基于缺陷报告分析的软件缺陷定位方法

在软件开发过程中,软件缺陷是不可避免的。在缺陷跟踪系统中,一个重要的问题是如何根据用户所提交的缺陷报告,进行缺陷的自动定位。本文在综合考虑缺陷报告与源代码文件结构相似性的基础上,进一步分析已修复缺陷报告、缺陷报告中的异常堆栈(StackTrace)信息对软件缺陷定位的作用,从而提高定位的精度。在Eclipse、AspectJ和SWT开源项目数据程序集上进行相关实验,并与Buglocator、BRTracer和BLUiR缺陷定位方法进行了比较分析,实验结果表明,本文方法能显著提高软件缺陷定位的精度。     

重复软件缺陷报告检测方法综述

软件缺陷在软件的开发和维护过程中是不可避免的,软件缺陷报告是软件维护过程中重要的缺陷描述文档,高质量的软件缺陷报告可以有效提高软件缺陷修复的效率.然而,由于存在许多开发人员、测试人员和用户与缺陷跟踪系统交互并提交软件缺陷报告,同一个软件缺陷可能被不同的人员报告,导致了大量重复的软件缺陷报告.重复的软件缺陷报告势必加重人工检测重复缺陷报告的工作量,并造成人力物力的浪费,降低了软件缺陷修复的效率.以系统文献调研的方式,对近年来国内外学者在重复软件缺陷报告检测领域的研究工作进行了系统的分析.主要从研究方法、数据集的选取、性能评价等方面具体分析总结,并提出该领域在后续研究中存在的问题、挑战以及建议.     

基于聚类和关键词提取的软件缺陷分析方法

提出一种基于K-Means和主题模型的软件缺陷分析方法,对软件缺陷的类别和关键词进行研究.获取缺陷报告进行预处理,获取有效特征,利用向量空间模型进行文本表示,计算权重,根据最终特征向量进行聚类;提取每一类缺陷的主题和关键词,帮助修复人员快速找到对应的修复方式.关键词提取结果以单词形式呈现给修复人员.实验结果表明,所提方法在bugzilla、firefox和SeaM onkey这3款软件的缺陷报告共1500条缺陷信息上最终聚类平均准确率能达到81％.     

面向缺陷定位的代码搜索引擎

随着软件项目规模的扩大以及软件复杂性的增加,缺陷修复的难度越来越大.其中,绝大多数缺陷问题都是由代码的错误编写导致的,在软件缺陷修复过程中开发维护人员需要花费大量的时间定位并修改缺陷代码.针对这个问题,对缺陷报告以及对应的项目变更信息进行整合,根据代码抽象语法树结构信息计算代码块与缺陷报告之间的关系,从而构建缺陷-代码知识库.在此知识库的基础上构建面向缺陷定位的代码搜索引擎,以向用户推荐更全面的缺陷定位信息,包括相似缺陷报告、相关缺陷代码文件以及缺陷代码块,从而帮助开发和维护人员及时有效地定位缺陷.实验结果说明,相比现有的缺陷定位方法,所提方法能够更准确地定位缺陷代码文件,并且可有效定位到代码粒度.     

基于聚类和关键词提取的软件缺陷分析方法

提出一种基于K-Means和主题模型的软件缺陷分析方法,对软件缺陷的类别和关键词进行研究.获取缺陷报告进行预处理,获取有效特征,利用向量空间模型进行文本表示,计算权重,根据最终特征向量进行聚类;提取每一类缺陷的主题和关键词,帮助修复人员快速找到对应的修复方式.关键词提取结果以单词形式呈现给修复人员.实验结果表明,所提方法在bugzilla、firefox和SeaM onkey这3款软件的缺陷报告共1500条缺陷信息上最终聚类平均准确率能达到81％.     

基于信息检索的软件缺陷定位技术研究进展

缺陷定位是软件工程研究最活跃的领域之一.大部分软件缺陷都会被提交到类似于Bugzilla和Jira的缺陷追踪系统中.由于提交的缺陷报告数量过多,开发人员不能及时地处理,因而迫切需要一个自动化工具来帮助开发人员识别缺陷相关源代码文件.研究人员已经提出了大量的缺陷定位技术.基于信息检索的软件缺陷定位技术（Information Retrieval-based Bug Localization,简称IRBL）利用了缺陷报告的文本特性,并且由于计算成本低、对不同的程序语言更具有普适性,成为缺陷定位领域的研究热点,取得了一系列研究成果.然而,IRBL技术也在数据预处理、相似度计算和工程应用等方面存在诸多挑战.鉴于此,本文对现有的IRBL技术进行梳理总结.主要内容包括：（1）梳理了IRBL中数据预处理的过程和信息检索通用方法;（2）对IRBL技术中利用的数据特征进行了详细的分类和总结;（3）总结了技术评估中使用的性能评估指标;（4）归纳出了IRBL技术的关键问题;（5）最后展望了IRBL技术的未来发展.     

