Geração Automática de Código Android Eficiente
a partir de Modelos UML
Abilio Gambim Parada
Aline Rodrigues Tonini
Lisane Brisolara de Brisolara
Grupo de Arquiteturas e Circuitos Integrados - GACI
Universidade Federal de Pelotas - UFPel
Pelotas-Brasil
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Sumário
1 Introdução
2 Geração de Código
3 Estudo de Caso
4 Conclusões
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Introdução
Alternativa ao uso de computadores pessoais
Crescente demanda no mercado por novos aplicativos
Existem várias plataformas para dispositivos móveis:
Symbian, Android, iOS, BlackBerry...
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Introdução
O desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móvies
também trazem preocupações extras como:
Eficiência!
Estas aplicações devem fazer um bom uso dos recursos do
dispositivo
Um aspecto importante é o desempenho da aplicação!
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Introdução
Visando um melhor desempenho de aplicativos,
frequentemente são adotadas algumas boas práticas
Boas práticas: dicas para obter a melhor forma de realizar
uma tarefa
A Google propos um conjunto de boas práticas para Android
com este objetivo!
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Motivação
Android
Uma das plataformas mais utilizadas
Desenvolvida pela Google
Solução completa de código livre
Suporte a vários dispositivos
Ferramentas de apoio ao desenvolvedor
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Motivação
A Google indica uma serie de boas práticas para obter um melhor
desempenho das aplicações Android, como:
1
2
Evitar a criação de objetos desnecessários
Preferir métodos estáticos, invocação 15% a 20% mais
rápidos
É recomendado a definição de constantes como static
Para as de tipo primitivo e String static final
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Motivação
4
Evitar o uso de métodos getters e setters
O tempo de acesso direto ao atributo é três vezes mais rápido
5
Sintaxe apropriada para o for
6
Visibilidade package para classe interna
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Motivação
Java
Máquina virtual Dalvik, no lugar da tradicional JVM
Constante reação com as interações do usuário
Programação orientada a eventos e serviços
Caracterı́sticas estas que aumentam a complexidade do
projeto!
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Motivação
MDE: Engenharia Dirigida por Modelos
Modelos principal artefato na construção do sistema
Utiliza UML como linguagem padrão de modelagem
Abstração, automação, foco no problema, rapidez no
desenvolvimento, produtividade, corretudo, manutenção
Diminui em 70% o tempo de desenvolvimento, segundo
estudos realizados na Motorola em 2007
Ferramentas de apoio para geração de código a partir de
modelos
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Geração de Código
Abordagem proposta
Geração de código Android eficiente, aplicando as boas práticas,
baseado em MDE
Utiliza diagramas de Classe e de Sequência
Permite representação estrutural e comportamental do
sistema
Considera as caracterı́sticas Android, propondo modelagem
especial para estas
Aplica boas práticas de desempenho durante a geração de
código
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Geração de Código
12 / 43
Modelagem Estrutural
A estrutura da aplicação é representada por Diagrama de
Classe UML
Classes, atributos, operações e relacionamentos
Na modelagem estrutural Android também é observado
componetes como Activity e Service!
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Activity
Activity é utilizado para representar a tela de um aplicativo
(ex: como a interface de um player de audio)
Métodos para Activity:
onCreate
onStart
onResume
onPause
onStop
onDestroy
...
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Service
Service é responsável por atividades que executam em
segundo plano, podendo estas serem padrão ou do usuário
(ex: a atividade de tocar o audio)
Métodos para Service:
onCreate
onStart
onBind
onDestroy
...
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Modelagem Estrutural
Definição de Activity e Service como subclasses
Relacionamento de especialização
Indicação no modelo quais métodos serão customizados
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Geração de Código Estrutural
A geração para métodos como Activity e Service difere de
métodos normais
Para estes métodos, código padrão pode ser gerado conforme
as particularidades de cada método
Exemplo: Método onCreate de uma Activity;
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
}
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Boas práticas estruturais
Na geração estrutural da aplicação Android são aplicadas boas
práticas como:
Modificadores static e static final
static para constantes
static final para tipos primitivos e String
Eliminação de métodos de acesso (getters e setters) e
modificação da visibilidade do atributo
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Modelagem Comportamental
O comportamento da aplicação é representado por
Diagramas de Sequência UML:
Troca de mensagens, iterações, condicionais . . .
Além disso, em Android temos conceitos como:
Intent: fornece acesso a um recurso (ex: Bluetooth);
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Modelagem Comportamental
Criação da Intent a ser usada
Invocação do método.
Intent intent = new Intent(BluetoothDevice.ACTION FOUND);
startActivity(intent);
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Boas práticas comportamentais
Na geração comportamental também são aplicadas boas
práticas como:
Substituição da invocação dos métodos getters e setters
Escolha da sintaxe apropriada para o for
for-each: para coleções
for-length: para vetores
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Estudo de Caso
Aplicação Snake, código livre disponı́vel no site de
apoio ao desenvolvedor Android
Engenharia reversa
Modelos construidos na ferramenta Papyrus
Comparação de desempenho do código original e
o código automaticamente gerado com as
otimizações
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Estudo de Caso: Metodologia
Para avaliar da eficiência entre os códigos foi utilizada a
ferramenta DDMS (Dalvik Debug Monitor Server)
A DDMS fornece resultados relativos ao tempo de execução
do código Android
CPU Include Time: considera o tempo de execução do
método analisado, incluindo os métodos
chamados por este
CPU Exclude Time: considera apenas o tempo de execução
do método analisado
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Estudo de Caso: Metodologia
Testes executados na plataforma Android 4.1.2
Todos os testes foram repetidos 30 vezes, obtendo assim uma
média, utilizada nas comparações realizadas
Para avaliar se a comparação das médias é válida, foi utilizado
o teste estatı́stico “t de student”
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Estudo de Caso: Visão Estrutural
Representada por diagrama de Classe
Classes Android destacas em cinza
Relacionamento de epecialização/generalização
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Estudo de Caso: Código Estrutural
Trecho de código original, setter :
private TextView textView;
...
