使用Rational PurifyPlus 進行運行時分析

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發(fā)表于：2023-03-06來源：：點擊數(shù)：標簽：Purifypurify

運行時分析是一種基于觀察系統(tǒng)運行時行為的實踐。它與"靜態(tài)分析"不同，靜態(tài)分析是指通過觀察源代碼或高級架構(gòu)分析系統(tǒng)行為；或是分析系統(tǒng)失敗時的"崩潰分析。"調(diào)試是一種經(jīng)典的運行時分析的例子：設(shè)置斷點，一步步地運行系統(tǒng)，并且觀察評估值和變量，通過這

運行時分析是一種基于觀察系統(tǒng)運行時行為的實踐。它與"靜態(tài)分析"不同，靜態(tài)分析是指通過觀察源代碼或高級架構(gòu)分析系統(tǒng)行為；或是分析系統(tǒng)失敗時的"崩潰分析。"

調(diào)試是一種經(jīng)典的運行時分析的例子：設(shè)置斷點，一步步地運行系統(tǒng)，并且觀察評估值和變量，通過這些方法了解系統(tǒng)運行時所發(fā)生的情況。當您調(diào)試的過程中，您不會對所有可能發(fā)生的事情感興趣，僅僅對真正發(fā)生的感興趣。這正是將運行時分析從靜態(tài)分析中分離出來的原因。

調(diào)試過程是高度互動且有效的，但它受限于所能展示的內(nèi)容。當您將關(guān)注的焦點集中于一行或一個變量時，它很難識別出模式并綜合高級行為。

測試是另一種運行時分析：您通過數(shù)據(jù)或事件檢驗是否獲得來自系統(tǒng)的正確行為。這種類型的測試是軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的測試僅僅為您展現(xiàn)出這么多。一個通過了所有測試（獲得正確結(jié)果）的系統(tǒng)仍然具有嚴重的質(zhì)量問題。

這些就是為什么類似于IBMRationalPurifyPlus的運行時分析工具誕生的原因。

什么是PurifyPlus？

PurifyPlus是一種運行時分析工具，它用以在系統(tǒng)運行時監(jiān)測系統(tǒng)并且報告系統(tǒng)行為的重要內(nèi)容：

它會使用多少內(nèi)存？

是否會造成內(nèi)存泄露？

是否包括內(nèi)存訪問錯誤？

需要多長時間啟動；瓶頸在哪里？

什么是線程運行/睡眠行為？

實際運行的源代碼有多少？

這些關(guān)鍵分析特征都與核心"正確性"問題無關(guān)："是否能夠運行？"和"是否產(chǎn)生正確結(jié)果？"測試能夠顯示您的系統(tǒng)是否正常工作，利用類似于PurifyPlus的運行時分析工具能夠發(fā)現(xiàn)所有類型的錯誤。

PurifyPlus的主要組件有：

內(nèi)存使用追蹤及內(nèi)存錯誤檢測

量化的性能分析、代碼流和線程可視化

源代碼覆蓋分析的PureCoverage

系統(tǒng)開發(fā)周期中的運行時分析

交互的開發(fā)周期和工程質(zhì)量方案中重要的自動化構(gòu)建、測試過程中都會包含運行時分析。

開發(fā)與執(zhí)行過程中的運行時分析

在交互開發(fā)過程中，Purify能夠在新代碼加入工程前報告內(nèi)存錯誤。開發(fā)人員能夠使用PureCoverage識別所需新測試的區(qū)域。Quantify能夠在開發(fā)早期展現(xiàn)未期望的代碼路徑和瓶頸。

自動化測試過程中的運行時分析

當運行自動化構(gòu)建測試時，PurifyPlus能夠使您監(jiān)測質(zhì)量并且收集信息以確保工程處于正軌。當您的測試運行于Purify且沒有錯誤報告時，您就可以知道系統(tǒng)并不含有內(nèi)存訪問錯誤和內(nèi)存泄露。當所運行的Quantify顯示性能滿足目標時，您可以知道系統(tǒng)沒有遇到瓶頸。當PureCoverage報告高級別的代碼覆蓋時，您可以知道并沒有引入新的代碼塊，因此不必增加自動測試。

您可以增加利用自動化測試工具（IBMRationalFunctionalTester）所獲得的運行時分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量。自動化的測試能夠在一次疊代中得到更多的測試信息，并且能夠評估所引入的新產(chǎn)品質(zhì)量效果。如果軟件質(zhì)量介于兩類連續(xù)的組件疊代間，那么運行時分析數(shù)據(jù)很容易找出其中的特點或代碼的改變。

