod üzerinden klonlanmış sıralı alt jeton listeleri ortaya çıkarılmaktadır. Metin tabanlı sistemlerle karşılaştırıldığında, metin tabanlı tekniklerde ortaya çıkan kodlama formatı ve standardından kaynaklanan hatalar, bu teknikle ortadan kaldırılmaktadır.
Jeton bazlı tekniklerden en gelişmişi Kamiya ve arkadaşları [
CCFinder dışında jeton temelli daha birçok çalışma yapılmıştır. Baker‟ın Dup
[
Ağaç Temelli Teknikler: Programın kaynak kodu, programlama diline bağlı olarak soyut sözdizimi ağacına (Abstract Syntax Tree (AST) ) veya ayrıştırma ağacına çevrilmektedir. Çevrilen ağaç üzerinde bazı eşleştirme ağacı yöntemleri kullanılarak, alt ağaçlar aranmaktadır. Yakalanan alt ağaçlar sadece klon çifti ya da sınıfı olarak gösterilmektedir.
Soyut sözdizimli ağaç tekniklerinden en önemlisi Baxter ve arkadaşları tarafından
yapılmış olan CloneDR uygulamasıdır [
Program Bağımlı Çizge (Program Dependency Graph) Teknikler: Programın akış kontrolü ile birlikte veri kontrolünü de içerisinde barındırmaktadır. Bu sayede diğer tüm tekniklerden bir adım öteye geçerek, programın iş mantığı bilgisini de barındırmaktadır. Programın çizgesi elde edildikten sonra, izomorfik alt çizge eşleme algoritmaları kullanılarak klon alt çizgeler bulunmaktadır.
Komondoor ve Horwitz [
Metrik Temelli Teknikler: Metrik temelli yaklaşımlar kod parçacıkları için farklı metrikleri toplar ve kodu direk karşılaştırmak yerine bu metrik vektörlerini karşılaştırır. Benzer kodları tespit etmek için yazılım metriklerini kullanan birçok klon tespit tekniği vardır. İlk olarak, parmak izi fonksiyonları adı verilen yazılım metrik kümesi ile bir veya birden fazla sınıf, fonksiyon veya metot gibi sözdizimsel birimler hesaplanır ve sonrasında bu birimler üzerindeki metrik değerleri karşılaştırılarak klonlar bulunur. Birçok durumda, kaynak kod bu metriklerin hesaplanması için parçalanarak onun soyut sözdizimi ağacı / program bağımlı çizge temsili oluşturulur.
Patenaude ve arkadaşları [
Kanika ve arkadaşları [
Yapısal klon: Yapısal klon analizleri içinde, sözdizimsel olduğu kadar mantıksal analiz de yapılmaktadır. Yazılım içersindeki kod kadar, yazılımın tasarım şablonları ve kod yorumları yapısal klon analizinde kullanılmaktadır. Fakat çoğu zaman yazılı-mın başlangıç aşamasında çizilen tasarım şablonları, yazılımın zaman içerisindeki değişiklikleri ile birlikte geliştiriciler tarafından güncellenmemektedir. Başlangıçta çizilen tasarım şablonları, sistemin yapısını özetlemekten uzak kalmaktadır. Yapısal klonların tespiti, doğrudan alan analizi (domain analysis)‟ne bağlıdır. Farklı yapıdaki yapısal klonları tespit etmek için farklı teknikler gerekmektedir. Bazı durumlarda uzman geliştiricilerin yorumlamalarına ihtiyaç duymaktadır ki bu da tamamen otoma-tik bir tespit aracının geliştirilmesini zorlaştırmaktadır. Fakat yine de yapısal klon tespit araçları, basit klon tespit araçlarına göre, kullanıcıya mimari anlamda daha fazla bilgi vermektedir.
Yapısal klon tespiti için bazı araçlar geliştirilmiştir. Bu araçlardan bir tanesi Basit ve arkadaşları [29] tarafından gerçekleştirilen Clone Miner‟dır. Clone Miner, ilk aşama-da basit klonları tespit eder ve daha sonra tespit edilen bu basit klonları dosya ya da sınıf seviyesinde gruplayarak yapısal klon analizi yapmaktadır.
De Lucia ve arkadaşları [30] yapısal klon tekniğini kullanarak web sayfaları üzerinde klon tespit çalışmasını gerçekleştirmişlerdir. Bu çalışmada herhangi bir web sayfası verilen bir eşik değerine göre diğer sayfaya benziyorsa, bu iki sayfanın birbirinin klonu olduğu iddia edilmektedir. Levenshtein uzaklık algoritmasını kullanarak, sayfaların birbirine olan benzerliği ölçülmektedir.
