Logging the Switch

Geslaagd!

Christian Luijten — 2009-06-29T19:02:41+00:00

Ik ben geslaagd! Alweer meer dan een week, maar gewoon geen tijd gehad om erover te schrijven. Op 19 juni hield ik mijn eindpresentatie en na een vrij lange ondervraging/discussie kreeg ik het eindoordeel: Geslaagd!

Een tag-wolk van mijn afstudeerverslag

Ik ben eens met Wordle aan de slag gegaan om een leuk plaatje te maken van mijn afstudeerverslag.

Intussen werk ik nu bijna een maand bij ISAAC en het bevalt me wel! De collega’s zijn leuk en de projecten uitdagend. Er is alleen meteen wel weer een hoop nieuws te leren… Ach ja, zo is het nou eenmaal. ISAAC wil dat ik mijn SCJP haal, dus zit ik weer lekker te studeren, en eigenlijk bevalt dat ook wel.

De Laatste Loodjes

Christian Luijten — 2009-04-06T09:39:20+00:00

Nog een paar weken, dan is het gebeurd met de studententijd! Het werk aan CoffeeDregs is af, het is in mijn ogen (en gelukkig ook in de ogen van m’n begeleiders) een leuke tool geworden. Ik heb twee experimenten met studenten gehouden en beiden waren erover te spreken, om verschillende redenen zelfs! Om te kunnen testen of CoffeeDregs een beetje iets is had ik wat programmeeropdrachten gegeven, waarbij ze enerzijds van een bestaand programma moesten voorspellen en verklaren wat het deed en anderzijds een niet-werkend programma moesten aanpassen.

Nu ben ik aan het schrijven aan m’n verslag. Hopelijk is het eind van de week zo ver gevorderd dat we kunnen spreken van een eerste conceptversie. Dat betekent namelijk dat ik waarschijnlijk nog in april mijn presentatie kan gaan houden en dus nog een maandje vakantie heb voordat ik bij ISAAC ga beginnen.

Jawel! Ik heb vanaf 1 juni een baan bij een snel groeiend web- en softwarebureau in Eindhoven, schuin tegenover het Parktheater, met klanten als Megapool, Modern Electronics en IKEA Family. Ik ben erg benieuwd!

Het is grappig, want onze wasmachine gaan we nu waarschijnlijk bestellen door gebruik te maken van code die door mijn toekomstige collega’s is geschreven.

CoffeeDregs in Supremum

Christian Luijten — 2009-03-02T22:52:56+00:00

De redactie van de Supremum, het periodiek van de studievereniging GEWIS, vroeg of ik een stukje wilde schrijven over m’n afstuderen voor het derde nummer van het jaar. Nou, dat wilde ik wel. De deadline kwam en de deadline ging en ik was een paar dagen te laat, maar… Het stukje kwam er wel!

Ik weet zeker dat een paar van jullie na het lezen van dit stukje hadden gewild dat ik een paar jaar eerder was begonnen met afstuderen. Het onderwerp van mijn afstuderen is namelijk het uitbreiden en verbeteren van CoffeeDregs, een tool die het begrijpen van object-georiënteerd programmeren in Java voor beginnende programmeurs moet vereenvoudigen. Kort gezegd biedt CoffeeDregs je een (beperkt en daardoor aangenaam) kijkje in de virtuele machine van Java.

Laat ik mijzelf eerst even voorstellen. Mijn naam is Christian Luijten en loop alweer een paar jaartjes teveel rond op onze universiteit. Vorig jaar augustus ben ik begonnen met afstuderen bij dr. Kees Huizing en dr. Ruurd Kuiper die een deel van het programmeeronderwijs aan de TU/e en op een aantal VWO-scholen in Eindhoven verzorgen. Ze hebben hiervoor hun eigen lesmateriaal ontwikkeld, waarin ze een visueel model voor de uitvoering van (Java)programma’s gebruiken. De oorsprong van dit model ligt al in de jaren zeventig, toen een soortgelijke methode werd voorsteld voor processen die een blokstructuur vertonen (verreweg de meeste moderne “general purpose” programmeertalen voldoen hieraan). In het model wordt uitgegaan van een set distincte objectruimten in de tijd en de overgangen hiertussen. Je zou het dus als een soort transititesysteem kunnen zien.

Als je een Javaprogramma start, zal Java als eerste op zoek gaan naar de main methode in de klasse die je hebt opgegeven. Van hieruit kan je als programmeur zorgen dat de rest van het programma wordt geladen. Wat we in CoffeeDregs doen is alles wat vanuit deze eerste klasse ontspruit in beeld brengen, in de meeste gevallen zijn dat instantiaties van klassen. Zowel klassen als instantiaties worden weergegeven als een doosje met een titel en een inhoud. Die inhoud zijn bijvoorbeeld de klasse- of instantiatievariabelen en de actieve methoden die zelf ook weer als doosjes worden weergegeven. Wordt een methode meerdere malen aangeroepen, dan zul je deze ook meerdere keren terugvinden.

Wanneer een variabele een referentie bevat naar een instantiatie, wordt een pijl getekend van die variabele naar instantiatie. Zodoende bouw je een graaf van object-referenties op. Naarmate de kennis en oefening van de programmeur vordert, worden zijn/haar programma’s groter en complexer. Als er veel objecten in het spel komen, heeft de visualizatie dan ook de neiging om nogal onoverzichtelijk te worden. Het is daarom belangrijk te filteren welke objecten wel en welke niet van belang zijn voor de programmeur.

