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靜態(tài)檢查:靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。它可以由人
工進行,充分發(fā)揮人的邏輯思維優(yōu)勢,也可以借助軟件工具自動進行。
代碼檢查代碼檢查包括代碼走查、桌面檢查、代碼審查等,主要檢查代碼和
設計的一致性, 代碼對標準的遵循、可讀性,代碼的邏輯表達的正確性,代
碼結(jié)構(gòu)的合理性等方面;可以發(fā)現(xiàn)違背程序編寫標準的問題,程序中不安全、
不明確和模糊的部分,找出程序中不可移植部分、違背程序編程風格的問題,
包括變量檢查、命名和類型審查、程序邏輯審查、程序語法檢查和程序結(jié)構(gòu)
檢查等內(nèi)容。”。看了一系列的靜態(tài)代碼掃描或者叫靜態(tài)代碼分析工具后,
總結(jié)對工具的看法:靜態(tài)代碼掃描工具,和編譯器的某些功能其實是很相似的,
他們也需要詞法分析,語法分析,語意分析...但和編譯器不一樣的是他們可
以自定義各種各樣的復雜的規(guī)則去對代碼進行分析。
靜態(tài)檢測工具:
- PMD
1)PMD是一個代碼檢查工具,它用于分析 Java 源代碼,找出潛在的 問題:
1)潛在的bug:空的try/catch/finally/switch語句
2)未使用的代碼:未使用的局部變量、參數(shù)、私有方法等
3)可選的代碼:String/StringBuffer的濫用
4)復雜的表達式:不必須的if語句、可以使用while循環(huán)完成的for循環(huán)
5)重復的代碼:拷貝/粘貼代碼意味著拷貝/粘貼bugs
2)PMD特點:
1)與其他分析工具不同的是,PMD通過靜態(tài)分析獲知代碼錯誤。也就是說,在
不運行Java程序的情況下報告錯誤。
2)PMD附帶了許多可以直接使用的規(guī)則,利用這些規(guī)則可以找出Java源程序的許
多問題
3)用戶還可以自己定義規(guī)則,檢查Java代碼是否符合某些特定的編碼規(guī)范。
3)同時,PMD已經(jīng)與JDeveloper、Eclipse、jEdit、JBuilder、BlueJ、
CodeGuide、NetBeans、Sun JavaStudio Enterprise/Creator、
IntelliJ IDEA、TextPad、Maven、Ant、Gel、JCreator以及Emacs
集成在一起。
4)PMD規(guī)則是可以定制的: 可用的規(guī)則并不僅限于內(nèi)置規(guī)則。您可以添加新規(guī)則:
可以通過編寫 Java 代碼并重新編譯 PDM,或者更簡單些,編寫 XPath 表
達式,它會針對每個 Java 類的抽象語法樹進行處理。
5)只使用PDM內(nèi)置規(guī)則,PMD 也可以找到你代碼中的一些真正問題。某些問題可能
很小,但有些問題則可能很大。PMD 不可能找到每個 bug,你仍然需要做單元測
試和接受測試,在查找已知 bug 時,即使是 PMD 也無法替代一個好的調(diào)試器。
但是,PMD 確實可以幫助你發(fā)現(xiàn)未知的問題。
- FindBugs
1)FindBugs是一個開源的靜態(tài)代碼分析工具,基于LGPL開源協(xié)議,無需
運行就能對代碼進行分析的工具。不注重style及format,注重檢測真正
的bug及潛在的性能問題 ,尤其注意了盡可能抑制誤檢測(false positives)
的發(fā)生。以bytecode(*.class、*.jar)為對象進行檢查。除了單獨動作,還可
以用作Eclipse 的plug-in,以及嵌入Ant作為task之一 進行利用。
2)findbugs自帶檢測器的介紹: findbugs自帶60余種Bad practice,80余種
Correntness,1種Internationalization,12種Malicious code
vulnerability,27種Multithreaded correntness,23種Performance,
43種Dodgy。
3)Findbugs的一些特點:
1)FindBugs主要著眼于尋找代碼中的缺陷,這就與其他類似工具有些區(qū)別了,
直接操作類文件(class文件)而不是源代碼。
2)FindBugs可以通過命令行、各種構(gòu)建工具(如Ant、Maven等)、獨立的
