Phương pháp phân tích sự ảnh hưởng của các thành phần và ứng dụng cho kiểm thử hồi quy trong các dự án java EE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CHO KIỂM THỬ HỒI QUY
TRONG CÁC DỰ ÁN JAVA EE

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
THÀNH PHẦN VÀ ỨNG DỤNG CHO KIỂM THỬ HỒI QUY
TRONG CÁC DỰ ÁN JAVA EE
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Phần Mềm
Mã số: 8480103.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. PHẠM NGỌC HÙNG

Hà Nội – 2018

i

MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................iv
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...................................................................v
DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG..............................................................................................viii
Chương 1. Giới thiệu................................................................................................. 9
Chương 2. Phương pháp phân tích sự ảnh hưởng trong JCIA.................................11
2.1 Bộ công cụ JCIA.............................................................................................11
2.2 Phân tích các phụ thuộc.................................................................................. 17
2.2.1 Tiền xử lý mã nguồn.................................................................................17
2.2.2 Phân tích sự phụ thuộc cho Struts 2..........................................................17
2.2.3 Phân tích sự phụ thuộc trong Java Core................................................... 19
2.2.4 Phân tích phụ thuộc cho công nghệ kết nối cơ sở dữ liệu JDBC..............20
2.2.5 Phân tích phụ thuộc cho Hibernate...........................................................24
2.3 Quản lý phiên bản...........................................................................................27
Chương 3. Phương pháp phân tích ảnh hưởng các thành phần giao diện và phân
loại kiểm thử hồi quy............................................................................................... 28
3.1 Phương pháp phân tích ảnh hưởng các thành phần giao diện.........................28
3.1.1 Phân tích kiến trúc Java Servlet................................................................28
3.1.2 Phương pháp phân tích sự ảnh hưởng...................................................... 31
3.2 Phương pháp phân loại kiểm thử hồi quy.......................................................35
3.2.1 Kiểm thử hồi quy......................................................................................35
3.2.2

Phân loại kiểm thử hồi quy....................................................................35

3.2.3

Quy trình kiểm thử hồi quy dựa trên phương pháp đề xuất..................36

Chương 4. Thực nghiệm và triển khai..................................................................... 36
4.1 Giới thiệu công cụ JCIA mở rộng...................................................................38
4.2 Thực nghiệm...................................................................................................39
4.3. Ý nghĩa của công cụ thực nghiệm................................................................. 39
Chương 5. Kết luận..................................................................................................53


ii

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 56


iii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những nghiên với đề tài “Phương pháp phân tích
sự ảnh hưởng của các thành phần và ứng dụng cho kiểm thử hồi quy trong
các dự án Java EE” được trình bày trong luận văn này là công trình nghiên cứu
của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS. TS. Phạm Ngọc Hùng,
không sao chép lại của người khác. Tất cả các nguồn tài liệu tham khảo, các
công trình nghiên cứu liên quan đều được trích dẫn cụ thể.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có bất kỳ phát hiện nào về sự sao
chép mà không có trích dẫn trong tài liệu tham khảo.

iv

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS. TS. Phạm
Ngọc Hùng - người đã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo và đóng góp ý kiến quý báu
cho tôi trong suốt quá trình học tập và làm khóa luận. Trong quãng thời gian
được thầy hướng dẫn, tôi đã học hỏi được nhiều kinh nghiệm về phương pháp
nghiên cứu, kỹ năng trình bày. Thầy còn tiếp thêm cho tôi niềm tin vượt qua khó
khăn giúp tôi trưởng thành hơn trong cuộc sống.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo khoa Công nghệ
thông tin trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình
truyền đạt những kiến thức quý báu, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời
gian học tập và nghiên cứu. Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và
người thân đã luôn bên cạnh động viên, cổ vũ và là chỗ dựa vững chắc để tôi
yên tâm học hành trong suốt những năm qua. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến Bùi Quang Cường và Ngô Hải Yến đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi để
nghiên cứu công cụ JCIA.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng luận văn chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đánh giá và phê bình từ phía các
Thầy Cô để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm
2018
Học viên
Nguyễn Thị Hồng Vân


