Dissertation (Metadata)
Title (original):Live Trace Visualization for System and Program Comprehension in Large Software Landscapes
(translated):Live Trace Visualisierung für System- und Programmverständnis in großen Softwarelandschaften
 
Author:Florian Fittkau
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-178108
 
Faculty:Faculty of Engineering
DDC:004 Computer science
 
Date of thesis defense:2015-11-30
 
Referent:Prof. Dr. Wilhelm Hasselbring
second reviewer(s) :Prof. Dr. Michele Lanza
 
Description (original):In many enterprises, the number of deployed applications is constantly increasing. Those applications - often several hundreds - form large software landscapes. The comprehension of such landscapes is frequently impeded due to, for instance, architectural erosion, personnel turnover, or changing requirements. Furthermore, events such as performance anomalies can often only be understood in correlation with the states of the applications. Therefore, an efficient and effective way to comprehend such software landscapes in combination with the details of each application is required. In this thesis, we introduce a live trace visualization approach to support system and program comprehension in large software landscapes. It features two perspectives: a landscape-level perspective using UML elements and an application-level perspective following the 3D software city metaphor. Our main contributions are 1) an approach named ExplorViz for enabling live trace visualization of large software landscapes, 2) a monitoring and analysis approach capable of logging and processing the huge amount of conducted method calls in large software landscapes, and 3) display and interaction concepts for the software city metaphor beyond classical 2D displays and 2D pointing devices. Extensive lab experiments show that our monitoring and analysis approach elastically scales to large software landscapes while imposing only a low overhead on the productive systems. Furthermore, several controlled experiments demonstrate an increased efficiency and effectiveness for solving comprehension tasks when using our visualization. ExplorViz is available as open-source software on www.explorviz.net. Additionally, we provide extensive experimental packages of our evaluations to facilitate the verifiability and reproducibility of our results.
 
(translated):In vielen Unternehmen nimmt die Anzahl der eingesetzten Anwendungen stetig zu. Diese Anwendungen - meist mehrere hunderte - bilden große Softwarelandschaften. Das Verständnis dieser Softwarelandschaften wird häufig erschwert durch, beispielsweise, Erosion der Architektur, personelle Wechsel oder sich ändernde Anforderungen. Des Weiteren können Ereignisse wie Performance-Anomalien häufig nur in Verbindung mit den Anwendungszuständen verstanden werden. Deshalb wird ein möglichst effizienter und effektiver Weg zum Verständnis solcher Softwarelandschaften in Verbindung mit den Details jeder einzelnen Anwendung benötigt. In dieser Arbeit führen wir einen Ansatz zur live Trace Visualisierung zur Unterstützung des System- und Programmverständnisses von großen Softwarelandschaften ein. Dieser verwendet zwei Perspektiven: eine Landschaftsperspektive mit UML Elementen und eine Applikationsperspektive, welche der 3D Softwarestadtmetapher folgt. Unsere Hauptbeiträge sind 1) ein Ansatz, genannt ExplorViz, um live Trace Visualisierung von großen Softwarelandschaften zu ermöglichen, 2) ein Überwachungs- und Analyseansatz, welcher in der Lage ist die große Anzahl an Methodenaufrufen in einer großen Softwarelandschaft aufzuzeichnen und zu verarbeiten und 3) Anzeige- und Interaktionskonzepte für die Softwarestadtmetapher, welche über klassische 2D Anzeige und 2D Eingabegeräten hinausgehen. Umfassende Laborexperimente zeigen, dass unser Überwachungs- und Analyseansatz für große Softwarelandschaften elastisch skaliert und dabei nur einen geringen Overhead auf den Produktivsystemen erzeugt. Des Weiteren demonstrieren mehrere kontrollierte Experimente eine gesteigerte Effizienz und Effektivität beim Lösen von Verständnisaufgaben unter Verwendung unserer Visualisierung. ExplorViz ist als Open Source Anwendung verfügbar unter www.explorviz.net. Zusätzlich stellen wir umfangreiche Pakete für unsere Evaluierungen zur Verfügung um die Nachvollziehbarkeit und Wiederholbarkeit unserer Ergebnisse zu ermöglichen.
 
Keywords:Software Visualization, Monitoring, Software Landscapes, Dynamic Analysis
Softwarevisualisierung, Überwachung, Softwarelandschaften, Dynamische Analyse
 
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