Ensemble Coupling Metric for Map-like Visualization of Software Systems

Mit zunehmender Größe und Lebensdauer von Softwaresystemen wird es immer schwieriger, deren Struktur sowie das Zusammenspiel der enthaltenen Artefakte vollständig zu erfassen. Zur Bewertung der Abhängigkeiten zwischen Softwareeinheiten wurden in der Softwaretechnik verschiedene Kopplungsmetriken entwickelt. Diese Metriken operieren auf unterschiedlichen hierarchischen Ebenen und liefern entweder absolute oder relative Maße für die Kopplung. Es ist bekannt, dass unterschiedliche Metriken jeweils andere Aspekte der Systemarchitektur sichtbar machen. Der Nutzen einer Kombination mehrerer Metriken, im Sinne einer sogenannten Ensemble, Kopplung – stellt jedoch ein noch offenes Forschungsthema dar. In dieser Arbeit wird ein neuartiger Visualisierungsansatz vorgestellt, der die Konnektivität von Dateien auf Basis einer Ensemble-Kopplungsmetrik darstellt. Die entwickelte Anwendung ermöglicht es Nutzerinnen und Nutzern, verschiedene Kopplungsmetriken visuell zu erkunden, zu vergleichen und interaktiv zu einem Ensemble zusammenzuführen, das auf die Besonderheiten eines konkreten Softwareprojekts abgestimmt ist. Die Nützlichkeit der Visualisierung zur Unterstützung beim Verständnis von Softwarearchitekturen sowie die Bedienbarkeit der Anwendung wurden im Rahmen einer Nutzerstudie evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, unter welchen Bedingungen eine Ensemble-Kopplung die Analyse und das Verständnis von Softwaresystemen bereichern kann.

As software systems grow in size and complexity, developing a clear understanding of their structure and the interplay between software artifacts becomes increasingly challenging. To address this, various coupling metrics have been proposed in software engineering to quantify the dependencies between entities at different hierarchical levels. These metrics can provide either absolute or relative measures of coupling and are known to reveal different aspects of a system’s architecture. However, the potential benefits of combining multiple coupling metrics, into what can be termed an Ensemble Coupling, remain an open area of research. This thesis introduces a novel visualization approach for representing file-level connectivity based on an Ensemble Coupling metric. The developed prototype enables users to visually explore, compare, and interactively combine different coupling metrics, adapting the ensemble to the specific characteristics of a given software project. The usefulness of the visualization for understanding software architecture, as well as the usability of the application itself, was evaluated through a user study. The results indicate under which conditions an Ensemble Coupling approach can enhance the analysis and comprehension of software systems.