Swing GUI或是以Eclipse和NetBeans IDE插件的方式來運行。
3)FindBugs輸出結(jié)果既可以是XML的,也可以是文本形式的。
4)開發(fā)者可以通過多種方式來使用FindBugs,最常見的是在新編寫模塊的代碼
分析以及對現(xiàn)有代碼進行更大范圍的分析。
5)不注重style及format,注重檢測真正的bug及潛在的性能問題,
尤其注意了盡可能抑制誤檢測(false positives)的發(fā)生。
4)FindBugs可檢測的bug pattern舉例:
檢測java programing中容易陷入的bug pattern,equals() 實現(xiàn)時的一般規(guī)約違反
Null pointer的參照 ,Method的返回值的check遺漏 ,初始化前field的訪問,
Multi-thread的正確性, 同期化處理的矛盾, 無條件的wait(), Code的脆弱性 ,
可以變更的靜態(tài)object ,內(nèi)部數(shù)列參照的return等
- Checkstyle
1)定義: Checkstyle是一款檢查Java程序源代碼樣式的工具。
2)特點:
1)它可以有效的幫助我們檢視代碼以便更好的遵循代碼編寫標準,特
別適用于小組開發(fā)時彼此間的樣式規(guī)范和統(tǒng)一。
2)Checkstyle提供了高可配置性,以便適用于各種代碼規(guī)范,所以
除了使用它提供的幾種常見標準之外,你也可以定制自己的標準。
3)Checkstyle提供了支持大多數(shù)常見IDE的插件,大部分插件中就含有
最新的Checkstyle,就不用費心再部署一份了。
4)Checkstyle可以檢查代碼的很多方面,從傳統(tǒng)觀點看,它主要是用來
檢查代碼層面的,自從第三版以后,它的內(nèi)部架構(gòu)作了重大改變,很多
其它意圖的檢測加了進來,現(xiàn)在Checkstyle可以檢查像類設計的問題,
重復代碼,如鎖的雙重檢查的bug模式。
3)CheckStyle的主要流程是:
1)對Java文件進行詞法語法分析,生成語法樹。
2)載入配置文件(checkstyle-metadata.xml以及自定義的配置文件)
register check事件。
3)按照深度優(yōu)先遍歷對語法樹進行解析,按照注冊的事件,在到達某些節(jié)點
( AST ) 時進行style檢查(AST,A child-Sibling Tree,是語法
樹中的某個節(jié)點,其類型在TokenTypes類中定義。)
4)我們所說的自定義Style的檢查,就是在第二步設定的。
這里牽涉到一個叫com.puppycrawl.tools.checkstyle.api.Check 的類,
我們通常需要重載其中的兩個函數(shù): public int[] getDefaultTokens()
和public void visitToken(DetailAST ast). 這兩個函數(shù)的含義為,
在遍歷語法樹的過程中,每當?shù)竭_getDefaultTokens函數(shù)所返回的AST類型,
程序就進入visitToken進行具體的檢查和分析,即,真正的分析檢查過程是在
visitToken中實現(xiàn)的。
- Hammurapi
1)定義: Hammurapi它是一個開源的代碼審查/評審(review)工具。它可以幫助改進
Java代碼的質(zhì)量。它可以基于一套設計規(guī)范來分析代碼庫。當它碰到違反規(guī)
范的地方,會在報告中標識。就像Checkstyle一樣,它與Ant無縫集成并且
由基于XML配置文件來驅(qū)動。
2)特點:
1)Hammurapi是用來強制代碼設計規(guī)范的。
2)Hammurapi是一個遵循設計的工具,提供了自動而且一致的方式來實現(xiàn)設計規(guī)范,
因此使代碼評審更加有效而輕松。
3)Hammurapi如何工作:
Hammurapi這樣的代碼分析工具都帶有語言分析器。語言分析器是一種輸入
語言代碼并輸出抽象語法樹的工具。這個樹上的節(jié)點代表語言標識。例如,考
慮一下簡單的算術(shù)表達式:3+4. 語言分析器會解析他成為一個如圖5所示的語
法樹。在這個樹中,節(jié)點+代表操作符標識。節(jié)點3和4是操作數(shù)標識Hammurapi
使用ANTLR(另一個語言識別工具)作為語言分析器。然而ANTLR API是相當?shù)讓拥摹?
