專利名稱：基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機程序動態(tài)分析，主要涉及一種基于代碼查詢的插樁方法。
背景技術(shù)：
程序分析通常利用靜態(tài)程序分析和動態(tài)程序分析對程序行為進(jìn)行自動分析，進(jìn)而提高軟件質(zhì)量。動態(tài)程序分析常借助于插樁方法來收集程序動態(tài)運行行為，某些與運行環(huán)境相關(guān)的程序行為只能通過插樁來收集，而靜態(tài)程序分析無法進(jìn)行分析。軟件開發(fā)過程中， 代碼審查者在代碼編寫階段完成后使用源代碼插樁方法對代碼進(jìn)行審查，通常審查者擁有閱讀源代碼權(quán)限但不便對代碼進(jìn)行修改。通過對程序運行行為的分析盡早發(fā)現(xiàn)代碼中的錯誤，進(jìn)而提高軟件質(zhì)量。源代碼插樁能夠充分地利用程序語義、可視化地顯示插樁代碼、并且不會提高代碼邏輯復(fù)雜性。程序插樁技術(shù)，是在保證被測程序原有邏輯完整性的基礎(chǔ)上在程序中插入一些探針，通過探針的執(zhí)行并拋出程序運行的特征數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，可以獲得程序的控制流和數(shù)據(jù)流信息，進(jìn)而得到邏輯覆蓋等動態(tài)信息，從而實現(xiàn)測試目的的方法。由于程序插樁技術(shù)是在被測程序中插入探針，然后通過探針的執(zhí)行來獲得程序的控制流和數(shù)據(jù)流信息，以此來實現(xiàn)測試的目的。因此，根據(jù)探針插入的時間可以分為目標(biāo)代碼插樁和源代碼插樁?，F(xiàn)有插樁方法主要包括斷言機制、字節(jié)碼插樁、面向方面插樁等三類方法。斷言機制直接在寫源文件中添加插樁代碼，將會降低代碼閱讀性。字節(jié)碼插樁則直接對字節(jié)碼文件進(jìn)行修改，被插字節(jié)碼的源代碼無法可視化，且無法保證代碼插入過程的正確性。面向方面插樁在程序縱向繼承關(guān)系的基礎(chǔ)上增加了橫向方面關(guān)系，增加了程序的邏輯復(fù)雜性。目前插樁技術(shù)主要存在的瓶頸主要有插樁點及其代碼非可視化、插樁點自動定位困難、難以做到插樁語句上下文敏感、自動插樁性能較低的問題。代碼查詢技術(shù)在軟件設(shè)計有著十分重要的地位。一些查詢工具被設(shè)計用于幫助程序員理解程序中大量經(jīng)常變化和復(fù)雜的關(guān)系。目前，代碼查詢技術(shù)已經(jīng)被廣泛的用于軟件代碼查詢技術(shù)在軟件分析和測試工作中發(fā)揮著重要的作用，在軟件架構(gòu)分析，逆向工程，一致性驗證，代碼審查等方面都有廣泛的應(yīng)用。從另一方面看，代碼查詢已經(jīng)延伸至系統(tǒng)框架錯誤檢測，識別重構(gòu)可能，定位項目缺陷，查詢橫切關(guān)注點，監(jiān)測開發(fā)過程，評估設(shè)計適量， 跟蹤冗余依賴條件等等。通常插樁過程分兩步進(jìn)行(1)定位插樁語句將要插入的位置(2) 構(gòu)建插樁語句。目前插樁技術(shù)主要存在的瓶頸主要有插樁點及其代碼非可視化、插樁點自動定位困難、難以做到插樁語句上下文敏感、自動插樁性能較低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是，鑒于上述問題，本發(fā)明旨在提供一個源代碼插樁方法，該方法結(jié)合代碼查詢技術(shù)，有效的將代碼查詢得到的插樁位置以及上下文內(nèi)容與插樁機制相結(jié)合在一起。
本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的無痕可管理的源代碼手動定義標(biāo)志插樁方法
步驟10 打開一個工程(程序)；
步驟11 通過在JSearch編輯器里輸入相應(yīng)的插樁命令； 步驟12 工具運行Jkarch命令，得到所有的插樁點定義
步驟13 審查所有插樁點的定義若發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則進(jìn)入步驟14對其進(jìn)行修改；沒有發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則直接進(jìn)入步驟15 ； 步驟14 修改插樁的定義至正確； 步驟15 將插樁點與原源文件合并生成新源文件； 其中步驟11和步驟12所使用的JSearch命令符合下面的語法規(guī)范 S ； = find Id:T satisfying CS IS T : = object
statement method class interface
CS ； = {exist Id:T}{all Id:T} where CE CE = CE && CE CE I I CE !CE (CE)
Id. Att=' value' Id Rel Id Att : = name
dataType specificType returnType paramsType Rel : = extend use
change
isln
call
IS := insert before Id IN insert after Id IN IS
IN := "STR〃 STR := STR String STR STR %Att% STRNULL