v

DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
STT Từ viết tắt

Từ đầy đủ

Ý nghĩa

1

AST

Abstract Syntax Tree

Cây cấu trúc trừu tượng

2

CIA

Change Impact Analysis

Phân tích ảnh hưởng sự
thay đổi

3

DAO

Data Access Object

Đối tượng truy cập dữ
liệu

4

ERD

Entity Relationship
Diagram

Biểu đồ quan hệ thực thể

5

Java EE

Java Enterprise Edition

Java phiên bản doanh
nghiệp

6

JCIA

Java Change Impact
Analysis

Phân tích ảnh hưởng sự
thay đổi mã nguồn trong

các dự án Java

7

JDBC

Java Database Connectivity

Giao diện tương tác với
cơ sở dữ liệu quan hệ
trong Java

8

JDG

Java Dependency Graph

Đồ thị phụ thuộc Java EE

9

MVC

Model - View - Controller

Mô hình thiết kế ứng
dụng Web

10

ORM

Object Relational Mapping

Ánh xạ quan hệ đối
tượng


vi

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1. Giao diện chính của công cụ JCIA................................................. 13
Hình 2.2. Màn hình Project View................................................................... 13
Hình 2.3. Màn hình Dependency View...........................................................14
Hình 2.4. Change Impact View.......................................................................15
Hình 2.5. Hiển thị mã nguồn.......................................................................... 15
Hình 2.6. Change Set View.............................................................................16
Hình 2.7. Impact Set View..............................................................................16
Hình 2.8. Mô hình ứng dụng Struts2.............................................................. 17
Hình 2.9. Quy trình phân tích sự phụ thuộc cho ứng dụng Struts 2...............18
Hình 2.10. Ví dụ minh họa đồ thị chuỗi......................................................... 22
Hình 2.11. Quá trình xây dựng và dự đoán câu truy vấn................................23
Hình 2.12. Quá trình phân tích phụ thuộc cho Hibernate...............................24
Hình 2.13. So sánh cây cấu trúc giữa hai phiên bản mã nguồn......................27
Hình 3.1. Kiến trúc Java Servlet.....................................................................28
Hình 3.2. Vòng đời của Java Servlet.............................................................. 29
Hình 3.3. Mã nguồn sử dụng nền tảng Java Servlet.......................................30
Hình 3.4. Phân loại kiểm thử hồi quy.............................................................35
Hình 3.5. Quy trình kiểm thử hồi quy đề xuất................................................36

Hình 4.1. Kiến trúc của công cụ JCIA............................................................38
Hình 4.2. Kết quả đầu ra của công cụ.............................................................39
Hình 4.3. Ứng dụng Web quản lý bệnh viện...................................................40
Hình 4.4. Lỗi xảy ra ở phiên bản 1.................................................................49
Hình 4.6. Yêu cầu thêm mới cho giao diện quản lý bệnh nhân......................50
Hình 4.7. Nghiệp vụ liên quan đến Health Insurance.....................................50
Hình 4.8. Kết quả tập thay đổi và ảnh hưởng cho kiểm thử đơn vị................51
Hình 4.9. Kết quả tập thay đổi và ảnh hưởng cho kiểm thử giao diện...........51
Hình 4.10. Kết quả kiểm thử hồi quy giao diện với Ranorex.........................52
Hình 4.11. Kết quả tập thay đổi và ảnh hưởng cho kiểm thử tích hợp...........52


vii


viii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Ý nghĩa các kiểu cạnh trong đồ thị chuỗi.......................................24
Bảng 2.2. Các phương thức truy xuất CSDL có sẵn của Hibernate................26
Bảng 4.1. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý nhân viên.................................. 41
Bảng 4.2. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý phòng........................................42
Bảng 4.3. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý dịch vụ......................................42
Bảng 4.4. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý bệnh nhân................................. 43
Bảng 4.5. Mô tả yêu cầu chức năng đặt phòng...............................................43
Bảng 4.6. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý thuốc.........................................44
Bảng 4.7. Mô tả yêu cầu chức năng quản lý bán thuốc.................................. 44


9

Chương 1. Giới thiệu
Trong lĩnh vực phát triển phần mềm hiện nay, hầu hết các ứng dụng phần
mềm đều được phát triển trên nền Web. Chính vì vậy, việc kiểm thử để đảm bảo
chất lượng các ứng dụng Web là một vấn đề rất cần thiết. Tuy nhiên, các ứng
dụng Web ngày càng trở nên phức tạp, đặc biệt là đối với các ứng dụng Web sử
dụng nền tảng Java EE - một trong những giải pháp đang được sử dụng phổ biến
để triển khai cho các ứng dụng Web doanh nghiệp. Các ứng dụng này thường
được phát triển trong thời gian dài, với quy mô lớn và có độ phức tạp cao, ví dụ
như các ứng dụng xử lý nghiệp vụ logic trong các lĩnh vực ngân hàng, thuế, kế
toán, v.v. Khi một phiên bản mới được bàn giao có thể là do nâng cấp, sửa đổi
mã nguồn, v.v., việc kiểm thử viên phải kiểm thử lại toàn bộ chức năng của phần
mềm là rất cần thiết để đảm bảo các chức năng vẫn hoạt động tốt, bởi vì một sự
thay đổi nhỏ trong ứng dụng cũng có thể gây ra một số ảnh hưởng không thể dự
đoán trước hay thậm chí là cả những sai sót tiềm ẩn bên trong đối với ứng dụng
đang phát triển. Phương pháp đơn giản để kiểm thử hồi quy là chạy tất cả các ca
kiểm thử của phiên bản trước [1]. Tuy nhiên, việc kiểm thử lại toàn bộ này là rất
tốn kém về thời gian và công sức. Do đó, để hoàn thành công việc kiểm thử
đúng tiến độ và hiệu quả, các công ty phần mềm cần phải áp dụng các phương
pháp và công cụ nhằm tối ưu được các hoạt động kiểm thử. Phương pháp phân
tích sự ảnh hưởng của các thành phần kết hợp với công cụ kiểm thử tự động để
thực hiện kiểm thử hồi quy là một giải pháp hữu hiệu nhằm nâng cao tính hiệu
quả và chính xác, giảm thiểu chi phí và rút ngắn thời gian trong quá trình kiểm
thử các sản phẩm phần mềm nói chung và các ứng dụng Web nói riêng. Thay vì
kiểm thử lại toàn bộ ứng dụng, kiểm thử viên chỉ cần kiểm thử các thành phần bị
thay đổi và thành phần có khả năng bị ảnh hưởng dựa trên thay đổi đó.
Phân tích ảnh hưởng sự thay đổi (Change Impact Analysis - CIA) [3,4,5] là
giải pháp để giải quyết bài toán trên. CIA đóng một vai trò quan trọng trong các
giai đoạn phát triển phần mềm, bảo trì và kiểm thử hồi quy. Đối với nhóm phát
triển, CIA có thể được ứng dụng vào việc giúp nhận biết các thay đổi cần thực