為改善可用性,Hammurapi使用另一個API,基于ANTLR 的JSEL(Java源程序
工程類庫),來訪問抽象語法樹。 一旦樹構(gòu)建完成,一種樹遍歷算法就被用來訪
問樹中每一個節(jié)點。每次訪問到一個節(jié)點,一種回調(diào)機制(Visitor模式)被用來
提示相應的檢查器。在這些回調(diào)方法中,檢查器收集相關的信息來確定是否有違反
規(guī)范的地方存在。
- Lint4j
1)定義:Lint4J是一個針對Java的源代碼分析工具,它可以對Java源碼和字節(jié)
碼進行靜態(tài)分析,判斷其中是否存在死鎖、性能問題或者伸縮性問題。
它可以集成到任何IDE種或構(gòu)建系統(tǒng)
2)特點:
1)檢測代碼語法規(guī)則
2)潛在的bug
3)檢測編碼模式對代碼可讀性及大小的影響
4)檢測是否違反EJB規(guī)范
- Sonar
1)定義:代碼質(zhì)量管理工具Sonar提供了設計與架構(gòu)度量。Sonar 2.0引入了
針對Java應用的設計分析、架構(gòu)與面向?qū)ο蟮亩攘浚琒onar 2.1可以
檢測到未使用的方法以及對不建議使用方法的調(diào)用。是一個集成了
CheckStyle,PMD,Findbugs的代碼校驗規(guī)則 ,重復代碼發(fā)現(xiàn),
代碼測試覆蓋率, 代碼注釋率,及所有的檢測率變化追蹤的完美
代碼質(zhì)量檢查工具。它包含了代碼質(zhì)量檢測的七個方面,如下圖
2)特點:
1)代碼覆蓋:通過單元測試,將會顯示哪行代碼被選中。
2)改善編碼規(guī)則。
3)搜尋編碼規(guī)則:按照名字,插件,激活級別和類別進行查詢。
4)項目搜尋:按照項目的名字進行查詢。
5)對比數(shù)據(jù):比較同一張表中的任何測量的趨勢。
6)單元測試
3)Sonar2.1:
Sonar還基于Squid引入了一個全新的規(guī)則引擎、Sonar解析器既可以處
理源代碼,也可以處理字節(jié)碼,解析器帶有內(nèi)建的規(guī)則,可以檢測未使用
的私有與保護方法以及客戶端對不建議使用的方法的調(diào)用。
Squid通過分析應用源代碼、Java API和外部程序庫
的字節(jié)碼來決定哪些方法、類和屬性是不建議使用的。
Sonar 2.1的新特性:
1)一個全新的“Libraries”頁面,顯示了項目中所有的程序庫和依賴,該特性要求使用
Maven來構(gòu)建項目。
一旦在Sonar站點的主頁上選擇了一個項目,該服務就會以
可視化的樹形結(jié)構(gòu)展示出項目依賴。此外,還有一個可選的
動態(tài)過濾器,可以根據(jù)名稱過濾程序庫以便在應用的依賴間導航。
2)用于搜索程序庫使用情況的“Dependencies”頁面。比如說,可以
搜索到使用了第三方框架如Commons Logging 1.1的所有項目。
3)可以使用各種插件擴展Sonar的功能。現(xiàn)在有一個全新的
“System Info”頁面顯示了系統(tǒng)屬性、已裝插件和Java虛擬機內(nèi)存
統(tǒng)計信息。該頁面還給出了關于Sonar配置和數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計的詳細信息。
4)一個用于管理已裝插件和系統(tǒng)信息的管理控制臺。
最新版的Sonar為這些插件引入了一個測試框架和一個客戶化的Maven
生命周期管理工具。它還帶有一個用于集成項目事件的
Web Service并在項目的size widget中增加了一個新的度量模塊。
- JDepend
1)JDepend一個開放源代碼的可以用來評價Java程序質(zhì)量的優(yōu)秀工具,
它遍歷Java class的文件目錄,以Java包(package)為
單位,為每一個包/類自動生成 包的依賴程度,穩(wěn)定性,可靠度等
的評價報告,根據(jù)這些報告,我們可以得到包或類之間的依賴關
系,并分析出包的穩(wěn)定程度,抽象程度,是否存在循環(huán)依耐關系等 。
可以根據(jù)JDepend給出的報告數(shù)據(jù),分析出我們的包是否是
可靠的,穩(wěn)定的,健壯的包,是否符合面向?qū)ο蟮脑O計原則。
2)特點:
1)評價設計質(zhì)量
2)翻轉(zhuǎn)依賴性
3)支持并行開發(fā)和極限編程
4)獨立的發(fā)布模塊