查詢命令S以關(guān)鍵字find開始，后跟一個Id: T的聲明格式，再接satisfying關(guān)鍵字， 最后以條件語句CS結(jié)尾。它的含義是要查詢滿足查詢條件CS的T類型的程序元素。語法規(guī)則中的T是指程序元素的類型，它可以是object、statement、function、 interface和class的其中之一，分別對應(yīng)于變量、語句、方法、接口和類。Id:T聲明了一個類型為T，別名為Id的元素。Id作為它聲明元素的別名在之后的查詢條件表達(dá)式CE中被使用。在條件表達(dá)式中出現(xiàn)的Id必須先被聲明，并且同名的Id不能被重復(fù)聲明，以免混淆。 緊跟在關(guān)鍵字find之后聲明的Id就對應(yīng)于查詢目標(biāo)元素。條件語句CS描述的是目標(biāo)元素需要滿足的查詢條件。它的語法規(guī)則在形式上符合帶量詞的一階謂詞的公式，具體含義是存在Tll類型的元素Idll、T12類型的元素 Idl2……，且對任一 T21類型的元素Id21、T22類型的元素Id22……，使得條件表達(dá)式CE成立。其中，Idli (i=l，2…)是緊跟關(guān)鍵字exist之后的元素的別名，并且它聲明的類型為 Tli:Id2j (j=l，2…)是緊跟關(guān)鍵字all之后的元素別名，并且它聲明的類型為T2j。條件表達(dá)式CE是一個布爾邏輯表達(dá)式，支持與(‘&&’)、或(‘ I I ’)、非(‘ ！ ’) 的邏輯運算符。用戶還可以通過在條件表達(dá)式中添加括號’(‘和’)’，來改變運算符的運算先后次序。可以看到，在有關(guān)CE的語法規(guī)則中有兩個條件表達(dá)式Id. Att=’ value’和Id Rel Id，它們是結(jié)構(gòu)最簡單的條件表達(dá)式，本文把這兩個表達(dá)式稱作原子表達(dá)式。任何一個條件表達(dá)式都是在一個或多個原子表達(dá)式的基礎(chǔ)上添加與&&、或11、非！以及括號(和)等運算符拼接而成的。其中，Id. Att=’value’稱為屬性條件表達(dá)式，本文規(guī)定如果元素Id的Att 屬性的屬性值等于value，則表達(dá)式的值為True ；否則表達(dá)式的值為i^ilse。Idl Rel Id2 稱為關(guān)系條件表達(dá)式，規(guī)定如果元素Idl與Id2間存在關(guān)系Rel，則表達(dá)式的值為True，否則表達(dá)式的值為i^alse。下表定義了針對不同的程序元素定義了一系列的屬性(表1)，同時也定義了元素間的一系列關(guān)系(表2)。 表格1程序元素的屬性
權(quán)利要求
1.一種基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是包括步驟 步驟10 打開一個或多個工程(程序)；步驟11 通過在Jkarch命令編輯器里輸入相應(yīng)的JSearch插樁命令； 步驟12 工具運行Jkarch命令，得到所有的插樁點定義；步驟13 審查所有插樁點的定義若發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則進(jìn)入步驟14對其進(jìn)行修改；沒有發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則直接進(jìn)入步驟15 ； 步驟14 修改插樁的定義至正確； 步驟15 將插樁點與原源文件合并生成新源文件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是所述的輸入 JSearch插樁命令即步驟11中，其中輸入相應(yīng)的Jkarch插樁命令過程包括步驟30 打開JSearch命令編輯器；步驟31 判斷是否需要在工程中的源文件上定義插樁點，如果是，則跳轉(zhuǎn)到步驟32，如果不是，則跳轉(zhuǎn)到步驟35;步驟32 按照J(rèn)karch命令語法規(guī)則給出目標(biāo)插樁點位置的JSearch命令描述； 步驟33 按照J(rèn)karch命令語法規(guī)則給出目標(biāo)插樁點插樁語句的模板描述； 步驟34 將步驟32和步驟33得到的命令描述和模板描述的字符串輸入到JSearch命令編輯器中；步驟35:結(jié)束本次插樁定義。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是運行 Jkarch插樁命令即步驟12，其中運行相應(yīng)的Jkarch插樁命令、得到所有的插樁點定義過程包括步驟40 從JSearch命令編輯器中獲得JSearch命令字符串，即命令描述和模板描述的字符串；步驟41 從已經(jīng)打開工程中的Java源代碼中生成相應(yīng)的代碼信息，這些代碼信息包括類、接口、方法、對象和語句信息；步驟42 對步驟40中得到的JSearch命令字符串進(jìn)行語法檢測和預(yù)處理得到檢索指令；步驟43 按照檢索指令在步驟41中得到的代碼信息中進(jìn)行目標(biāo)元素檢索，得到相應(yīng)的目標(biāo)元素集合和相應(yīng)的輔助元素集合構(gòu)成的元素屬性值；步驟44 將JSearch命令中插樁模板的參數(shù)替換成步驟43中的元素屬性值，得到相應(yīng)的插樁語句集合；步驟45 