hiện dựa trên các thay đổi có sẵn. Đối với kiểm thử viên, CIA có thể ứng dụng
vào việc xác định những ca kiểm thử có liên quan đến phần mã nguồn chỉnh sửa
giúp giảm số lượng các ca kiểm thử và rút ngắn thời gian kiểm thử hồi quy mà
vẫn đảm bảo được chất lượng phần mềm.
Trong thực tế, có một số công cụ hỗ trợ quản lý phiên bản mã nguồn như
Git, SVN, VSS, v.v., các công cụ này giúp lập trình viên quản lý được các dòng
lệnh thay đổi qua các phiên bản khác nhau. Tuy nhiên, để có thể đánh giá được


10

các ảnh hưởng từ sự thay đổi là chưa có giải pháp thỏa đáng. Một số nghiên cứu
trước đã đề xuất các phương pháp và công cụ thực hiện việc đảm bảo chất lượng
mã nguồn cho ứng dụng doanh nghiệp [2]. Công cụ JCIA ra đời phần nào giải
quyết được bài toán trên cho ứng dụng Java EE, công cụ giúp người dùng có thể
thực hiện phân tích ảnh hưởng sự thay đổi cho các ứng dụng Java EE đa nền
tảng, hỗ trợ các công nghệ nền tảng (framework) như Hibernate, Struts, Spring.
Mặc dù vậy, công cụ này còn khá đơn giản, phân tích sự phụ thuộc chủ yếu cho
mã nguồn Java và chưa mang lại tính hiệu quả trong việc kiểm thử hồi quy ở góc
nhìn của kiểm thử viên.
Dựa trên ý tưởng về phương pháp phân tích phụ thuộc trong mã nguồn
Java, một cải tiến được nghiên cứu nhằm phân tích ảnh hưởng sự thay đổi cho
các thành phần liên quan đến giao diện, từ đó kiểm thử viên sẽ có góc nhìn
khách quan hơn về công việc kiểm thử hồi quy cần thực hiện trên các giao diện
thay đổi và ảnh hưởng, cũng như đưa ra một cái nhìn khách quan giữa lập trình
viên và kiểm thử viên. Trong nghiên cứu này, công nghệ Java Servlet sẽ được
tập trung hỗ trợ đầu tiên. Sau đó, luận văn sẽ hoàn thiện dần phương pháp cho
các nền tảng khác. Ngoài ra, luận văn cũng phát triển một giải pháp phân loại
kiểm thử sau khi có được tập thay đổi và ảnh hưởng từ hai phiên bản khác nhau
để hỗ trợ cho việc kiểm thử hồi quy được thực hiện một cách hiệu quả. Một bộ

công cụ được phát triển như là một phiên bản tiếp theo của công cụ JCIA [5] để
thực hiện các giải pháp đã triển khai và tiến hành thực nghiệm nhằm minh chứng
cho tính hiệu quả của công cụ phát triển.
Phần còn lại của luận văn được cấu trúc như sau. Chương 2 trình bày về
phương pháp phân tích sự ảnh hưởng trong công cụ JCIA đã được thực hiện. Ở
Chương 3, luận văn này giới thiệu phương pháp cải tiến bao gồm phương pháp
phân tích sự phụ thuộc cho thành phần giao diện trong công nghệ Java Servlet,
phân loại kiểm thử từ các tập thay đổi và tập ảnh hưởng tìm được. Tiếp đến,
Chương 4 mô tả công cụ hỗ trợ, kết quả thực nghiệm và thảo luận. Cuối cùng,
Chương 5 là kết luận của luận văn và các định hướng nghiên cứu trong tương
lai.


11

Chương 2. Phương pháp phân tích sự ảnh hưởng trong JCIA
Nội dung của chương này sẽ trình bày về lý thuyết kiểm thử hồi quy và
công cụ JCIA đã được xây dựng từ phương pháp phân tích ảnh hưởng sự thay
đổi [2]. Trước tiên, luận văn sẽ trình bày khái niệm kiểm thử hồi quy, sau đó
trình bày tổng quan về bộ công cụ JCIA, tiếp theo là các phương pháp phân tích
sự ảnh hưởng các thành phần cho một số nền tảng và công nghệ trong dự án
Java EE.
2.1 Kiểm thử hồi quy
Khi phát triển một hệ thống phần mềm, điều quan trọng là đạt được mức
yêu cầu về chất lượng. Một lỗi nhỏ trong hệ thống cũng có thể là tốn kém để sửa
chữa sau khi sản phẩm đã được bàn giao. Vì vậy, kiểm thử là một khía cạnh
quan trọng trong dự án phát triển sản phẩm của hệ thống phần mềm. Để tìm lỗi
trong sản phẩm thiết kế càng sớm càng tốt, kiểm thử được thực hiện trong nhiều
giai đoạn. Một hệ thống phần mềm lớn thường được chia thành nhiều hệ thống
con, và một hệ thống con được chia thành các mô đun nhỏ hơn. Kiểm thử phần

