java - 在 Java 中查找共享可变数据错误的工具

Question

我有一个大型遗留系统需要维护。代码库到处都使用线程，这些线程共享大量可变数据。我知道，听起来很糟糕。无论如何，不​​要回答“从头开始重写整个应用程序”，否则我会否决你:-)在我们的源代码中:多个线程正在读写变量，这些变量根本没有标记为 volatile 或 synchronized。通常这发生在“runFlag”类型的变量上。 Effective Java 第 2 版第 260 页就是一个例子:

public class StopThread
{
    private static boolean stopRequested;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable()
        {
            public void run()
            {
                int i = 0;
                while (!stopRequested)
                {
                    i++;
                }
            }
        });
        backgroundThread.start();
        Thread.sleep(1000);
        stopRequested = true;
    }
}

此示例在 Windows/Linux 上永远不会完成，并向 Sun JVM 提供“-server”启动参数。那么，是否有任何(半)自动的方法来发现这些问题，或者我是否必须完全依赖代码审查？

Answer 1

Chris Grindstaff 写了一篇文章 FindBugs, Part 2: Writing custom detectors他在其中描述了如何使用 BCEL添加您自己的规则。 (BCEL 不是唯一的字节码库——但它是 FindBugs 使用的库。)

下面的代码给出了方法访问静态方法或字段的任何情况。您可以在任何实现Runnable 的类型上运行它。

public class StaticInvocationFinder extends EmptyVisitor {

    @Override
    public void visitMethod(Method obj) {
        System.out.println("==========================");
        System.out.println("method:" + obj.getName());

        Code code = obj.getCode();
        InstructionList instructions = new InstructionList(code.getCode());
        for (Instruction instruction : instructions.getInstructions()) {
            // static field or method
            if (Constants.INVOKESTATIC == instruction.getOpcode()) {
                if (instruction instanceof InvokeInstruction) {
                    InvokeInstruction invokeInstruction = (InvokeInstruction) instruction;
                    ConstantPoolGen cpg = new ConstantPoolGen(obj
                            .getConstantPool());
                    System.out.println("static access:"
                            + invokeInstruction.getMethodName(cpg));
                    System.out.println("      on type:"
                            + invokeInstruction.getReferenceType(cpg));
                }
            }
        }
        instructions.dispose();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        JavaClass javaClass = Repository.lookupClass("StopThread$1");

        StaticInvocationFinder visitor = new StaticInvocationFinder();
        DescendingVisitor classWalker = new DescendingVisitor(javaClass,
                visitor);
        classWalker.visit();
    }

}

此代码发出以下内容:

==========================
method:<init>
==========================
method:run
static access:access$0
      on type:StopThread

然后可以扫描 StopThread 类型，找到该字段并检查它是否是 volatile。

检查同步是可能的，但由于多个 MONITOREXIT 条件可能会变得棘手。遍历调用堆栈也可能很困难，但这不是一个小问题。但是，我认为如果一致实现，检查错误模式会相对容易。

在您找到 BCELifier 类之前，BCEL 看起来几乎没有文档，而且真的很毛茸茸。如果你在一个类上运行它，它会吐出你将如何在 BCEL 中构建类的 Java 源代码。在 StopThread 上运行它可以生成 access$0 合成访问器:

  private void createMethod_2() {
    InstructionList il = new InstructionList();
    MethodGen method = new MethodGen(ACC_STATIC | ACC_SYNTHETIC, Type.BOOLEAN, Type.NO_ARGS, new String[] {  }, "access$0", "StopThread", il, _cp);

    InstructionHandle ih_0 = il.append(_factory.createFieldAccess("StopThread", "stopRequested", Type.BOOLEAN, Constants.GETSTATIC));
    il.append(_factory.createReturn(Type.INT));
    method.setMaxStack();
    method.setMaxLocals();
    _cg.addMethod(method.getMethod());
    il.dispose();
  }