Gemini ve arkadaşları [31] ise yaptıkları yapısal klon çalışmasında sistem içerisindeki dosyaların birbirlerine benzerliğini, dosya içerisinde bulunan basit klonlar üzerinden yapmışlardır. Basit klonların tespiti için CCFinder aracını kullanmışlardır. Çalışmala-rında dosyalar arasındaki ikili benzerlik oranını ortaya koymuşlarıdır fakat grup ben-zerliğini yapamamışlardır. Birbirine benzer olan iki dosyanın birbirlerinin klonu olup olmadığı yönünde karar vermekten kaçınmışlardır.
De Lucia ve arkadaşları [30] yapısal klon tekniğine başka bir yaklaşımda bulunarak web spesifik yapısal klonlarını tespit etmişlerdir. Web sayfalarını klonun elemanı olarak değerlendirerek, sayfalar arasında geçişi sağlayan köprüler (hyperlink) klon tespiti için ilişki olarak değerlendirilmiştir. Çalışmalarında çizge tabanlı şablon eşleş-tirme algoritmalarını kullanmışlardır.
Marcus ve Maletic‟in [32] öngördüğü klon tespit yaklaşımı diğerlerinden farklı bir bakış açısına sahiptir. Şimdiye kadar incelenen klon tespit araçları kod içerisinde ki tanımlayıcıların (identifier) benzerliğini göstermeyi hedeflemektedir. Bu çalışmada ters akış mantığı ile kaynak kod içerisindeki tanımlayıcı isimlerinden yola çıkılarak yapısal klon analizi yapılmaktadır. Tanımlayıcı isimleri birbirine benzeyen ve yapısal olarak birbirinin klonu olan iki ayrı sistem için, tanımlayıcı isimlerinin değişmesiyle bu çalışma yapısal klonları tespit etmede başarısız olacaktır.
Yazılım sistemleri içerisindeki sınıfların yapısını oluşturan tasarım şablonlarına ben-zer olan fakat uygulama seviyesinde soyutlama sağlayan yapılara mikro şablonlar denmektedir [33]. Bu mikro tasarım şablonları üzerinden yapısal klon analizi yapılabilmektedir. Benzer şekilde Shi ve Olsson [34] tarafından gerçekleştirilen Pinot aracında da kaynak kod içerisinde tasarım şablonları aranmıştır. Bu yöntemlerin eksik yanı, sistem içerisinde bilinen şablonları aramalarıdır. Fakat yapısal klon tespiti bilinmeyen şablonlar üzerinde de arama yapabilmelidir.
Bütün bu klon tespit teknikleri için yapılan çalışmalar Tablo 2‟de klon tespit sınıfına ve kronolojik olarak gerçekleştirilme yılına göre gösterilmektedir.
Tablo 2. Klon tiplerinin sınıflandırılması
Baker, Dup [
Bağımlı
Bağımlı
De Lucia ve arkadaşları [39]
Basit ve arkadaşları, Clone
Miner [38]
Li ve arkadaşları, CP-Miner
[
Yazılım sistemlerinde basit klonların yoğun olarak bulunması, tasarım çözümlerinin kopyalanması sonucu oluşan yüksek seviyede benzerliklerin bulunduğuna işaret etmektedir. Bu tasarım çözümlerinin kopyalanmasının sebepleri aşağıdaki gibi sıralanabilmektedir.
Aynı analiz şablonlarının kullanılması [
Benzer sorunu çözmek için, geliştiricinin aynı mimariyi kullanması [
Şekil 5. Genel önerilen çalışma yöntemi
Kategori i r e l k i r t e M ı s ı y a S r ı t a
S Bu makale ile yapısal kod klonlarının tespiti ile ilgili teknolojideki en son ürünler ile ilgili bir durum tespiti yapıyoruz ve Tablo 3‟te gösterilen metriklerin yapısal kod klon tespitinde kullanılmasını öneriyoruz. Bu amaçla henüz öncelikli olarak Yapısal Kod Klonlarının tespiti için odaklanmış ve açık kaynaklı Sonar Metik Ölçüm sistemine [36] entegre edilecek bir sistem üzerinde çalışıyoruz. Önerdiğimiz sistem mimarisi Şekil 6‟ da verilmektedir. Bu mimari tasarımda da görüleceği gibi, hedefimiz farklı yazılım kalite metrik ölçüm araçları kullanılarak oluşturulmuş bir yazılım metrik ölçüm veri tabanı üzerinde çalışacak olan bir eklenti ile yapısal klon analizine olanak sağlamaktır.
