soot的java程序控制流分析及图形化输出-计算机系统应用.pdf

计 算 机 系 统 应 用 2009 年 第 10 期 ① Soot 的Java 程序控制流分析及图形化输出 Java Program Control Flow Analysis and Graphic Output of Soot 李远玲 陈 华 刘 丽 (北京系统工程研究所 北京 100101) 摘 要： Soot 是一个Java 编译优化框架，可以利用它实现Java 字节码程序的数据流分析和控制流分析。在深 入分析Soot 控制流生成机制的基础上，详细叙述了利用Soot 分析Java 类的控制流并生成其控制流图的方法和 过程，同时提出了将Soot 生成的抽象的控制流图进行图形化输出的方法。 关键词： Jav a Soot 控制流分析 DOT 语言 图形化输出 程序分析具有广泛的应用。为了实现程序优化， 可以作为一个开发 Java 字节码优化和变换的框架。图 编译器必须能够刻画出程序的控制流及其数据操纵特 1 是 Soot 的使用模式。 征，以便优化执行流程、删除无用代码，从而提高运 行效率。另一方面，为了对程序进行安全分析，寻找 其薄弱环节，需要确定程序中与数据处理有关的全局 信息，也就是对程序进行数据流分析。控制流分析是 数据流分析的基础，通过生成程序的控制流图，可以 全面了解程序中每一个过程内的控制流层次结构以及 过程间的全局调用关系。 Soot 是 McGill 大学的 Sable 研究小组自 1996年 开始开发的Java 字节码分析工具。它完全用Java 实现， 图 1 Soot 的使用模式 必威体育精装版版本是 2.3.0 版。Soot 提供了多种字节码分析和 变换功能，利用它可以很方便地进行程序的分析、编译 如图 1 所示，Soot 的输入是多源(如 javac 编译 优化和变换。通过 Soot 提供的过程内和过程间的分析 器)产生的字节码。采用 Soot 进行代码的变换和优化， 与优化支持，用户可以很方便地获得每个方法的控制流 产生新的已被优化的类文件。优化后的字节码程序可 图和各个折衷级别上的全局调用图。本文深入分析了 以在任何标准的Java 虚拟机上执行。 Soot 提供的过程内控制流图的生成机制，利用其获取 Soot 框架提供了一组中间表示法，其分析和变换 被分析软件的控制流信息，并将该信息以图形化的形式 建立在这些中间表示法之上；另外还提供了一组直接 显示出来。Soot 提供的工具包将控制流信息转换成 用于优化Java 字节码的API。Soot 的扩展机制以Pack DOT 语言表示的形式。DOT 语言是一种通用的结构化 为中心，一个 Pack 包括若干个变换。用