基于信息检索的软件缺陷定位方法综述

基于信息检索的软件缺陷定位方法是当前软件缺陷定位领域中的一个研究热点.该方法主要分析缺陷报告文本和程序模块代码,通过计算缺陷报告和程序模块间的相似度,选取与缺陷报告相似度最高的若干程序模块,将其推荐给开发人员.本文对近些年国内外研究人员在该综述主题上取得的成果进行了系统的梳理和总结.首先,给出研究框架并阐述影响方法性能的三个重要因素：数据源、检索模型和场景应用;其次,依次对这三个影响因素的已有研究成果进行总结;然后,总结基于信息检索的软件缺陷定位研究中常用的性能评测指标和评测数据集;最后总结全文并对未来值得关注的研究方向进行展望.     

深度学习在缺陷修复者推荐中的应用

目前许多软件项目使用缺陷追踪系统来自动化管理用户或者开发人员提交的缺陷报告。随着缺陷报告和开发人员数量的增长,如何快速将缺陷报告分配给合适的缺陷修复者正在成为缺陷快速解决的一个重要问题。分别使用长短期记忆模型和卷积神经网络两种深度学习方法来构建缺陷修复者推荐模型。该模型能够有效地学习缺陷报告的特征,并且根据该特征推荐合适的修复者。通过与传统机器学习方法(如贝叶斯方法和支持向量机方法)进行对比,该方法可以比较有效地在众多开发者中找出合适的缺陷修复者。     

基于复杂网络分析的软件高危缺陷评估方法

为了评估软件缺陷的风险,提出了一种基于复杂网络分析的软件缺陷评估方法。该方法首先用一个网络模型表达程序实体之间的关系,将源代码中的方法抽象为节点,方法间的调用关系抽象为有向边,以此构造程序源代码网络;然后分别用介数算法和PageRank算法计算造成软件缺陷的方法节点在源代码全局网络中的地位,由此评估缺陷的风险高低。实验结果表明,该方法在评估内部高危缺陷时有较好的效果,有助于提高软件开发维护人员对一些隐蔽高危缺陷的关注度,进而为后续修复缺陷与软件演化提供有益的线索。     

基于缺陷修复历史的两阶段缺陷定位方法

缺陷定位是软件缺陷修复的关键步骤。随着计算机软件的日趋复杂和网络的迅速发展,如何快速高效的定位缺陷相关代码成为了一个急待解决的问题。在研究现有基于信息检索技术的缺陷定位方法的基础上,综合考虑缺陷修复历史信息,提出了基于缺陷修复历史的两阶段缺陷定位方法。该方法不再单一依赖文本相似度,从缺陷修复的局部性现象入手,更多的考虑了缺陷修复的历史记录、变更信息及代码特征等因素,结合信息检索和缺陷预测方法来提高缺陷定位的精度。最后本文以两个开源项目为例,验证了方法的可行性和有效性。     

基于源代码扩展信息的细粒度缺陷定位方法

基于信息检索的缺陷定位技术,利用跨语言的语义相似性构造检索模型,通过缺陷报告定位源代码错误,具有方法直观、通用性强的特点.但是由于传统基于信息检索的缺陷定位方法将代码作为纯文本进行处理,只利用了源代码的词汇语义信息,导致在细粒度缺陷定位中面临候选代码语义匮乏产生的准确性低的问题,其结果有用性还有待改进.通过分析程序演化场景下代码改动与缺陷产生间的关系,提出一种基于源代码扩展信息的细粒度缺陷定位方法,以代码词汇语义显性信息及代码执行隐性信息共同丰富源代码语义实现细粒度缺陷定位.利用定位候选点的语义相关上下文丰富代码量,以代码执行中间形式的结构语义实现细粒度代码的可区分,同时以自然语言语义指导基于注意力机制的代码语言表征生成,实现细粒度代码与自然语言间的语义映射,从而实现细粒度缺陷定位方法FlowLocator.实验分析结果表明：与经典的IR缺陷定位方法相比,该方法定位准确性在Top-N排名、平均准确率及平均倒数排名上都有显著提高.     