Tablo 3. Yapısal kod klon analizi için metrik değerlendirmesi
Yapısal Kod
Satır sayısı Yorum sayısı
Yoruma alınmış kod satır sayısı
Yoruma alınmış boş satır sayısı
Yoruma alınmamış kod satır sayısı
Dönüştürülmüş kod satır sayısı
Projedeki toplam kod satır sayısı
Projedeki toplam yorum sayısı
Projedeki toplam yoruma alınmış kod satır sayısı
Projedeki toplam boş yorum satır sayısı
Projedeki toplam işlevsel kod satır sayısı
Projedeki jetonlarına ayrılmış toplam kod satır sayısı Hayır Hayır Hayır Hayır Hayır Hayır i r e l k i r t e M k ı l k ı ş a m r a K r e l k i r t e M ı l a y a D e y e n s e N
Toplam ifade sayısı
Sınıf karmaşıklığı
Metot karmaşıklığı
Dosya karmaşıklığı
Dosya bağımlılığı
Ağaç derinliği
Sınıf içerisinde referans alınan sınıf sayısı
Türetilmiş alt sınıf sayısı
Projedeki jetonlarına ayrılmış toplam ifade sayısı Sınıf içerisindeki ortalama karmaşıklık Metot içerisinde gerçekleştirilen ve akışı değiştiren kontrollerin toplam sayısı
Dosya içerisindeki ortalama karmaşıklık
Paketler arasındaki bağımlılığı oluşturan dosyaların sayısı
Sınıfın, temel sınıfa göre kalıtım sayısı
Bir sınıf içerisindeki referans alınan top-lam sınıf sayısı
Sınıftan doğrudan ya da dolaylı yoldan türetilmiş toplam sınıf sayısı Hayır
İçerisinde karmaşıklığı birbirine benzer sınıf barındıran projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir. İçerisinde karmaşıklığı birbirine benzer metot barındıran projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir. İçerisindeki karmaşıklığı birbirine benzer dosyalar barındıran projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir.
Paketler arasındaki dosya bağımlılığı birbirine benzer olan projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir. İçerisinde ağaç derinliği birbirine benzer sınıflar barındıran projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyeblir.
Sınıf içerisinde referans alınan sınıf sayısı birbirine ben-zer olan projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir. İçerisindeki türetilen toplam sınıf sayısı birbirine benzer olan projeler, yapısal olarak da birbirine benzeyebilir.
Sınıfın başka sınıflarda referans verilme sayısı
Bir sınıfın toplam referans verilme sayısı
Metoda verilen parametre sayısı
Metoda verilen toplam girdi sayısı Metodun döndüğü parametre sayısı
Metodun sonuç ola-rak döndüğü toplam çıktı sayısı Metot içerisinde başka metotları çağırma sayısı
Bir metot içerisinde çağrılan toplam metot sayısı
Programlama diline bağımlı olarak, yapısal klon analizinde kullanılacak metrikler değişkenlik gösterebilmektedir. Bu metrikler; ifadeler seviyesinde olabileceği gibi sınıf seviyesinde de olabilmektedir. Örnek olarak, Java programlama dili için yapısal klon analizinde kullanılabilecek metriklerden bazıları; sınıf tanımlamaları, metot tanımlamaları, koşullu veya döngülü ifadeler ve blok aralığı tanımlayıcılarıdır.
Bu önerimizi takiben gerçekleştireceğimiz çalışmamızda, bu amaçla, Tablo 3‟te de gösterildiği gibi Karmaşıklık metrikleri (sınıf karmaşıklığı, metot karmaşıklığı, dosya bağımlılığı gibi), Satır sayısı metrikleri (kod satır sayısı, yorum satır sayısı, boş satır sayısı gibi) ve Nesneye Yönelik Metrikler (ağaç derinliği, türetilmiş alt sınıf sayısı, bir sınıf için çağrı sayısı, sınıf içindeki referans alınan sınıf sayısı gibi) incelenecek ve yapısal kod tespiti ve analizinde kullanılabilecek metrikler belirlenecektir.
