方法级别的细粒度软件缺陷定位方法

当软件缺陷报告在跟踪系统中被指派给开发人员进行缺陷修复之后,缺陷修复人员就需要根据提交的缺陷报告来进行软件缺陷定位,并做出相应的代码变更,以修复该软件缺陷.在缺陷修复的整个过程中,软件缺陷定位占用了开发人员大量的时间.提出了一种方法级别的细粒度软件缺陷定位方法MethodLocator,以提高软件修复人员的工作效率.MethodLocator首先对缺陷报告和源代码方法体利用词向量（word2vec）和TF-IDF结合的方法进行向量表示;然后,根据源代码文件中方法体之间的相似度对方法体进行扩充;最后,通过对扩充后的方法体和缺陷报告计算其余弦距离并排序,来定位为修复软件缺陷所需做出变更的方法.在4个开源软件项目ArgoUML、Ant、Maven和Kylin上的实验结果表明,MethodLocator方法优于现有的缺陷定位方法,它能够有效地将软件缺陷定位到源代码的方法级别上.     

基于指针神经网络的细粒度缺陷定位

软件缺陷定位是指找出与软件失效相关的程序元素. 当前的缺陷定位技术仅能产生函数级或语句级的定位结果. 这种粗粒度的定位结果会影响人工调试程序和软件缺陷自动修复的效率和效果. 专注于细粒度地识别导致软件缺陷的具体代码令牌, 为代码令牌建立抽象语法树路径, 提出基于指针神经网络的细粒度缺陷定位模型来预测出具体的缺陷代码令牌和修复该令牌的具体操作行为. 开源项目中的大量缺陷补丁数据集包含大量可供训练的数据, 且基于抽象语法树构建的路径可以有效捕获程序结构信息. 实验结果表明所训练出的模型能够准确预测缺陷代码令牌并显著优于基于统计的与基于机器学习的基线方法. 另外, 为了验证细粒度的缺陷定位结果可以贡献于缺陷自动修复, 基于细粒度的缺陷定位结果设计两种程序修复流程, 即代码补全工具去预测正确令牌的方法和启发式规则寻找合适代码修复元素的方法, 结果表明两种方法都能有效解决软件缺陷自动修复中的过拟合问题.     

面向软件安全性缺陷的开发者推荐方法

软件开发与维护过程中常会出现一些安全性缺陷,这些安全性缺陷会给软件和用户带来很大的风险.安全性缺陷在修复过程中,其修复级别和质量要求往往高于一般性的缺陷,因此,推荐出富有安全性经验的开发者及时有效地修复这些安全性缺陷非常重要.现有的开发者推荐技术在推荐开发者时仅仅考虑了开发者的历史开发内容,很少考虑到开发人员的安全性缺陷修复经验和修复质量等因素,所以这些技术不适用于安全性缺陷的开发者推荐.本文针对安全性缺陷的修复提出了一种有效的软件开发者推荐方法SecDR.SecDR在推荐开发者时不仅考虑了开发者的历史开发内容（与安全性相关）,还分析了开发者的修复质量和历史修复缺陷的复杂度等因素.此外,SecDR还实现了开发者的多经验级别推荐：推荐初级开发者修复简单的安全性缺陷,高级开发者修复复杂的安全性缺陷.本文在三个开源项目（Mozilla,Libgdx,ElasticSearch）上分别对SecDR推荐开发者进行有效性验证.通过对比实验证明,SecDR针对安全性缺陷推荐开发者相比于其他方法（如：DR_PSF）的推荐精度平均高出19%~42%.另外,实验对比了SecDR与实际开发人员的分配情况,结果显示SecDR可以更好地规避不合理的软件开发者的推荐.     

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。     

基于程序频谱的两阶段缺陷定位方法

缺陷定位是软件质量保证中关键且困难的一项工作,随着软件规模的增大,人工进行缺陷定位的成本越来越高,自动化缺陷定位技术成为研究热点。现有的基于程序频谱的缺陷定位技术可以将缺陷定位到程序语句,但对于大型复杂的软件系统,这种定位方法将带来较大的时间花销。针对此问题,提出一种基于程序频谱的两阶段缺陷定位方法,第一阶段为粗粒度定位,将缺陷定位到程序模块;第二阶段为细粒度定位,在定位的程序模块中再将缺陷定位到语句;最后输出可疑语句推荐列表,辅助开发人员的调试工作。实验结果表明,相比于传统的方法,该方案在保证定位效果的前提下平均减少了10.24%的定位时间。     

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。     

一种基于遗传算法的多缺陷定位方法

基于程序频谱的缺陷定位方法可以有效地辅助开发人员定位软件内部缺陷,但大部分已有自动化方法在解决多缺陷定位问题时表现不佳,部分效果尚可的方法因复杂度较高或需要开发人员较多交互而仍需进一步改善.为改善上述问题,提出一种基于遗传算法的多缺陷定位方法 GAMFal,具体来说:首先基于搜索的软件工程思想对多缺陷定位问题进行建模,构建了候选缺陷分布的染色体编码方式,并基于扩展的Ochiai系数计算个体的适应度值;随后使用遗传算法在解空间中搜索具有最高适应度值的候选缺陷分布,在终止条件被满足后返回最优解种群;最后根据这个种群对程序实体进行排序.这样开发人员可以依次对程序实体进行检查并最终确定多个缺陷的具体位置.实证研究以Siemens套件中的7个程序和Linux的3个程序(gzip、grep和sed)作为评测对象,并扩展传统的定位方法评测标准EXAM至EXAMF和EXAML,通过与其他经典的缺陷定位方法(Tarantula、Improved Tarantula及Ochiai)进行对比,并通过Friedman检测和最小显著性差异测试可得,提出的GAMFal方法在整体定位效率方面优于传统方法,且需要更少的人工交互.除此之外,GAMFal的执行时间也在可接受的范围之内.     