mềm sau đó có thể được tách thành bốn giai đoạn: kiểm thử đơn vị, kiểm thử
tích hợp, kiểm thử hệ thống và kiểm thử chấp nhận người dùng.
Khi phát triển phần mềm liên quan đến thay đổi mã nguồn do lỗi hoặc bổ
sung tính năng mới, khách hàng muốn có các tính năng mới trong phiên bản mới
nhất, nhưng mong đợi các tính năng cũ vẫn giữ nguyên. Dựa vào kinh nghiệm
đã cho thấy những sửa đổi này có thể gây ra chức năng làm việc trước đó thất
bại. Để kiểm tra tính toàn vẹn của phần mềm đối với loại lỗi bất ngờ này, kiểm
thử hồi quy được sử dụng. Kiểm hồi quy có thể được thực hiện trên mỗi trong
bốn giai đoạn kiểm thử nêu trên, và được thực hiện lý tưởng mỗi khi mã nguồn
được sửa đổi hoặc sử dụng trong môi trường mới.
Kiểm thử hồi quy là kiểm tra lại có lựa chọn của một hệ thống hoặc thành
phần để xác minh rằng các sửa đổi không gây ra các ảnh hưởng không mong
muốn và hệ thống hoặc thành phần đó vẫn phải tuân thủ các yêu cầu cụ thể. Để
giảm thiểu thời gian thực hiện công việc này một cách hiệu quả, việc lựa chọn kĩ
thuật kiểm thử và kiểm thử tự động là rất cần thiết. Một cách đơn giản để kiểm
thử hồi quy là kiểm thử lại toàn bộ phiên bản trước đó. Tuy nhiên, khi phiên bản
mới có sự thay đổi thì các ca kiểm thử của phiên bản trước đó có thể không chạy
lại được mà không có sự sửa đổi hay cập nhật. Một bộ các ca kiểm thử tốt phải
được duy trì chạy xuyên suốt qua các phiên bản của hệ thống bằng cách cập
nhật, loại bỏ các ca kiểm thử lỗi thời qua các phiên bản. Các ca kiểm thử dư thừa
không ảnh hưởng đến tính đúng, sai cũng như phát hiện được lỗi của hệ


12

thống, chúng chỉ ảnh hưởng đến thời gian và chi phí kiểm thử. Như đã đề cập
trước đó, người ta ước tính kiểm thử hồi quy có thể chiếm gần một nửa chi phí
bảo trì phần mềm. Việc loại bỏ các ca kiểm thử dư thừa nên được thực hiện giúp
giảm thời gian và chi phí kiểm thử. Chi phí cho việc thực hiện lại một bộ kiểm
thử có thể được giảm bằng cách chọn một tập hợp các ca kiểm thử được thực

hiện lại, bỏ qua các ca kiểm thử không liên quan hoặc ưu tiên thực hiện một tập
con của bộ kiểm thử liên quan đến thay đổi [1].
2.2 Bộ công cụ JCIA
Trong quá trình phát triển phần mềm, việc ra đời các phiên bản mới thay
thế phiên bản cũ là tất yếu để giải quyết các yêu cầu thay đổi từ khách hàng, sửa
lỗi, nâng cấp và mở rộng hệ thống, v.v. Đối với các dự án trong giai đoạn nâng
cấp và bảo trì, lập trình viên khó để hiểu các kiến trúc của các ứng dụng trước
khi những thay đổi đó được thực hiện do thiếu hoặc không đầy đủ tài liệu phần
mềm. Do đó, việc kiểm soát toàn bộ sự ảnh hưởng của việc thay đổi là rất khó
khăn và có thể dẫn tới nhiều rủi ro cho doanh nghiệp.
Công cụ JCIA ra đời với mục đích hỗ trợ xây dựng phần mềm hiệu quả và
dễ dàng hơn. Công cụ hỗ trợ phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi cho các dự án
viết bằng Java EE sử dụng các công nghệ: EJB, JSF, CDI, JAX-WS, JPA, v.v.
JCIA bao gồm các mô-đun chính: bộ xử lý cơ sở, bộ phân tích ảnh hưởng sự
thay đổi, bộ phân tích cấu trúc, bộ trình diễn, bộ quản lý người dùng và lịch sử
phân tích. Trong đó, mô-đun xử lý cơ sở bao gồm hai thành phần con là bộ tiền
xử lý và bộ phân tích phụ thuộc theo từng nền tảng khác nhau để sinh cây cấu
trúc và phụ thuộc cho các nút trên cây [2].
Bộ công cụ này nhận đầu vào là toàn bộ mã nguồn dự án doanh nghiệp sử
dụng các nền tảng và công nghệ Java EE dưới dạng tệp nén. Người dùng tải dự
án lên JCIA, công cụ sẽ hiển thị cấu trúc của dự án và đồ thị phụ thuộc giữa các
thành phần. JCIA cung cấp hai cách để thực hiện việc phân tích ảnh hưởng sự
thay đổi bằng hai cách:
Người dùng chọn tập thay đổi và phân tích trực tiếp trên giao diện hiển thị
phụ thuộc. Đầu vào là mã nguồn, đầu ra là kiến trúc của mã nguồn thể
hiện dưới dạng đồ thị cây và dạng đồ thị phụ thuộc.
Phân tích tự động bằng cách người dùng tải lên mã nguồn đã thay đổi,
công cụ thực hiện so sánh hai phiên bản mã nguồn và phân tích ảnh hưởng
rồi trả về kết quả báo cáo.

