Marco Montanari
GENERAZIONE AUTOMATICA DI CODICE
ORIENTATO AGLI OGGETTI TRAMITE
PIANIFICAZIONE

Vogliamo permettere ad un utente non esperto di

programmazione di realizzare una applicazione che
rispecchi le sue necessità.
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PIANIFICAZIONE

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PIANIFICAZIONE

Creare uno strumento di sviluppo che si occupi

direttamente di generare il codice, lasciando all’utente
solo l’onere di spiegare quali sono i suoi requisiti.
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Generazione di codice:

◦ Per shell
◦ Per semplici applicazioni procedurali
Analisi dei framework

◦ Solo analisi di API
◦ Analisi di codice sorgente
◦ Analisi di errori nel codice
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Cambia l’approccio

◦ Partendo dalle stesse premesse(generazione automatica di
codice
◦ L’aggiunta di un linguaggio per descrivere i requisiti
◦ L’aggiunta di una analisi approfondita della programmazione
ad oggetti
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Relazioni
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Relazioni
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Relazioni
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Relazioni
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Come è fatta un’applicazione?

◦ Boundary: interfacce disponibili verso l’esterno
◦ Control: parte operativa dell’applicazione
◦ Entity: parte strutturale dell’applicazione
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Come è fatta un’applicazione?

◦ Boundary: interfacce disponibili verso l’esterno
◦ Control: parte operativa dell’applicazione
◦ Entity: parte strutturale dell’applicazione
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Come è fatta un’applicazione?

◦ Boundary: interfacce disponibili verso l’esterno
◦ Control: parte operativa dell’applicazione
◦ Entity: parte strutturale dell’applicazione
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Come è fatta un’applicazione?

◦ Boundary: interfacce disponibili verso l’esterno
◦ Control: parte operativa dell’applicazione
◦ Entity: parte strutturale dell’applicazione
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Rappresentare cosa deve essere possibile fare con le

entità descritte nel dominio
UML offre un diagramma molto semplice e poco

sfruttato:
◦ Casi d’Uso
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Fornisce

◦ Attore (entità attiva)
◦ Caso (operazione o insieme di operazioni)
◦ Relazioni tra casi (inclusione, estensione)
◦ Scenari (rappresentazioni pratiche e verbali di casi)
Vogliamo una applicazione uc sample
Che elenchi i link in una
pagina web
v iew Links on
Webpage
Utente
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A partire dal modello UML semplificato, è possibile

definire un linguaggio (OOGLang):
Domain: webpages
Actor Utente
: view links on Webpage
End actor uc sample
v iew Links on
Webpage
Utente
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La rappresentazione semplificata nella struttura ma

aumentata di semantica nelle operazioni permette di
trasformare come semplice passaggio logico il caso
d’uso in interfaccia
class sample_class
Domain: webpages
«interface»
Actor Utente IUtente
: view links on page
+ ViewLinks(webpage) : List<Link>
End actor
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Dalla definizione del dominio abbiamo ottenuto

l’Entity
Dall’introspezione e dalla creazione delle interfacce

dichiarate nel linguaggio appena definito abbiamo la
struttura di base del boundary e alcune relazioni
logiche tra elementi del contol.
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IUtente
Link Sylesheet
Utente
webpage
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La Pianificazione è essenzialmente un problema di

ricerca. (Hendler, Tate, & Drummod, 1990)
In A.I. è un problema di ricerca in un numero illimitato

di stati
◦ Diventano fondamentali le operazioni
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Diventa quindi fondamentale il problema della

conoscenza.
Diversi sistemi di pianificazione hanno rappresentato in

modo diverso le stesse informazioni:
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Le operazioni dipendono dall’ambiente nel quale si va

ad operare.
Dipendono quindi dal framework di sviluppo ad oggetti

scelto per creare l’applicazione.
Diventa quindi fondamentale poter andare ad

analizzare il framework per conoscere le operazioni
possibili
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E’ esperienza di ogni sviluppatore che utilizzi linguaggi