Önerdiğimiz sistemde kullanmayı planladığımız araç Sonar [36] kalite metrik ölçüm aracıdır. Sonar, projelerin teknik kalitesini ölçmek ve analiz etmek için projenin bütü-nünden metotlarına kadar değişkenlik gösteren seviyelerde yönetim sunan açık kay-naklı bir yazılım kalite yönetim sistemidir. Sonar aracı, 2.11 nolu sürümüne kadar PMD-CPD [37] aracını kullanarak klon tespiti yapmıştır. Bu PMD-CPD tespit aracı kaynak kod içerisindeki jetonları (token) kullanarak Tip I-II ve kısmen de olsa Tip III olan basit klonları tespit edebilmektedir. Sonar içerisindeki bu klon tespit yöntemi hesaplama yapmak için yüksek miktarda hafızaya ihtiyaç duyması, tek proje içerisin-de klon tespiti yapabilmesi, java harici farklı dillere destek vermemesinden dolayı Sonar-CPD adında yeni bir kütüphane kullanmaktadırlar. Bu kütüphane Google Kod Yazı 2011 kapsamında geliştirilmiştir. Bir önceki sürümüne göre farkları, birden fazla proje içerisinde klon tespiti yapabilmesi ve daha az hafıza kullanmasıdır. Fakat yine basit klon tiplerinden Tip I-II ve kısmen de olsa Tip III desteklemektedir. Sonar, kali-te ölçüm ve değerlendirilmelerinde kullanmak üzere karmaşıklık, tasarım, doküman-tasyon ve boyut gibi farklı alanlarda toplamda 125 adet metrik barındırmaktadır.
Şekil 6. Yapısal Kod Klon Tespiti Sismei Genel Mimarisi Hedeflenen yapı, basit klon tespiti yapan teknikler içersinde, hafızayı etkin bir şekilde kullanma yöntemi olan metrik temelli tespit tekniği kullanarak yapısal klon analizi yapmaktır. Bu noktada Sonar‟ın kullanmış olduğu metriklerin yanında yapısal klon için kullanılabilecek gerekli ekstra parametreler de Sonar‟a tanıtılacaktır. Sonar‟ın metrik ölçümlerinden çıkan sonuçlar ışığında Yapısal klon analizi yapılması hedeflenmektedir. 5
Klon tespiti aktif olan araştırma alanlarından biridir ve literatürde klonları yazılım sistemlerinden kaldırmak için birçok çalışma yapılmıştır. Ayrıca yazılım sistemlerinin gelişim yaşam döngüsünde klonlardan korunmak için de çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, yazılım klon tespit araştırma alanında kullanılan klon tipleri, onların tespit mekanizmaları ve ilgili araçları vurgulanarak, yapısal kod klon tekniği ile metrik temelli kod klon tespit tekniği birleştirilerek klon tespiti için karma bir yapı önerilmektedir. Önerilen bu yöntem klon tespit tekniğini kullanan potansiyel kullanıcılara doğru klon tespit aracını seçmelerine yardımcı olmaktır.
Gelecekte yapılacak araştırmamızı, bu makele ile önerdiğimiz metodolojinin gelişti-rilmesi, değerlendirilmesi şeklinde planladık. Bu sistemin gerçeklenmesi sonucunda ortaya çıkacak eklenti, Sonar açık kaynaklı aracı ile entegre kullanılabilecek ve yapısal kod klon analizinde kullanılabilecek bir yazılım ortaya çıkartacaktır.
29. Basit, H. A., Jarzabek, S. Detecting Higher-level Similarity Patterns in Programs. Accepted for ESEC-FSE'05, European Software Engineering Conference and ACM SIGSOFT Symposium on the Foundations of Software Engineering, ACM Press, September 2005, Lisbon. 30. De Lucia, A., Francese. R., Scanniello, G., and Tortora, G. Reengineering Web Applications Based on Cloned Pattern Analysis. In Proceedings of the 12th Intl. Workshop on Program Comprehension (IWPC '04). pp. 132-141, 2004. 31. Ueda, Y., Kamiya, T., Kusumoto, S., and Inoue, K. Gemini: Maintenance Support Environment Based on Code Clone Analysis. In Proceedings of the 8th IEEE Symposium on Software Metrics, pp. 67-76, 2002. 32. Andrian Marcus and Jonathan I. Maletic. Identification of high-level concept clones in source code. In Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Automated Soft-ware Engineering (ASE'01), pp. 107-114, San Diego, CA, USA, November 2001. 33. J.Y. Gil and I. Maman, “Micro Patterns in Java Code,” Proc. 20th Object Oriented Programming Systems Languages and Applications, pp. 97-116, 2005. 34. N. Shi and R.A. Olsson, “Reverse Engineering of Design Patterns from Java Source Code,” Proc. 21st IEEE/ACM Int‟l Conf. Automated Software Eng., pp. 123-134, Sept. 2006. 35. Tibor Bakota, Rudolf Ference and Tibor Gyimothy. Clone Smells in Software Evolution.
In Proceedings of the 23rd IEEE International Conference on Software Maintenance (ICSM‟07), 10pp., Paris, France, October 2007. 36. Sonar, URL http://docs.codehaus.org/display/SONAR/Documentation Last accessed Jun 2013. 37. PMD‟s CPD. URL http://pmd.sourceforge.net/cpd.html Last accessed Jun 2013.