13

Công cụ gồm ba phần giao diện chính: Project View, Central View bao
gồm Dependency View và Change Impact View, Change Set View và Impact Set
View. Hình 2.1 mô tả giao diện chính của công cụ JCIA với các phụ thuộc được
thể hiện bằng mũi tên có chiều từ nút (node) sở hữu phụ thuộc đến nút bị gọi.

Hình 2.1. Giao diện chính của công cụ JCIA
- Khung nhìn Project View
Khung nhìn Project View cung cấp cho người dùng giao diện trực quan để
xem mã nguồn dự án đầu vào dưới dạng cây thư mục. Nút chức năng “Expand
All” dùng để hiển thị các thành phần chứa bên trong thư mục và các thư mục
con trong nó (như Hình 2.2).

Hình 2.2. Màn hình Project View


14

- Khung nhìn Dependency View
Khung nhìn Dependency View cho phép hiển thị tất cả các thành phần
trong dự án và sự phụ thuộc lẫn nhau giữa chúng. Bao gồm các phụ thuộc hàm
gọi hàm, hàm dùng biến.
Mũi tên nối giữa hai nút thể hiện rằng hai đối tượng đó có mối quan hệ phụ
thuộc lẫn nhau. Xem thông tin cụ thể của một nút bằng cách chọn tệp, một cửa
sổ sẽ hiển thị thông tin của tệp đó (như Hình 2.3).

Hình 2.3. Màn hình Dependency View
Việc hiển thị phụ thuộc trên giao diện cũng được phân mức tùy vào yêu

cầu người dùng với ba mức: All, None, Partial. Mức All cho phép hiển thị tất cả
phụ thuộc, mức None không hiển thị phụ thuộc, Partial chỉ hiển thị phụ thuộc
liên quan đến nút đang làm việc.
Để thêm một nút vào tập thay đổi, chọn nút đó và chọn chức năng Change.
Sau khi nút được thêm vào tập thay đổi, nút sẽ chuyển sang màu xanh. Để xem
mã nguồn của tệp, chọn một nút thuộc kiểu tệp, sau đó chọn chức năng View
Source Code (như Hình 2.4).
- Khung nhìn Change Impact View
Change Impact View là phần giao diện được sinh ra sau khi thực hiện phân
tích ảnh hưởng, dữ liệu hiển thị sẽ chứa những nút có liên quan đến kết quả phân
tích ảnh hưởng (như Hình 2.5).


15

Hình 2.4. Change Impact View

Hình 2.5. Hiển thị mã nguồn
- Khung nhìn Change Set View
Để thay đổi thuộc tính của một đối tượng (lớp, biến hay hàm), các thay đổi
được lưu trong tập Change và được thể hiện trong khung nhìn Change Set (như
Hình 2.6). Từ đó có thể thay đổi theo mong muốn của người dùng và gửi lên hệ
thống yêu cầu phân tích.


16

Hình 2.6. Change Set View
Các nút chức năng bao gồm: Impact Level, Upload Change Set, Clean all
và Analyze.

Impact Level: Là giá trị thể hiện cho mức ảnh hưởng muốn phân tích. Với
mức 1 là các tệp ảnh hưởng trực tiếp và tương tự các mức 2, 3, 4, v.v.
Upload Change Set: Để thay đổi nhiều tệp cùng một lúc bằng cách tải lên
một tệp text chứa đường dẫn của các tệp thay đổi trong mã nguồn dự án. Công
cụ sẽ tự tìm kiếm các tệp và thêm chúng vào tập thay đổi.
Clean all: Xóa bỏ toàn bộ các tập thay đổi và tập ảnh hưởng đã được phân tích.

Analyze: Thực hiện phân tích tập thay đổi để tìm các tập bị ảnh hưởng.
- Khung nhìn Impact Set View
Là nơi hiển thị các tệp ảnh hưởng sau khi công cụ thực hiện quá trình phân
tích ảnh hưởng từ tệp thay đổi (như Hình 2.7). Nút chức năng Export Data dùng
để xuất dữ liệu phân tích. Người dùng sẽ nhận được một tệp .zip chứa các tệp
thuộc tập thay đổi và tập ảnh hưởng cùng với một tệp MS. Excel chứa thông tin
của chúng.