面向细粒度源代码变更的缺陷预测方法

软件在其生命周期中不断地发生变更,以适应需求和环境的变化。为了及时预测每次变更是否引入了缺陷,研究者们提出了面向软件源代码变更的缺陷预测方法。然而现有方法存在以下3点不足：(1)仅实现了较粗粒度(事务级和源文件级变更)的预测;(2)仅采用向量空间模型表征变更,没有充分挖掘蕴藏在软件库中的程序结构、自然语言语义以及历史等信息;(3)仅探讨较短时间范围内的预测,未考虑在长时间软件演化过程中由于新需求或人员重组等外界因素所带来的概念漂移问题。针对现有的不足,提出一种面向源代码变更的缺陷预测方法。该方法将细粒度(语句级)变更作为预测对象,从而有效降低了质量保证成本;采用程序静态分析和自然语言语义主题推断相结合的技术深入挖掘软件库,从变更的上下文、内容、时间以及人员4个方面构建特征集,从而揭示了变更易于引入缺陷的因素;采用特征熵差值矩阵分析了软件演化过程中概念漂移问题的特点,并通过一种伴随概念回顾的动态窗口学习机制实现了长时间的稳定预测。通过6个著名开源软件验证了该方法的有效性。     

开源软件缺陷报告自动摘要研究综述

在开源软件开发的维护阶段, 开源软件缺陷报告为开发人员解决缺陷提供了大量帮助。然而, 开源软件缺陷报告通常是以用户对话的形式编写, 一个软件缺陷报告可能含有数十条评论和上千个句子, 导致开发人员难以阅读或理解软件缺陷报告。为了缓解这个问题, 人们提出了开源软件缺陷报告自动摘要, 缺陷报告自动摘要可以减少开发人员阅读冗长缺陷报告的时间。本文以综述的方式对开源软件缺陷报告自动摘要的研究做了系统的归纳总结。首先, 根据摘要的表现形式, 将开源软件缺陷报告摘要分类为固定缺陷报告摘要和可视化缺陷报告摘要, 再将固定缺陷报告摘要研究方法分类为基于监督学习方法和基于无监督学习方法, 之后总结了基于监督学习和无监督学习的开源软件缺陷报告摘要生成的工作框架, 并介绍了开源软件缺陷报告摘要领域常用数据集、预处理技术和摘要评估指标。其次, 本文以无监督学习为切入点, 分类阐述和归纳了无监督开源软件缺陷报告摘要方法, 将无监督开源软件缺陷报告摘要方法分类为: 基于特征评分方法、基于深度学习方法、基于图方法和基于启发式方法, 并对每类方法进行讨论与分析。再次, 从缺陷报告摘要的实用性出发, 对现有的缺陷报告可视化摘要研究成果进行总结,并对固定缺陷报告摘要和可视化缺陷报告摘要的实用性做出分析。最后, 对现有研究成果及综述进行讨论和分析, 指出了开源软件缺陷报告摘要领域在缺陷报告数据集、抽取式摘要和黄金标准摘要三个方面面临的挑战和对未来研究的展望。     

基于信息检索的缺陷定位:问题、进展与挑战

缺陷的存在,会影响软件系统的正常使用甚至带来重大危害.为了帮助开发者尽快找到并修复这些缺陷,研究者提出了基于信息检索的缺陷定位方法.这类方法将缺陷定位视为一个检索任务,它为每个缺陷报告生成一份按照程序实体与缺陷相关度降序排序的列表.开发者可以根据列表顺序来审查代码,从而降低审查成本并加速缺陷定位的进程.近年来,该领域的研究工作十分活跃,在改良定位方法和完善评价体系方面取得了较大进展.与此同时,为了能够在实践中更好地应用这类方法,该领域的研究工作仍面临着一些亟待解决的挑战.对近年来国内外学者在该领域的研究成果进行系统性的总结：首先,描述了基于信息检索的缺陷定位方法的研究问题;然后,分别从模型改良和模型评估两方面陈述了相关的研究进展,并对具体的理论和技术途径进行梳理;接着,简要介绍了缺陷定位的其他相关技术;最后,总结了目前该领域研究过程中面临的挑战并给出建议的研究方向.     

