基于+JVM+执行事件的动态监测技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要随着信息技术的进步，Java语言越来越广泛的应用于编程当中，一方面改善了设计质量，提高了编程的效率；另一方面使得软件越来越复杂，发现程序的漏洞特别是并发、多线程程序的漏洞异常的困难。动态监测具有发现漏洞的准确率高，监测具有实时性等优点被广泛的应用和研究。基于JVM执行事件的动态监测能够深入到虚拟机内部，对于监测并发程序的运行时信息相当有效，是一个值得研究的课题。JVM是Java程序的执行环境，深入到JVM当中就可以获取很多运行时的信息，包括方法区、堆、java栈等方面的信息。基于JVM执行事件

2、的动态监测系统实现了JVM的数据结构，修改JVM的执行引擎，在执行的过程之中引入许多执行事件，如字节码执行、线程调度事件等等。监测程序通过订阅这些事件就可以分析程序的运行状态，发现程序运行之中的漏洞。并行程序的错误产生与线程之间的字节码交互指令序列密切相关，为了提高检测错误的准确率，系统采用了模型检测的技术，实现了线程调度的功能，能够遍历所有的程序状态空间。系统能够检测死锁、数据竞争的错误，能够监测方法执行序列、调用频度的系统信息，可以分析类中方法、基本块、分支块的覆盖率信息。系统采用了模块化的设计，主要分为四个模块：虚

3、拟机模块，监测模块，通信模块，界面显示模块。实验表明，在中小规模的程序动态监测上，系统发现错误的准确率很高，监测的结果也很精确。关键词：动态监测，事件，死锁检测，数据竞争检测I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofinformationtechnology,Javaismoreandmorewidelyusedinprogramming.Ononehand,itimprovesthedesignqualityandefficiencyofprogramming.Ontheothe

4、rhand,itincreasesthecomplexityofsoftwareandmakesfindingbugsespeciallyinmulti-threadsprogramsmoreandmoredifficult.Dynamicmonitoringhastwoadvantages:highaccuracyanditcanmonitorinreal-timeway,soitisresearchedbymany.DynamicmonitoringbasedontheexecutioneventofJVMcande

5、epintotheinternalvirtualmachineandcangetmucheffectiverun-timeinformation,whichisworthresearch.JVMistheexecutionenvironmentofjavaprograms.Wecangetmuchrun-timeinformationsuchasmethodarea,heap,andjavastackifdeepintoJVM.Thedynamicmonitoringsystemwhichbasedontheexecut

6、ioneventofJVMimplementstheJVMinternaldatastructureandmodifiestheexecutionengineandintroducesmanyeventssuchasbytecodeexecutionduringexecution.Themonitoringprogramcananalysistherun-timestatusandfindbugsbysubscribingtheseevents.Asparallelbugsiscloselyrelatedwiththeb

7、ytecodeexecutionsequencebetweenthreads,inordertopromotetheaccuracyoffindingbugs,themonitoringsystemusesmodecheckingtechnologyandcantraversesalltheprogramstatespaces.Themonitoringsystemcandetectdeadlock,datarace,monitormethodexecutionandanalyzeclasscoverageinforma

8、tion.Themonitoringsystemcanbedividedintofourparts,VMsubsystem,Monitorsubsystem,CommunicationsubsystemandUI.Experimentsdemonstratethatthemonitorsystemcangetgood