Objecten waarin geen functionaliteit zit, maar alleen data, blijven bijvoorbeeld standaard als dichtgeklapt klein doosje zichtbaar op het scherm. Referenties van buitenaf zijn zichtbaar, maar waar de referenties van het dataobject heen gaan wordt verborgen, net als alles wat er verder nog achter hangt. Denk hierbij aan de structuur van een linked list, of een of andere geavanceerde boomstructuur. Het blijft wél altijd mogelijk de doosjes open te klappen en te volgen waar de referenties heen lopen. Als in een object een methode wordt aangeroepen, wordt het bijbehorende doosje opengeklapt om de effecten goed te kunnen bestuderen. De uitgaande referenties worden dan getoond en de “buurobjecten” worden zichtbaar gemaakt.

Op een gegeven moment in de executie van het programma zullen er meerdere methoden actief zijn; het is immers vrij normaal dat de ene methode een andere aanroept, die weer een andere aanroept enzovoort. Zonder visuele hulp is het dan lastig de vraag te beantwoorden welke methode welke andere methode heeft aangeroepen en waar de huidige plek van executie is (waar komen we vandaan? waar gaan we naartoe? het kan er filosofisch aan toe gaan!). De methoden worden in CoffeeDregs verbonden met een pijl die letterlijk als een rode draad door het programma gaat. Heeft je programma meerdere threads, dan krijg je ook meerdere losse draden te zien.

Het ontwerp- en implementatiedeel van mijn afstuderen is nu grotendeels afgerond en ik ga me nu richten op een kleinschalig onderzoek naar de inzetbaarheid van de huidige staat van CoffeeDregs in het programmeeronderwijs van volgend jaar. Hiervoor heb ik een aantal experimenten voorbereid om op verse studenten los te laten. Je kan hierbij denken aan het gedrag van een programma te laten verklaren terwijl het uitgevoerd wordt of een kleine aanpassing maken zodat het programma doet wat je wil dat het doet. Dat alles uiteraard met hulp van CoffeeDregs.

Wil je je eigen Java-programma’s eens aan de visuele test onderwerpen? Op https://svn.win.tue.nl/trac/CoffeeDregs/ vind je de website van het project en een link naar de source code. Er is ook een plugin voor NetBeans beschikbaar. Over niet al te lange tijd zullen ook binaire versies van CoffeeDregs op de site komen te staan.

Koffiedik kijken met CoffeeDregs

Christian Luijten — 2009-01-30T11:02:35+00:00

In augustus had ik hier al geschreven dat ik koffiedik zou gaan kijken. Nu, vijf maanden later is het werk aan CoffeeDregs grotendeels klaar. Ik ben nu nog een beetje aan het schaven om de laatste probleempjes eruit te werken, maar het grote werk is af.

De gebruiker kan nu een Java-broncode inladen en deze met behulp van de tool uitvoeren. Je ziet dan de objecten gecreeerd en verwijderd worden, referenties gelegd, methoden aangeroepen worden, hoe waardes in variabelen veranderen. We (m’n begeleiders en ik) hopen over een paar weken een aantal studenten met de tool te laten spelen en kijken hoe ze ermee omgaan, om te zien of het bruikbaar zou zijn om vanaf september in het programmeer-onderwijs in te gaan zetten.

Helaas maak ik die lancering natuurlijk niet meer mee, maar interessant gaat het zeker worden; ik heb dan toch een klein beetje een stempel weten te drukken op het onderwijs van de TU/e!

De komende twee maanden ga ik m’n verslag schrijven en de experimenten uitvoeren en dan ben ik hopelijk afgestudeerd!

Alle vakken af, ik ga koffiedik kijken!

Christian Luijten — 2008-08-15T11:42:34+00:00

Nou, het is dan toch eindelijk gebeurd, het allerlaatste vak is gehaald (van de vier studenten die het tentamen hebben gedaan, ben ik trouwens de enige die het gehaald heeft)! Tussen mij en m’n papiertje staat nu alleen nog maar een afstudeerproject.

Ik zal proberen uit te leggen wat ik ga doen.

De faculteit Wiskunde en Informatica verzorgt onder andere de programmeer-cursussen voor de andere faculteiten van de TU en voor een paar VWO scholen in Eindhoven (bij het schoolvak informatica dus). Deze cursussen zijn een introductie in de programmeertaal Java, een taal die in het onderzoek en bedrijfsleven tegenwoordig veel gebruikt wordt.

Een van de concepten die Java rijk is, is objectoriëntatie. Omdat veel beginnende studenten bij een programma denken aan een rechtlijnige uitvoer van instructies levert dit problemen op bij Java, omdat in een objectgeoriënteerd programma veel meer op en neer wordt gesprongen in verschillende delen van de code. De beginnende programmeur verliest dan al snel het overzicht over z’n programma en kan daardoor fouten maken.

Het project waaraan ik ga werken heet CoffeeDregs (koffiedrab) en gaat de uitvoering van objectgeoriënteerde programma’s visualizeren. Objecten, methoden, variabelen, ze krijgen allemaal een visuele representatie in de tool.

Wat er nu is, is een proof-of-concept, een bewijs dat wat ze willen ook mogelijk zou zijn in een echt product. Een programma kan gestart worden in de tool en dan stapje voor stapje gevolgd worden bij de uitvoering. Grafisch klopt er echter nog niet veel van en dat moet ik dus nu gaan oplossen.

Het idee is niet helemaal nieuw en er zijn dan ook al verschillende tools die de uitvoering van programma’s visualiseren (JEliot heeft een filmpje op de site staan en lijkt wel een beetje op wat wij zouden willen), maar natuurlijk gaan wij het helemaal anders en beter doen :P

Het project spreekt mij aan omdat er een echte gebruiker is en je niet in het wilde weg aan het onderzoeken bent. Ik hoop ook dat de studenten er straks iets aan gaan hebben.