ad oggetti, che la conoscenza di questo modello di
programmazione si basi sostanzialmente su tre tipi di
conoscenza:
◦ Il modello ad oggetti come concetto teorico
◦ Il framework come insieme di librerie di operazioni
◦ Il framework come insieme di tipi di dato e trasformazioni
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UML (di nuovo) offre un diagramma specifico per la

modellazione di oggetti:
◦ Diagramma delle classi
Questo diagramma, come tutti gli altri definiti nel

modello UML, è descritto tramite un meta-modello
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Utilizzando il meta-modello UML è possibile descrivere

il modello ad oggetti tramite un insieme di relazioni
strutturali.
◦ Generalizzazione e realizzazione
◦ Aggregazione e composizione
◦ Uso
◦ Riferimento
Inoltre ogni entità contiene ulteriori elementi quali

◦ Operazioni
◦ Campi
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class sample_class
«interface»
IUtente
+ ViewLinks(webpage) : List<Link>
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Con la diffusione della programmazione ad oggetti, la

frequente esposizione a problemi simili ha portato alla
generazione di famiglie di soluzioni modulari
I pattern sono suddivisi in 3 famiglie

◦ Strutturali
◦ Creazionali
◦ Comportamentali
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I pattern creazionali cambiano il ciclo di vita degli

oggetti
◦ Il costruttore non si trova (a volte) nel tipo di dato ma in altre
strutture dati
Come riconoscere i pattern per creare operazioni

specializzate nella creazione degli oggetti?
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Un modo per rappresentare relazioni fra entità è RDF

Oggetto
Relazione
Soggetto
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Un modo per rappresentare relazioni fra entità è RDF

Oggetto
Relazione
Soggetto Oggetto
Oggetto
Oggetto
Oggetto
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Oggetto
Oggetto
Relazione
Soggetto
Oggetto Oggetto
Relazione
Soggetto Oggetto
Un modo per rappresentare relazioni fra entità è RDF

o Oggetto
Relazione
Soggetto
Oggetto Oggetto
Oggetto Oggetto
Relazione
to Oggetto
Oggetto
Relazione
Oggetto
Oggetto Oggetto
Oggetto GENERAZIONE AUTOMATICA DI CODICE
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Oggetto
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Il modello UML permette di esprimere relazioni fra tipi

di dato
◦ Diventa possibile rappresentare tutto il framework come
enorme grafo di relazioni ontologiche
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IsAbstract
Prototype
class UC
Client Prototype
-prototype
+ Operation() + Clone()
p=
prototype->Clone()
Clone
HasParent
ConcretePrototype1 ConcretePrototype2
+ Clone() + Clone()
return copy of return copy of
self self
ConcretePrototype1
ConcretePrototype2
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Possiamo quindi aggiungere le operazioni di creazione

degli elementi partecipanti a pattern creazionali
class UC
Singleton
- singletonData
- uniqueInstance
+ GetSingletonData()
+ Instance()
return uniqueInstance
+ SingletonOperation()
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Quindi, riassumendo

obj ect Comunication analy...
UmlStore
RDFStore
Framework Analysis
PatternSearch
OperationStore
Planner
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Un paio di numeri:

◦ 800.000 operazioni
◦ 1.250.000 relazioni
◦ 1.500 pattern creazionali
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Ora con le operazioni disponibili è possibile pianificare

◦ Pianificazione ad ordinamento Parziale
 Permette di evitare Anomalia di Sussman
 Elimina la linearizzazione dall’ordinamento parziale
◦ Pianificazione Parallela
 Distribuisce il carico di lavoro
 Implica una distribuzione dello stato
Tempi: 1.5 - 2.5 giorni di calcoli