5)識別package的循環(huán)依賴
3)Depend生成的Java包的質(zhì)量評價報告主要包括:
1)Number of Classes and Interfaces:實現(xiàn)類與抽象接口的數(shù)目
2)Abstractness (A):包的抽象度。指一個包內(nèi)包含的抽象類或接口
占整個包中的類的比重。
3)Afferent Couplings (Ca):向心耦合。依賴該包(包含的類)的外
部包(類)的數(shù)目(i.e. incoming dependencies),該數(shù)值越大,
說明該包的擔當?shù)穆氊熢酱螅簿驮椒€(wěn)定。
4)Efferent Couplings (Ce):離心耦合。被該包依賴的外部包的數(shù)目
(i.e. outgoing dependencies),該數(shù)值越大, 說明該包越不獨
立(因為依賴了別的包),也越不穩(wěn)定。
5)Instability (I):衡量一個包的不穩(wěn)定程度。I=Ce/(Ce+Ca)。它的值處于
[0,1]之間。I=0時說明包是最穩(wěn)定的,反之I=1則說明包極不穩(wěn)定。
6)Distance from the Main Sequence (D): 該指標主要用來評價包的抽象
程度與穩(wěn)定程度的平衡關系,它可以用二維直線圖 A + I = 1 來表示。
7)Package Dependency Cycles:包的循環(huán)依賴度。
8. IBM Checking Tool for Bugs Errors and Mistakes(簡稱BEAM)
1) 定義:是 IBM 開發(fā)的一個靜態(tài)分析工具,可以用于分析并查找出 C, C++ 和 Java
代碼中的一些不容易發(fā)現(xiàn)的潛在錯誤,從而達到提高代碼質(zhì)量的目的。同動態(tài)
分析工具和其它靜態(tài)分析工具相比,它擁有一些可貴的特性。
2)特點:
1)對代碼進行語法掃描,通過算法對代碼進行檢查分析
2)和一些 bug 模式進行比較,最終標明問題區(qū)域,輸出分析結(jié)果
3)使用了額外的定理證明(theorem proving)技術(shù)來判斷一個潛在的錯誤是否
是真正的錯誤,從而減輕了程序員判斷錯誤真?zhèn)嗡璧墓ぷ髁?
9. LDRA Testbed
1)定義:LDRA Testbed為應用軟件的確認和驗證提供強大的源代碼測試和分析功能,
是獨特的質(zhì)量控制工具。 它有助于提高計算機軟件必需的可靠性,健壯性和盡
可能的零缺陷,它的使用帶來時間、成本和效率上真實的節(jié)省,這些都是無法衡
量其價值的。它是強大和完整的集成工具包,使先進的軟件分析技術(shù)應用在開發(fā)生
命周期的關鍵階段。
2)LDRA Testbed提供強大的分析功能,用于兩個主要的測試領域,靜態(tài)分析和動態(tài)分析。
1)靜態(tài)分析: 分析代碼,并且提供對代碼結(jié)構(gòu)的理解。
2)動態(tài)分析: 利用源代碼的插裝版本,使用測試數(shù)據(jù)執(zhí)行,在運行時發(fā)現(xiàn)軟件
缺陷
3) 使用LDRA testbed 的好處
軟件開發(fā)和測試過程的成本效率分析工具
單元、集成和系統(tǒng)測試的理想工具
貫穿于軟件開發(fā)的整個生命周期
LDRA Testbed應用于許多不同的領域
過程改進
軟件測試
軟件維護
LDRA Testbed的優(yōu)點:
改進軟件質(zhì)量
定位軟件缺陷
強制執(zhí)行工業(yè)標準
減少維護費用40%以上
減少開發(fā)和測試成本75%以上
通過自動化過程提高員工動力
10. Yasca
1) 定義:yasca是一個開源靜態(tài)代碼分析工具插件框架, 集成流行的多語言靜態(tài)分析工
具如findbugs/pmd/jlint/rats/cppcheck,由于插件本身多樣故可支持java
c++等語言靜態(tài)分析.Yasca是一個用來尋找安全漏洞,在程序的源代碼中檢測代
碼質(zhì)量、性能以及一致性的軟件。它集成了其他開源項目,其中包括FindBugs
PMD ,JLint , Cppcheck ,并掃描某些文件類型,以及自定義掃描書面的
Yasca 這是一個命令行工具,與報告中生成的HTML , CSV格式, XML的,的
SQLite ,和其他格式。