객체지향 및 컴포넌트지향 소프트웨어 개발 방법론의 클래스의 도출은 개발하려는 소프트웨어의 전체 품질을 결정하는데 중요한 요소이다. 각 방법론에서는 이 부분에 대해 클래스의 정의와 도출하는 방법을 설명하고 있지만 초보 분석자들이 활용하기는 어려운 점이 많다. 그 중, 개념적 갭(conceptual gap)으로 인한 문제는 클래스 도출에 가장 큰 영향을 미친다. 연구에서는 이런 부분을 보완하기 위한 장치로써 세가지 다이어그램을 제안한다. 요구분석과정의 결과를 도식적으로 정리하여 클래스 도출을 보완하기 위한 도구로 정보다이어그램(Information Diagram), 행위다이어그램(Behavior Diagram) 그리고 관리다이어그램(Management Diagram)이다. 세 다이어그램은 시스템의 관련자(stakeholder)가 시스템에 어떤 서비스를 요구하는가에 대한 관점으로 필요한 정보를 찾고, 그에 포함될 수 있는 세부 행위를 분석하고, 누가 이 서비스에 대한 책임이 있는가의 명세이다. 본 연구에서 제안하는 다이어그램들은 기존의 소프트웨어 개발 방법에서 클래스를 도출하는 과정에 활용할 수 있다.
UML(Unified Modeling Language) 클래스 다이어그램은 시스템의 정적인 측면을 표현하며 분석 및 설계부터 문서화, 테스팅까지 사용된다. 클래스 다이어그램을 이용한 모델링이 소프트웨어 개발에 있어 필수적이지만, 경험이 많지 않은 모델러에게 쉽지 않은 작업이다. 도메인 카테고리별로 분류된 클래스 다이어그램 데이터 세트가 제공된다면, 모델링 작업의 생산성을 높일 수 있을 것이다. 본 논문은 클래스 다이어그램 이미지 데이터를 구축하기 위한 자동 분류 기술을 제공한다. 추가 정보 없이 단지 UML 클래스 다이어그램 이미지를 식별하고 도메인 카테고리에 따라 자동 분류한다. 먼저, 웹상에서 수집된 이미지들이 UML 클래스 다이어그램 이미지인지 여부를 판단한다. 그리고, 식별된 클래스 다이어그램 이미지에서 클래스 이름을 추출하여 도메인 카테고리에 따라 분류한다. 제안된 분류 모델은 정밀도, 재현율, F1점수, 정확도에서 각각 100.00%, 95.59%, 97.74%, 97.77%를 달성했으며, 카테고리별 분류에 대한 정확도는 81.1%와 95.2% 사이에 분포한다. 해당 실험에 사용된 클래스 다이어그램 이미지 개수가 충분히 크지 않지만, 도출된 실험 결과는 제안된 자동 분류 방식이 고려할 만한 가치가 있음을 나타낸다.
Gestwicki 등은 객체 그래프의 더 좋은 그림을 얻기 위하여 클래스 다이어그램으로부터 객체 다이어그램의 구조를 탐지하고 예측하는 기술을 제안하였다. 그들의 방법은 클래스 다이어그램으로부터 두 가지 예측 가능한 구조-되부름 덩어리 (recursive cluster)와 잎 덩어리 (leaf cluster)를 찾는다. 하지만 이 방법은 출발점이 클래스 다이어그램이므로 실제 프로그램에 적용하기에는 실제적이지 않다. 본 연구는 자바 클래스 파일에 적용하기 위하여 그들의 방법을 확장하고 구현한다. 자바 클래스 파일로부터 추출한 클래스들과 덩어리들의 구조와 관련성을 얻는다. 이 정보는 JIVE와 같은 자바 프로그램 실행 시각화 도구에게 제공되어 객체 다이어그램의 틀로 사용될 수 있다.
본 연구에서는 자바 코드로부터 UML 클래스 다이어그램을 추출하는 역공학방법을 제시하였다. 파서를 이용하여 자바 코드로부터 AST를 생성하고 이를 순회하면서 클래스다이어그램 생성에 필요한 정보를 추출하였다. 이를 위해 구조정보와 관계정보를 정의하였는데, 구조정보에서는 클래스 몸체를 구성하는 정보를 표현하였다. 관계정보에서는 클래스들 간의 연관관계를 결정하기 위해 필요한 정보를 표현하였으며, 얻어진 관계정보를 통해 연관관계를 유추하는 방법을 제시하였다. 특히 클래스들간의 연관관계를 추출하기 위한 규칙들을 정의하고, 이를 통해 얻어진 관계정보를 이용하여 연관관계를 유출하는 과정을 설명하였다.