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public class WebsiteManager
{
List<Link> GetLinks(Website website) {
return new List<Link>(website.Links);
}
}
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public class WebsiteManager
public class WebsiteManager WebsiteManager
public class
{ public class
public class WebsiteManager WebsiteManager
{ {
List<Link> GetLinks(Website website) {
{
{ public class WebsiteManager public class WebsiteManager
List<Link> GetLinks(Website website) {
List<Link> GetLinks(Website website) {
return new GetLinks(Website website) {
List<Link> List<Link>(website.Links);
List<Link> GetLinks(Website website) {
{ {
public class WebsiteManager return new List<Link>(website.Links);
return new List<Link>(website.Links);
public class WebsiteManager } GetLinks(Website website)GetLinks(Website website) {
List<Link> } return new List<Link>(website.Links);
return new List<Link>(website.Links); List<Link> {
{ }
public }class WebsiteManager
{ } }
List<Link> GetLinks(Website website) { }return new List<Link>(website.StyleSheets);
return new List<Link>(website.Links);
}
{ } List<Link> GetLinks(Website website) {
}
return newclass WebsiteManager }
} List<Link>(website.Links);
public
List<Link> new List<Link>(website.Links); class WebsiteManager
return GetLinks(Website website)public
}{
}
} public class WebsiteManager
{
} return new List<Link>(website.Links); {
} List<Link> {GetLinks(Website website) {WebsiteManager
}
} public class WebsiteManager
List<Link> GetLinks(Website website) {
public class
List<Link> GetLinks(Website website) {
return new List<Link>(website.Links);
} {{ return new List<Link>(website.Links);
return new List<Link>(website.Links);
} List<Link> GetLinks(Website website) {{
}
List<Link> GetLinks(Website website)
}
}
} return new List<Link>();
return new List<Link>(website.Links);
}
}}
}}
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Applicazione di matematica

Dobbiamo convertire una stringa in numero:

◦ Numero legato alla vita di una persona? (quindi gestibile
tramite convertitore per client di posta?)
◦ Numero legato a database?
◦ Numero legato a matematica?
(Quindi da convertire con cura)
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Applicazione di matematica

Dobbiamo convertire una stringa in numero:

◦ Numero legato alla vita di una persona? (quindi gestibile
tramite convertitore per client di posta?)
◦ Numero legato a database?
◦ Numero legato a matematica?
(Quindi da convertire con cura)
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Applicazione di matematica

Dobbiamo convertire una stringa in numero:

◦ Numero legato alla vita di una persona? (quindi gestibile
tramite convertitore per client di posta?)
◦ Numero legato a database?
◦ Numero legato a matematica?
(Quindi da convertire con cura)
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Applicazione di matematica

Dobbiamo convertire una stringa in numero:

◦ Numero legato alla vita di una persona? (quindi gestibile
tramite convertitore per client di posta?)
◦ Numero legato a database?
◦ Numero legato a matematica?
(Quindi da convertire con cura e
Con la libreria adatta)
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Poter sapere quale operazione ha senso è quindi un

problema centrale
◦ Sapere quale strada percorrere generalmente aiuta
Google Code Search, Koders

◦ Forniscono ricerca di codice in progetti open-source
◦ Manca una API
Google Code, SourceForge

◦ Forniscono supporto ai progetti (quindi classificazione)
◦ Forniscono spazio per versioning
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Il problema:

◦ L’accesso ai sistemi di versioning è lungo e molto oneroso
◦ L’analisi del codice implica valutazioni complesse anche da un
punto di vista concettuale: diversi team hanno diversi stili di
codifica
◦ E’ necessario un periodo di “allineamento” ontologico tra i
diversi sistemi di gestione dei vari progetti.
Vantaggi

◦ L’accesso a sistemi di versioning permette di considerare
anche i bug e quindi valutare sia in positivo che in negativo le
operazioni all’interno del framework
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Una volta effettuata la pianificazione è possibile

perendere direttamente il risultato e tramite parser
trasformarlo in codice del linguaggio desiderato o in un
eseguibile.
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E’ possibile analizzare un framework complesso senza

conoscere il codice sorgente
La mancanza di Euristiche fa aumentare in modo

spropositato i tempi di esecuzione della pianificazione
con un numero molto alto di operazioni
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Java Euristiche Nuovi
metodi di
analisi del
codice
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