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.     

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.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3...     

SMTLOC: 基于多源频谱的SMT求解器缺陷定位

SMT求解器作为重要的基础软件, 其存在的缺陷可能会导致依赖于它的软件功能失效, 甚至带来安全事故. 然而, 修复SMT求解器缺陷是一个十分耗时的任务, 因为开发者需要花费大量的时间和精力来理解并找到缺陷的根本原因. 虽然已有许多软件缺陷定位方面的研究, 但尚未有系统的工作研究如何自动定位SMT求解器缺陷. 因此, 提出一种基于多源频谱的SMT求解器缺陷定位方法SMTLOC. 首先, 对于给定的SMT求解器缺陷, SMTLOC提出一种枚举算法, 用以对触发该缺陷的公式进行变异, 从而生成一组不触发缺陷, 但与触发缺陷的公式具有相似执行路径的证人公式. 然后, SMTLOC根据证人公式的执行路径以及SMT求解器的源码信息, 提出一种融合覆盖频谱和历史频谱的文件可疑度计算方法, 从而定位可能存在缺陷的文件. 为了验证SMTLOC的有效性, 收集60个SMT求解器缺陷. 实验结果表明, SMTLOC的缺陷定位效果明显优于传统的频谱缺陷定位方法, SMTLOC可以将46.67%的缺陷定位在TOP-5的文件内, 定位效果提升了133.33%.     

基于Mozilla的安全性漏洞再修复经验研究

相较于其他类型的漏洞,安全性漏洞更容易发生再修复,这使得安全性漏洞需要更多的开发资源,从而增加了这些安全性漏洞修复的成本。因此,减少安全性漏洞再修复的发生的重要性不言而喻。对安全性漏洞再修复的经验研究有助于减少再修复的发生。首先,通过对Mozilla工程中一些发生再修复的安全性漏洞的安全性漏洞类型、发生再修复的原因、再修复的次数、修改的提交数、修改的文件数、修改的代码行数的增减、初始修复和再修复的对比等数据进行分析,发现了安全性漏洞发生再修复是普遍存在的,且与漏洞发生原因的识别的复杂程度和漏洞修复的复杂程度这两个因素有关;其次,初始修复涉及的文件、代码的集中程度是影响再修复的原因之一,而使用更复杂、更有效的修复过程可有效避免再修复的发生;最后,总结了几种安全性漏洞发生再修复的原因,使开发人员有效地识别不同类型的安全性漏洞再修复。     

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.     

Firefox缺陷跟踪系统中的用户反馈

缺陷追踪是软件项目管理的一个重要环节，是保证现代大规模开源软件开发顺利进行并持续提高软件质量的必要手段.目前，大部分开源软件都使用开放的缺陷跟踪系统进行软件缺陷的管理.它允许用户向开发者提交系统故障（即defect类型缺陷）以及系统改进建议（即enhancement类型缺陷），但是这些用户的反馈所起的作用尚未得到充分研究.针对这一问题，对Firefox的缺陷跟踪系统进行实证研究，收集了2018年和2019年提交的19 474份Firefox Desktop以及3 057份Firefox for Android缺陷报告.在此基础上，对比分析了普通用户和核心开发者提交的缺陷在数量、严重性、组件分布、修复率、修复速度以及修复者上的差别，并调查了缺陷报告的撰写质量与缺陷处理结果和修复时间的关系.主要发现包括：（1）当前缺陷追踪系统中普通用户人数众多，但参与程度较浅，86%的用户只提交过一个缺陷，其中，高严重等级的缺陷不超过3%；（2）普通用户提交的缺陷主要分布在和用户交互相关的UI组件上（例如地址栏、音频/视频等），然而还有43%的缺陷由于缺乏充分描述信息而难以准确地定位到具体的关联组件；（3）在缺陷处理结果上，由于查重系统以及缺陷填报系统在设计上过于简单，致使普通用户提交的大量缺陷被处理为“无用”缺陷，缺陷修复率低于10%；（4）在缺陷修复流程上，由于普通用户难以准确、充分地描述缺陷，导致系统对其重视程度不足，普通用户提交缺陷的处理流程也比核心开发者提交的复杂，平均需要多花至少8天的时间进行修复.上述研究结果揭示了当前缺陷追踪系统在用户参与激励机制、缺陷自动查重以及缺陷报告填写智能辅助等方面的不足，能够为缺陷跟踪系统开发者和管理者改进系统、提高普通用户对开源软件的贡献提供参考.     

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.     

Experience report: investigating bug fixes in machine learning frameworks/libraries

Machine learning (ML) techniques and algorithms have been successfully and widely used in various areas including software engineering tasks. Like other software projects, bugs are also common in ML projects and libraries. In order to more deeply understand the features related to bug fixing in ML projects, we conduct an empirical study with 939 bugs from five ML projects by manually examining the bug categories, fixing patterns, fixing scale, fixing duration, and types of maintenance. The results show that (1) there are commonly seven types of bugs in ML programs; (2) twelve fixing patterns are typically used to fix the bugs in ML programs; (3) 68.80% of the patches belong to micro-scale-fix and small-scale-fix; (4) 66.77% of the bugs in ML programs can be fixed within one month; (5) 45.90% of the bug fixes belong to corrective activity from the perspective of software maintenance. Moreover, we perform a questionnaire survey and send them to developers or users of ML projects to validate the results in our empirical study. The results of our empirical study are basically consistent with the feedback from developers. The findings from the empirical study provide useful guidance and insights for developers and users to effectively detect and fix bugs in MLprojects.     

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%.