用以理解系統(tǒng)的運行時分析

有時，運行時分析并不包括正確性或質(zhì)量。例如，運行時分析可以幫助理解系統(tǒng)。尤其是，Quantify能夠展示出調(diào)用圖，揭示系統(tǒng)的各個部分如何協(xié)調(diào)工作，或揭示了非期望的性能下降或交互。

基本的PurifyPlus能力

如上所述，IBMRationalPurifyPlus具有三個主要組件：內(nèi)存分析的Purify，性能分析的Quantify，和代碼覆蓋分析的PureCoverage。

對于C/C++程序，Purify自動化的檢測并報告內(nèi)存泄露和內(nèi)存訪問錯誤，例如，在內(nèi)存釋放后使用內(nèi)存，重復(fù)釋放相同區(qū)域的內(nèi)存，或是初始化前從內(nèi)存讀。所有這些都是潛伏于程序中的軟件質(zhì)量問題，即使通過了所有測試。這類錯誤可以導(dǎo)致嚴重的生產(chǎn)錯誤。

對于Java和Microsoft.Net程序（"已管理的程序"），Purify追蹤內(nèi)存的使用和內(nèi)存引用，因此，您能夠發(fā)現(xiàn)哪里是內(nèi)存瓶頸，應(yīng)在哪里釋放內(nèi)存，比對前后圖形以檢測程序中未預(yù)料的內(nèi)存使用（"泄露"）。

Quantify追蹤程序性能和調(diào)用行為，因此您能夠發(fā)現(xiàn)執(zhí)行流并識別出瓶頸。Quantify強調(diào)了使用RiverofTime（tm）特征的花費最久的代碼路徑。除此之外，Quantify為您可視化的實現(xiàn)了線程執(zhí)行行為。

PureCoverage追蹤代碼覆蓋，因此您可以發(fā)現(xiàn)測試與運行時分析工具不能發(fā)現(xiàn)的鴻溝。由于Purify和Quantify僅僅看到了實際運行的代碼，PureCoverage提供的代碼覆蓋矩陣重點了解正在檢測和更新的質(zhì)量。

使用PurifyPlus的運行時分析的例子

調(diào)試的主要目標就是找出缺陷的根本原因并理解程序行為。

運行時分析提供了額外的補充傳統(tǒng)調(diào)試不足的能力：

應(yīng)用執(zhí)行的可視化。

重要運行時參數(shù)的度量，包括內(nèi)存使用、性能和代碼覆蓋。

用戶模式下的錯誤檢測。

運行時行為的文檔。

我們將在下面檢查這些能力。

應(yīng)用執(zhí)行的可視化

為理解這一能力，我們將看到以下四個例子。

可視化例子1：代碼覆蓋

使用諸如RationalPureCoverage的運行時工具（包含于RationalPurifyPlus中）提供了各種視圖展現(xiàn)代碼覆蓋信息，其中之一就是AnnotatedSource。這一特別的視圖顯示了所檢查的應(yīng)用的源文件；劃線的顏色指出了執(zhí)行測試事例之后的狀態(tài)：hit、missed、dead或部分hit。

可視化例子2：線程

運行時分析工具諸如RationalQuantify（包含于RationalPurifyPlus中）提供了線程可視化，它能夠利用標記調(diào)試時每個線程的狀態(tài)檢測多線程問題。如圖2所示，它允許您在調(diào)試時檢測可視化線程的狀態(tài)。

可視化例子3：調(diào)用圖

運行時分析工具還能夠檢測和顯示性能瓶頸。這種方法與傳統(tǒng)方式相比最大的優(yōu)勢就在于，您可以獲得完美的執(zhí)行路徑概況，和關(guān)于調(diào)用數(shù)準確信息。如圖3A和3B所示，RationalQuantify中的CallGraph強調(diào)了最大時間消耗執(zhí)行的路徑的調(diào)用鏈；那就是性能弱點。連接方法的粗線表示了調(diào)用鏈所花費時間和剩余應(yīng)用時間（如果使用Purify，那就是內(nèi)存）的比率。

可視化例子4：內(nèi)存使用

處理內(nèi)存泄露的第一步就是要檢測。一種直觀的方式就是可視化全部內(nèi)存使用并且在測試（PUT）下進行內(nèi)存快照。這可以在運行中的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)潛在的內(nèi)存泄露。（在RationalPurifyforJava和.NET管理應(yīng)用中已經(jīng)實現(xiàn)）例如，