Hình 2.7. Impact Set View


17

2.3 Phân tích các phụ thuộc
2.2.1 Tiền xử lý mã nguồn
Định nghĩa 2.1: (Biểu đồ phụ thuộc Java EE), cho mã nguồn ứng dụng Java
EE, một biểu đồ phụ thuộc Java EE viết tắt là JDG (Java dependency graph) được
định nghĩa là một cặp (V, E) với V = {v1,v2,...,vk} là tập nút đại diện cho các thành
phần trong mã nguồn như thư mục, tệp, lớp, phương thức, thuộc tính, thẻ (XML,
JSP), v.v., và E = {(vi,vj) | vi,vj ∈V} là tập các cạnh. Mỗi cạnh (vi,vj) đại diện cho
quan hệ phụ thuộc giữa vi và vj có nghĩa là vi phụ thuộc vào vj [5].

Mã nguồn ứng dụng Java EE cho trước sẽ được xử lý để xây dựng cây thư

mục ở mức tệp. Một cây cấu trúc trừu tượng (Abstract syntax tree - AST) được
xây dựng bằng cách sử dụng công cụ phát triển của Java (Java Development
Tools - JDT). Dựa trên cây AST thu được, các thành phần ở cấp độ thấp hơn như
lớp, phương thức, thuộc tính, v.v. và các phụ thuộc trong các thành phần được
phát hiện và thêm vào JDG. Sự phụ thuộc giữa các thành phần liên quan đến
công nghệ Java EE và các dịch vụ Web được xác định để thêm vào các cạnh của
JDG. Kết quả là JDG tương ứng với mã nguồn sẽ được tạo ra [5].
Trong ứng dụng Java EE, ngoài mã nguồn Java còn nhiều định dạng mã
nguồn được sử dụng như XML, JSP, XHTML, v.v., mỗi định dạng sẽ có cấu trúc
cú pháp tương ứng. Các mã nguồn này sẽ được tiền xử lý để đưa về định dạng
chung là cây cấu trúc, các nút trong cây cấu trúc chứa các thông tin cần thiết để
phân tích phụ thuộc và chúng được thiết kế tối ưu phục vụ cho việc duyệt cây và
tìm kiếm các nút trên cây dễ dàng hơn [2].
2.2.2 Phân tích sự phụ thuộc cho Struts 2

Hình 2.8. Mô hình ứng dụng Struts2


18

Struts 2 là một công nghệ nền tảng được thiết kế theo mô hình MVC bao
gồm Model, View, Controller như Hình 2.8. Trong đó View hiển thị dữ liệu
trong một định dạng cụ thể thường là mã nguồn JSP, Model định nghĩa các đối
tượng để tương tác với cơ sở dữ liệu, Model sẽ định nghĩa thuộc tính đối tượng
và thường dùng mã nguồn Java, Controller xử lý lôgic, làm vai trò điều hướng
giữa Model và View thông qua lớp FilterDispatcher cùng với tệp cấu hình do
người dùng định nghĩa sử dụng mã nguồn XML. Một ví dụ cho mã nguồn cấu
hình Struts 2 cho chức năng hiển thị được mô tả trong Mã nguồn 2.1.
Mã nguồn 2.1. Mã tệp cấu hình Struts 2

method=“hienthi”>
<result name=“success”>/WEBINF/hienthi.jsp</result> </action>

Hình 2.9 mô tả quy trình phân tích sự phụ thuộc cho Struts 2.

Hình 2.9. Quy trình phân tích sự phụ thuộc cho ứng dụng Struts 2
Quy trình phân tích sự phụ thuộc bắt đầu từ tệp cấu hình trong mã nguồn
Struts 2, các thông tin phụ thuộc giữa các thành phần sẽ được khai thác với phụ
thuộc từ thẻ <action> đến hàm hienthi() của lớp HelloActionSupport và một phụ
thuộc từ thẻ <result> đến tệp JSP hienthi.jsp. Để phân tích sự phụ thuộc trong
ứng dụng sử dụng Struts 2, bao gồm các bước như sau [2]:


19

Bước 1: trình xác nhận sẽ kiểm tra mã nguồn của dự án có sử dụng Struts
2 không, đầu ra là cây cấu trúc tương ứng với tệp cấu hình chính của
Struts 2.
Bước 2: một trình phân tích cú pháp sẽ tìm kiếm tất cả tệp cấu hình được
khai báo trong struts.xml và duyệt tất cả các tệp cấu hình, lưu thông tin
trong Configuration Model chứa thông tin về : Package, Action, Result,
Result Type, Interceptor, Interceptor Stack.
Bước 3: trình phân tích phụ thuộc sẽ đọc thông tin từ Configuration
Model cùng với phân tích cây cấu trúc để xác định phụ thuộc và thêm vào
cây cấu trúc.
2.2.3 Phân tích sự phụ thuộc trong Java Core
Trong mã nguồn Java, có ba loại quan hệ chính giữa các lớp: quan hệ phụ
thuộc, thành phần và kế thừa [2]. Dựa vào các quan hệ này, bộ phân tích phụ
thuộc cho Java Core sẽ phân tích các nút là thành phần Java trên biểu đồ phụ
thuộc Java EE và xác định phụ thuộc Java Core giữa các thành phần.