软件缺陷报告严重性属性分析

软件缺陷报告的严重性对缺陷的解决具有关键作用。随着软件规模的不断扩大,使用开源的软件缺陷跟踪系统成为海量缺陷信息数据的主要处理方法。分析缺陷报告严重性在数据仓库中的作用,是处理软件缺陷的重要内容。通过对Bugzilla缺陷跟踪系统数据的研究和分析,发现不同项目的属性特征差异较大,同时在修复率、解决时长、开发者、组件等属性上的统计特征具有一致性。对Mozilla项目和Eclipse项目的数据进行系统分析,并根据不同组件和项目中严重性程度分布情况,认为软件缺陷报告严重性程度的提升会导致缺陷修复率的提高,同时严重性程度为normal级别的缺陷解决时长最短,开发者持有缺陷的数量越高其修复率越低。     

基于缺陷相似度与再分配图的软件缺陷分配方法

准确地将缺陷分配给最合适的修复者对大型软件项目的缺陷修复具有重要意义。当前缺陷自动分配技术的研究主要利用历史缺陷报告的描述信息、缺陷关联信息、历史分派信息等,但这些方法都没有将缺陷报告信息充分挖掘。提出在缺陷报告分配时将缺陷历史分派信息和缺陷文本相似信息相结合。首先根据缺陷历史分派信息生成再分配图;然后计算新缺陷报告与历史缺陷报告缺陷的文本相似度,找出相似度最高的前K个缺陷报告所对应的修复者;最后,根据这些修复者在再分配图中的依赖关系生成预测再分配路径。为了验证该方法的有效性,利用Eclipse和Mozilla的缺陷报告集进行实验,实验表明提出的方法在预测的准确度上明显优于其他方法。     

Multi‐level reranking approach for bug localization

Bug fixing has a key role in software quality evaluation. Bug fixing starts with the bug localization step, in which developers use textual bug information to find location of source codes which have the bug. Bug localization is a tedious and time consuming process. Information retrieval requires understanding the programme's goal, coding structure, programming logic and the relevant attributes of bug. Information retrieval (IR) based bug localization is a retrieval task, where bug reports and source files represent the queries and documents, respectively. In this paper, we propose BugCatcher, a newly developed bug localization method based on multi‐level re‐ranking IR technique. We evaluate BugCatcher on three open source projects with approximately 3400 bugs. Our experiments show that multi‐level reranking approach to bug localization is promising. Retrieval performance and accuracy of BugCatcher are better than current bug localization tools, and BugCatcher has the best Top N, Mean Average Precision (MAP) and Mean Reciprocal Rank (MRR) values for all datasets.     

基于代价敏感间隔分布优化的软件缺陷定位

在大型软件项目的开发与维护中,从大量的代码文件中定位软件缺陷费时、费力,有效地进行软件缺陷自动定位,将能极大地降低开发成本.软件缺陷报告通常包含了大量未发觉的软件缺陷的信息,精确地寻找与缺陷报告相关联的代码文件,对于降低维护成本具有重要意义.目前,已有一些基于深度神经网络的缺陷定位技术相对于传统方法,其效果有所提升,但相关工作大多关注网络结构的设计,缺乏对训练过程中损失函数的研究,而损失函数对于预测任务的性能会有极大的影响.在此背景下,提出了代价敏感的间隔分布优化（cost-sensitive margin distribution optimization,简称CSMDO）损失函数,并将代价敏感的间隔分布优化层应用到深度卷积神经网络中,能够良好地处理软件缺陷数据的不平衡性,进一步提高缺陷定位的准确度.     

融合信息检索和深度模型特征的软件缺陷定位方法

构建自动化的缺陷定位方法能够加快程序员利用缺陷报告定位到复杂软件系统缺陷代码的过程.早期相关研究人员将缺陷定位视为检索任务,通过分析缺陷报告和相关代码构造缺陷特征,并结合信息检索的方法实现缺陷定位.随着深度学习的发展,利用深度模型特征的缺陷定位方法也取得了一定效果.然而,由于深度模型训练的时间成本和耗费资源相对较高,现有基于深度模型的缺陷定位研究方法存在实验搜索空间和真实情况不符的情况.这些研究方法在测试时并没有将项目下的所有代码作为搜索空间,而仅仅搜索了与已有缺陷相关的代码, 例如DNNLOC方法,DeepLocator方法,DreamLoc方法.这种做法和现实中程序员进行缺陷定位的搜索场景是不一致的.致力于模拟缺陷定位的真实场景,本文提出了一种融合信息检索和深度模型特征的TosLoc方法进行缺陷定位.TosLoc方法首先通过信息检索的方式检索真实项目的所有源代码,确保已有特征的充分利用;再利用深度模型挖掘源代码和缺陷报告的语义,获取最终定位结果.通过两阶段的检索,TosLoc方法能够对单个项目的所有代码实现快速缺陷定位.通过在4个常用的真实Java项目上进行实验,本文提出的TosLoc方法能在检索速度和准确性上超越已有基准方法.和最优基准方法DreamLoc相比,TosLoc方法在消耗DreamLoc方法35%的检索时间下,平均MRR值比DreamLoc方法提高了2.5%,平均MAP值提高了6.0%.