public void setTextView(TextView textView){
this.textView = textView;
}
Trecho de código gerado aplicando a boa prática:
public TextView textView;
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Estudo de Caso: Código Comportamental
Trecho de código original, invocação do método de acesso:
mSnakeView.setTextView(findViewById(R.id.text));
Trecho de código gerado aplicando a boa prática:
mSnakeView.textView = findViewById(R.id.text);
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Estudo de Caso: Desempenho
Avaliação da boa prática de método de acesso
1
Incl CPU Time (ms)
0.84
0.8
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Com Setter
Sem Setter
Sem Setter melhora de 4.76% no desempenho
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Estudo de Caso: Visão Comportamental
Representada por diagramas de sequência
Comportamento do método enqueueDirection
Iterações, condicionais, troca de mensagens
29 / 43
Estudo de Caso: Código Comportamental
Trecho de código original:
private void enqueueDirection (int direction) {
for(int i=0; i < mNextDirectionArray.size(); i++)
if(mNextDirectionArray.get(i) == 0) {
mNextDirectionArray.add(i,direction);
break;
}
}
}
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Estudo de Caso: Código Comportamental
Trecho de código aplicando a boa prática for-length:
private void enqueueDirection (int direction) {
int count = mNextDirectionArray.length();
for(int i=0; i < count; i++)
if(mNextDirectionArray.get(i) == 0) {
mNextDirectionArray.add(i,direction);
break;
}
}
}
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Estudo de Caso: Código Comportamental
Trecho de código aplicando a boa prática for-each:
private void enqueueDirection (int direction) {
for(Integer count: mNextDirectionArray)
if(count.equals(0)) {
mNextDirectionArray.add(direction);
break;
}
}
}
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Estudo de Caso: Desempenho
Avaliação entre as sintaxes para for
82.27
Excl CPU Time (ms)
80
59.08
60
40
20
12.45
For normal
For-length
For-each
33 / 43
Estudo de Caso: Desempenho
Melhora no desempenho do for-length e for-each em
comparação com for normal
84.86
For normal %
80
60
40
28.18
For-length
For-each
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Conclusões
Este trabalho apresenta uma abordagem MDE para geração de
código Android
Considera as caracterı́sticas Android
Aplica automaticamente boas práticas
Geração de código otimizado fornecendo abstração para o
desenvolvedor
Visão Estrutural: Diagrama de Classe
Visão Comportamental: Diagrama de Sequência
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Trabalhos Futuros
Diagramas de sequência limitam a geração de código
comportamental proposto até o nı́vel de chamada de método
Para obter código completo outros diagramas precisam ser
considerados na geração de código
Atualmente é implementado três das boas práticas sugeridas
pela Google
Estender a abordagem para considerar outras boas práticas
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Agradecimentos
Suporte Financeiro
CNPq
NESS (PRONEX-10/0043-0)
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Geração Automática de Código Android
Eficiente a partir de Modelos UML
¡Muchas gracias!
Abilio Gambim Parada
[email protected]
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Dados Boa prática Setter
Testes
1
2
3
4
5
6
7
..
.
Com Setter
0.872
0.821
0.825
0.841
0.874
0.821
0.85
..
.
Sem Setter
0.789
0.842
0.804
0.790
0.763
0.789
0.784
..
.
28
29
30
Média
σ
0.884
0.842
0.846
0.8444
0.0275
0.807
0.764
0.807
0.8029
0.0299
39 / 43
Dados Boa prática Setter
Com Setter – Sem Setter
Valor p:
Diferença entre Médias
Intervalo de Confiança a 95%
0.0001
0.0414666666000
0.0265818245330
to
0.0563515086670
Conclusão: A diferença é extremamente significativa
Testes executados na plataforma Android 4.1.2
40 / 43
Dados Boa prática For
Testes
1
2
3
4
5
6
7
..
.
For Normal
57.703
63.043
59.34
56.348
58.079
57.112
59.555
..
.
For-Lenght
81.729
81.646
80.752
82.582
85.546
84.011
80.695
..
.
For-Each
12.644
11.69
12.324
12.277
13.402
12.225
12.024
..
.
28
29
30
Média
σ
58.714
60.621
61.237
59.0882
1.5527
83.429
80.841
81.531
82.2773
1.5566
12.237
12.649
13.543
12.4500
0.5248
41 / 43
Dados Boa prática For
For Normal – For Lenght
Valor p:
Diferença entre Médias
Intervalo de Confiança a 95%
0.0001
23.1890666667000
22.3855308061390
to
23.9926025272610
Conclusão: A diferença é extremamente significativa
Testes executados na plataforma Android 4.1.2
42 / 43
Dados Boa prática For
For Normal – For Each
Valor p:
Diferença entre Médias
Intervalo de Confiança a 95%
0.0001
13215.11239999670
46.0391481703574
to
47.2371851628426
Conclusão: A diferença é extremamente significativa
Testes executados na plataforma Android 4.1.2
43 / 43