Quan hệ phụ thuộc: hai lớp gọi là phụ thuộc nếu phương thức của lớp này
sử dụng đối tượng của lớp kia để thực hiện các thao tác. Khi hai lớp phụ thuộc,
những thay đổi ở lớp này sẽ ảnh hưởng đến lớp kia. Ví dụ, Mã nguồn 2.2 gồm
phương thức f sử dụng đối tượng lớp B, C để thực hiện thao tác.
Mã nguồn 2.2. Mã Java thể hiện quan hệ phụ thuộc
public class A {
public void f(B b, C c) { … }
public void f(){
B b = new B();
C c = new C();
…. }
}

Quan hệ thành phần: một lớp sẽ chứa các thuộc tính là đối tượng của lớp
khác. Ví dụ, lớp A chứa các thuộc tính là đối tượng của lớp B như Mã nguồn 2.3.
Mã nguồn 2.3. Mã Java thể hiện quan hệ thành phần
public class A {
int a;
private B b; // B là một lớp
... }


20

Quan hệ kế thừa: một lớp con kế thừa các thuộc tính public của lớp cha và
có thể thêm một số các thuộc tính riêng. Khi lớp cha thay đổi thì các lớp con kế
thừa nó sẽ bị ảnh hưởng. Ví dụ trong Mã nguồn 2.4, lớp B kế thừa thành phần
public của lớp A và có thêm đặc tính riêng k.
Mã nguồn 2.4. Mã Java thể hiện quan hệ kế thừa
public class A {

int a;
public int f(){...} }
class B extends A{
public void k(){...} }

2.2.4 Phân tích phụ thuộc cho công nghệ kết nối cơ sở dữ liệu JDBC
JDBC (Java Database Connectivity) là một giao diện lập trình ứng dụng
của Java (API) được dùng để kết nối và truy xuất cơ sở dữ liệu. JDBC quản lý
kết nối đến cơ sở dữ liệu, gửi các câu truy vấn từ ứng dụng Java tới cơ sở dữ liệu
và xử lý kết quả sau truy vấn thành các đối tượng của Java. Mã nguồn 2.5 là một
ví dụ về câu truy vấn trong JDBC [2].
Mã nguồn 2.5. Mã nguồn chương trình Sample
public String getTableName(String a){
return “Consumer where name =” +a ; }
public Consumer findConsumer(boolean isOrderId, int order, Session
session) {
List<Consumer> consumers = new ArrayList<>();
String orderBy = “order by”;
if (order == 0)
orderStr = “”;
else {
if (isOrderId)
orderStr+= “category”;
if (order == -1) orderStr += “desc”; else orderStr + = “asc”;}
consumers = session.createQuery(“Select*
From”+getTableName()+orderBy);

return consumers; }

21

Một vấn đề quan trọng cần giải quyết từ Mã nguồn 2.5 làm thế nào để biết
được câu truy vấn cuối cùng có giá trị gì và có ảnh hưởng đến bảng nào trong cơ
sử dữ liệu. Hiện nay có một vài công cụ đã giải quyết được vấn đề này: JSA,
JDBC Checker, v.v. Trong phần này, một phương pháp dự đoán giá trị câu truy
vấn mã nguồn Java bằng đồ thị chuỗi được trình bày.
Định nghĩa 2.2: Phép toán gộp: Cho hai tập A = {a1 , a2 ,..., an} và B =
{b1, b2 ,...,bm}. Phép toán gộp hai tập A và B, kí hiệu: A ○ B là một tập C thỏa
mãn [2]:
C = {(a + b) | a ∈ A và b ∈ B}

Định nghĩa 2.3: Đồ thị chuỗi: Đồ thị gốc r là nút rỗng, có hướng thể hiện quá trình thay đổi giá trị của
một chuỗi kí tự, kí hiệu G = <V, E>, V là tập các đỉnh, E = V × OP × V biểu diễn tập các cạnh của đồ thị với
các kiểu cạnh: OP = {INIT, CONCAT}. Mỗi đỉnh v ∈ V gồm ba giá trị, kí hiệu v = (l, t, c, Rv) [2]. Trong đó:
l ∈ {STRING, VARIABLE, METHOD, APPENDABLE, UNDEFINED} là nhãn của đỉnh.

t ∈ {UNION, PRODUCT} là kiểu xử lí của đỉnh.

c: thông tin lưu trữ của đỉnh. Với l = STRING, c thể hiện cho một chuỗi kí
tự. Với l = VARIABLE hoặc APPENDABLE, c thể hiện cho tên biến.
Với l = METHOD, c thể hiện cho tên hàm.
Rv: tập dự đoán chứa những giá trị chuỗi có thể có của đỉnh v. Nếu vl = STRING, Rv được khởi tạo là {vc}, ngược lại là {∅}.