본 논문에서는 UML 다이어그램의 정보를 구문적으로 분석하여 클래스들의 정보를 구조적으로 구축하는 정보 저장소인 '메타 클래스 레포지토리 (MCR)'의 구현 방법을 제시한다. 구문적으로 분석된 클래스의 정보를 구조적으로 구축하기 위하여 수퍼 클래스인 '메타 클래스 (meta-class)'를 정의하고, 이들 메타 클래스들의 컬렉션으로 구성된 레포지토리를 구축하여 정보를 관리한다. 또한, MCR이 보유하고 있는 메타 클래스 정보에 기반하여 클래스에 상응하는 코드를 생성하기 위하여 '코드 생성 엔진 (CGE)'을 설계하여 제시한다. 코드 생성 엔진의 로직을 구성함에 있어서는 클래스에 대한 정보와 프로그래밍 언어의 구문 규칙이 합법적으로 조합되어 코드가 생성되어야 한다. 따라서, 이러한 클래스 다이어그램으로부터 코드를 생성하는 데에 MCR과 CGE가 통합적으로 협력하여 수행될 수 있도록 구현하는 방법을 제시한다. CGR의 동작 메커니즘에 대한 알고리즘을 유한 상태 머신 형태로 제시함으로써 CGE의 로직을 형식화하여 표현함과 동시에 구현 상의 용이함을 취할 수 있게 하였다.
XML 문서의 구조를 파악하기 위하여 현재 많은 연구가 진행 되고 있으며, 대부분 XML 문서의 구조를 찾아 DTD나 스키마로 표현하는데 중점을 두고 있다. 본 논문에서는 XML 문서에서 구조를 추출하여 이를 UML 클래스 다이어그램으로 자동 변환하는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템에서는 XML 문서로부터 요소-속성 트리를 구성하고, 이를 활용하여 문서 구조를 UML 클래스 다이어그램으로 쉽게 변환하도록 한다.
UML 다이어그램은 시스템을 모델링 하기 위한 언어로 사실상 표준으로 널리 사용되고 있다. 그 가운데 특히 클래스다이어그램은 시스템을 클래스와 클래스들간 관계로 시각화한 것으로 순공학적, 역공학적 시스템 모델링 및 구현에 직접적인 영향을 미친다. 많은 연구에서 클래스다이어그램의 레이아웃과 복잡성이 시스템 모델링의 이해에 미치는 영향을 설명하고 있다. 하지만 연구 결과가 혼재되어 있어 레이아웃 적용의 효과를 판단하는데 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 기존 연구에서 제시된 클래스다이어그램 레이아웃 기준을 토대로 2 (레이아웃) ${\times}$ 2 (복잡성) 실험을 설계, 레이아웃 적용으로 인한 이해도를 측정하였다. 47명의 피험자가 실험에 참여하여 서로 다르게 제시된 레이아웃과 복잡성에 대해 이해하도록 하였다. 그 결과 레이아웃을 적용한 실험 그룹에서 유효한 효과를 나타내었고 뿐만 아니라 복잡성에서도 유효한 결과를 확인할 수 있었다. 하지만 이 둘의 상호작용 측정에 있어서는 유효한 결과를 얻지 못했다.
상태 다이어그램은 객체가 가질 수 있는 상태와 각 상태에서 수행 할 수 있는 전이를 사용하여 객체의 동적행위를 표현한다. 본 논문에서는 클래스 연산들의 선행/후행 조건들을 이용하여 상태다이어그램을 자동으로 생성하는 기법을 제안한다. 그리고 본 논문에서 제시한 기법을 구현하는 도구 SDAG(State Diagram Automatic Generation Tool)을 제작하였다. 추가적으로 생성된 상태 다이어그램의 복잡도를 감소시키기 위하여 연산의 종류를 고려한 상태 다이어그램 생성 방법과 생성된 다이어그램을 측정하는 방법을 제안하고 실험하였다.
UML(Unified Modeling Language)의 구조 중에 UML 클래스 다이어그램은 객체모델링에 매우 적합하여, 최근에는 UXF(UML eXchange Format)까지 등장하여 UML 클래스 다이어그램을 여러 이기종 문서와의 교환이 가능하게 되었다. 따라서 본 논문은 UML 클래스 다이어그램을 인터넷 문서의 표준으로 자리잡은 XML 문서의 DTD 형태로 변환하는 시스템을 설계하였다. 이를 통하여 우리는 모델링 언어의 표준인 UML 클래스 다이어그램을 재사용 성이 뛰어난 XML 문서 형태로 쉽게 변형 및 저장할 수 있을 것이다. 또한 DTD로 변환하기 때문에 문서의 논리구조를 다양한 형식으로 표현할 수 있는 유연성을 제공할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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