DiSL編織器的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化.pdf

1、動(dòng)態(tài)程序分析工具被用于各式各樣的軟件工程任務(wù)中，如性能分析、調(diào)試、測(cè)試、程序理解以及逆向工程等。開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)程序分析工具的其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)便是字節(jié)碼注入。許多低層次的字節(jié)碼工程庫(kù)支持在任意位置注入任意字節(jié)碼，但是與此同時(shí)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)、維護(hù)工作不僅耗費(fèi)大，而且容易發(fā)生錯(cuò)誤。另一方面，研究者嘗試將面向方面語(yǔ)言應(yīng)用到動(dòng)態(tài)程序分析工具的開(kāi)發(fā)上。然而，盡管面向方面語(yǔ)言為動(dòng)態(tài)程序分析工具的開(kāi)發(fā)提供一種高層次抽象的編程模型，像AspectJ這樣的主流面向方面

2、語(yǔ)言的連接點(diǎn)模型并不適用于部分動(dòng)態(tài)程序分析，而且其用以實(shí)現(xiàn)部分特殊語(yǔ)言特性而生成的代碼將導(dǎo)致較大的性能開(kāi)銷(xiāo)。
　　近期來(lái)，面向方面語(yǔ)言DiSL被用于改善動(dòng)態(tài)程序分析工具的開(kāi)發(fā)條件。DiSL為開(kāi)發(fā)者提供的特性包括有允許選擇任意字節(jié)碼序列作為連接點(diǎn)的開(kāi)放連接點(diǎn)模型、可擴(kuò)展的靜態(tài)上下文信息訪問(wèn)以及允許在注入階段執(zhí)行的靜態(tài)分析。DiSL語(yǔ)言本身保證豐富的語(yǔ)言表義性以及高層次且對(duì)用戶(hù)友好的編程模型，但它需要一款確保所注入代碼的高執(zhí)行效率的編

3、織器實(shí)現(xiàn)。此外，盡管DiSL提供更高層次的抽象以支持高效字節(jié)碼注入邏輯的快速開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)者往往需要抽取部分代碼以便在注入時(shí)執(zhí)行。否則，這些代碼將被注入到目標(biāo)類(lèi)中，因此有可能導(dǎo)致死代碼的出現(xiàn)，并依賴(lài)于實(shí)時(shí)優(yōu)化將之去除。如果DiSL編織器能夠提供對(duì)所注入代碼的優(yōu)化，那么將極大地簡(jiǎn)化DiSL的編程模型。
　　本論文的主要貢獻(xiàn)由如下兩方面組成：
　　1.本文實(shí)現(xiàn)一款高效的DiSL編織器，并通過(guò)已轉(zhuǎn)換為DiSL語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)程序分析工具Se

4、nseo來(lái)測(cè)評(píng)該編織器。
　　2.本文在DiSL編織器中集成部分計(jì)值器Turbo，并通過(guò)四個(gè)案例來(lái)說(shuō)明應(yīng)用Turbo的好處。而后利用其中一個(gè)案例來(lái)測(cè)評(píng)Turbo對(duì)注入時(shí)間以及運(yùn)行時(shí)執(zhí)行效率的影響。
　　本文所展示的DiSL編織器高效實(shí)現(xiàn)提供對(duì)所注入代碼的直接內(nèi)聯(lián)、支持高效數(shù)據(jù)傳遞的虛擬局部變量及線程局部變量、對(duì)靜態(tài)上下文信息及動(dòng)態(tài)上下文信息的高效訪問(wèn)和支持高效處理參數(shù)的機(jī)制。在本文中，我們將一個(gè)已有的基于AspectJ的動(dòng)態(tài)

5、程序分析工具轉(zhuǎn)換為DiSL版本，并通過(guò)比較來(lái)展示DiSL編織器的優(yōu)勢(shì)。部分計(jì)值器Turbo則通過(guò)常量傳播、分支消除、基于模式的代碼精簡(jiǎn)以及注入式執(zhí)行不含邊際效應(yīng)的方法等步驟來(lái)優(yōu)化所要注入的代碼。我們通過(guò)若干個(gè)案例來(lái)說(shuō)明在應(yīng)用Turbo的情況下，開(kāi)發(fā)者無(wú)需將部分代碼提取成額外的Java類(lèi)中以便在注入時(shí)執(zhí)行。
　　DiSL編織器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AspectJ版本的Senseo引入6.47倍的性能開(kāi)銷(xiāo)，而在相同代碼覆蓋的情況下，DiSL