Ý nghĩa các các kiểu cạnh được thể hiện trong Bảng 2.1. Biểu thức v1
(label) v2 biểu thị một cạnh có hướng từ đỉnh v1 tới đỉnh v2 với kiểu là label [2].
Mã nguồn 2.5 mô tả một đồ thị chuỗi được biểu diễn như Hình 2.10. Đầu
tiên, mọi câu lệnh trong mã nguồn sẽ được quét, chỉ câu lệnh sử dụng hàm
createQuery sẽ được xử lý. Nút mới được tạo tùy theo kiểu của tham số truyền
vào và thêm vào đồ thị. Nếu nó là phương thức, nội dung của phương thức được

quét, giá trị câu lệnh return sẽ được xử lý và thêm vào đồ thị. Nếu phần tử vừa
thêm là biến cục bộ, bộ sinh đồ thị sẽ quét trong phương thức sử dụng biến đó.
Nếu câu lệnh thay đổi giá trị biến được tìm thấy, đỉnh mới được tạo tùy thuộc
vào việc thay đổi là khởi tạo hay cộng gộp và thêm vào đồ thị.
Trong trường hợp giá trị mới đó được tạo nên bởi nhiều thành phần nhỏ, ví
dụ như “select * from” + getTableName() +orderBy thì mỗi thành phần được
nối trực tiếp đến phần tử thêm cuối cùng trong đồ thị với cạnh kiểu CONCAT.


22

Những đoạn câu lệnh ở trong cặp if…then, then…else được tính như một đồ thị
con có đỉnh là phần tử được thêm cuối cùng trong đồ thị, và đỉnh gốc đó được
đặt kiểu PRODUCT. Trong trường hợp câu lệnh cần thêm vào đồ thị ở trong
vòng lặp, ta phải xác định giá trị được thêm ở dạng chuỗi kí tự bình thường, hay
là phần tử của một mảng. Nếu là một chuỗi kí tự, giá trị của đỉnh được thêm vào
đồ thị có dạng <<(value)+>>. Nếu là phần tử của mảng, toàn bộ phương thức
sẽ được quét lại lần nữa để tìm ra những giá trị được thêm vào mảng, sau đó
được thêm vào đồ thị. Cứ quét như vậy tới cuối phương thức hoặc không còn nút
nào được thêm mới nữa thì kết thúc việc sinh đồ thị [2].

Hình 2.10. Ví dụ minh họa đồ thị chuỗi
Sau khi đồ thị chuỗi được xây dựng, một bộ giải đồ thị sử dụng phương
pháp đệ quy cùng thuật toán duyệt tiền thứ tự để dự đoán câu truy vấn có thể
được tạo ra. Mỗi kiểu xử lí t của đỉnh v thể hiện cách thêm giá trị các đỉnh ra của
v vào tập dự đoán Rv như nào. Giả sử đỉnh v có tập đỉnh ra là V OUT = {v1, v2,...,vn}. Gọi VCONCAT ⊂ VOUT là tập đỉnh thỏa mãn ∀ vi ∈ VCONCAT, cạnh
từ v

đến vi có nhãn CONCAT, theo thứ tự FIFO (First In First Out - đỉnh được thêm
vào cây trước sẽ được lấy ra trước). Với Rv là tập dự đoán của đỉnh v [2], khi đó:

v UNION VOUT → Rv = Rv ○ Rv1 ○ Rv2 ○…○ Rvn với v1, v2,…, vn ∈ VOUT v PRODUCT VOUT → Rv = (Rv ○ Rv1) ∪ (Rv ○ Rv2) ∪…∪ (Rv ○
Rvt) với v1,


23
v2,…, vt ∈ VCONCAT. Còn lại, ∀ vj ∈ VOUT \ VCONCAT, tập dự đoán Rvj sẽ

được thêm trực tiếp vào tập dự đoán R của đỉnh METHOD, VARIABLE
và APPENDABLE phía trên gần nhất.

Hình 2.11. Quá trình xây dựng và dự đoán câu truy vấn
Từ đồ thị chuỗi, phương pháp giải đồ thị để tìm tập dự đoán được biểu
diễn như sau:
q = R “from” + R “getTableName” ○ R “order”
= {“select * from”} ○ ({“Consumer where name =”} ○ R”a”) ○ R “order by”
= {“select * from”} ○ ({“Consumer where name =”} ○
{“<<UNDEFINED>>“}) (({“order by”} ○ R “category”) ∪ “”)

= {“select * from”} ○ {“Consumer where name = <<UNDEFINED>>”} ○ (({ “order by” } ○ (({“category”} ○ {“desc”}) ∪ ({“category”} ○ { “asc”))) ∪
“”)
= {“select * from Consumer where name = <<UNDEFINED>>”} ○ (({“order by”} ○ {“category desc”, “category asc”}) ∪ {“”})
=

{“select * from Consumer where name = <<UNDEFINED>>”}, “select * from Consumer where name
= <<UNDEFINED>> ○ ({“order by category desc”, “order by category asc”} ∪ {“”})

= [“select * from Consumer where name = <<UNDEFINED>>”,
“select * from Consumer where name = <<UNDEFINED>> order
by category desc”,
“select * from Consumer where name = <<UNDEFINED>> order

by category asc”]

Sau khi tập dự đoán được xây dựng xong, các câu truy vấn được phân tích.
Các bảng sử dụng trong câu ở các vị trí quan trọng như: sau “from”, sau “join”,
v.v. sẽ được lấy ra. Danh sách những bảng này sẽ được thêm vào cây cấu trúc và
sinh phụ thuộc.