將步驟44中得到的插樁語句集合生成相應(yīng)的插樁點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是生成代碼信息即所述步驟41中，從源代碼生成與JSearch命令字符串相應(yīng)的代碼信息的方式是首先生成源代碼相應(yīng)的抽象語法樹，在將語法樹中的類、接口、方法、對象和語句信息依次從語法樹中抽取出來，形成表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是語法檢查及檢索準(zhǔn)備工作即步驟42中，其中檢測和預(yù)處理即檢查和檢索準(zhǔn)備工作的過程包括步驟601 匹配關(guān)鍵字find ；步驟602 匹配Target元素，并將其存放到Query, target中； 步驟603 匹配關(guān)鍵satisfying ；步驟604 當(dāng)匹配關(guān)鍵字exist成功或者匹配關(guān)鍵字all成功，則跳轉(zhuǎn)步驟605，，否則跳轉(zhuǎn)步驟608 ；步驟605 構(gòu)造相應(yīng)的predicate ；PM 606 -M predicatelist Query, predicates ψ ；步驟607 跳轉(zhuǎn)步驟604 ； 步驟608 匹配關(guān)鍵字where ； 步驟609 當(dāng)掃描完整個字符串，則跳轉(zhuǎn)618 ；步驟610 如果匹配Att表達(dá)式成功，則跳轉(zhuǎn)步驟611，否則跳轉(zhuǎn)步驟612 ；步驟611 生成AttrCondition對象，存放到Query. conditionLex隊列中，跳轉(zhuǎn)步驟·617 ；步驟612 如果匹配Rel表達(dá)式成功，則跳轉(zhuǎn)步驟613，否則跳轉(zhuǎn)步驟614 ；步驟613 生成RelCondition對象，存放到Query. conditionLex隊列中，跳轉(zhuǎn)步驟·617 ；步驟614 如果匹配運算符成功，則跳轉(zhuǎn)步驟615，否則跳轉(zhuǎn)步驟616步驟615 生成Operator對象，存放到Query. conditionLex隊列中，跳轉(zhuǎn)步驟617 ；步驟616:返回出錯狀態(tài)；步驟617 跳轉(zhuǎn)步驟609 ；步驟618 返回Query單次查詢結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是目標(biāo)元素檢索即步驟43中，其中檢索過程包括步驟701 初始化運算符棧op_stack ； 步驟702 初始化操作數(shù)棧r_stack ；步驟703 當(dāng)conditionLex列表中的所有對象已經(jīng)處理完，則跳轉(zhuǎn)步驟714 ； 步驟704 從conditionLex列表中取出一個Lex對象1 步驟705 如果1的類型是Attr或者Rel，則跳轉(zhuǎn)步驟706，否者跳轉(zhuǎn)步驟707 ； 步驟706 將1壓入操作數(shù)棧，跳轉(zhuǎn)步驟703 ；步驟707 如果1的類型是Operator，則跳轉(zhuǎn)步驟708，否則跳轉(zhuǎn)步驟703 ；步驟708 如果1的優(yōu)先級比top (op_stack)大，則跳轉(zhuǎn)步驟709，否則跳轉(zhuǎn)步驟710 ；步驟709 將1壓入op_stack中，跳轉(zhuǎn)步驟703 ；步驟710:如果1的優(yōu)先級與t0p(0p_stack)相等，則跳轉(zhuǎn)步驟711，否則跳轉(zhuǎn)步驟·712 ；步驟711 彈出op_stack元素，跳轉(zhuǎn)步驟703 ； 步驟712 彈出[stack的元素，計算相應(yīng)的集合； 步驟713 跳轉(zhuǎn)步驟703 ； 步驟714 返回r_stack彈出元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是插樁點即步驟12、步驟13、步驟14、步驟15和步驟45中，其實現(xiàn)在源文件編輯器標(biāo)尺上增加相應(yīng)的標(biāo)記，該標(biāo)記指定了插樁語句應(yīng)該插入的字符位置、文件行數(shù)和插入內(nèi)容。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，其特征是所述的插樁點定義方式，所有插樁標(biāo)志均隨程序(工程)進(jìn)行插樁標(biāo)志在程序(工程)關(guān)閉后自動進(jìn)行保存，在下次打開工程時插樁標(biāo)志依舊能夠在源代碼編輯器的標(biāo)尺上進(jìn)行還原。
全文摘要
一種使用基于代碼查詢進(jìn)行源代碼插樁的方法，包括步驟步驟10打開一個工程；步驟11通過在JSearch編輯器里輸入相應(yīng)的插樁命令；步驟12工具運行JSearch命令，得到所有的插樁點定義步驟13審查所有插樁點的定義若發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則進(jìn)入步驟14對其進(jìn)行修改；沒有發(fā)現(xiàn)帶有錯誤的插樁點，則直接進(jìn)入步驟15；步驟14修改插樁的定義至正確；步驟15將插樁點與原源文件合并生成新源文件；本發(fā)明為明確定義的代碼查詢和插樁命令，參數(shù)化的插樁語句模板，插樁代碼可視化，自動插樁高效性等。
文檔編號G06F11/36GK102298552SQ20111027589
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張?zhí)? 趙建華, 陶永晶 申請人:南京大學(xué)