如何检查两个 Java 类在语义上是不是相同？

Posted 2023-02-23

【中文标题】如何检查两个 Java 类在语义上是不是相同？

【英文标题】：How can I check if two Java classes are semantically identical?如何检查两个 Java 类在语义上是否相同？

【发布时间】：2018-12-26 22:22:51

【问题描述】：

我需要合并两个类似的大型项目（1000 多个课程）。第二个是第一个的分支，它包含一些特定于国家/地区的行为。这两个项目分歧很大，因为 svn 版本控制处理得非常糟糕。

经常发生两个类在语义上相同的情况。它们的源代码仅在警告、导入语句、某些方法或变量的顺序、代码格式、cmets 等方面有所不同。

有没有办法自动检查两个类在语义上是否相同？

【问题讨论】：

反射：getFields 和 getMethods

检查字节码，即使用一些字节码库读取.class文件并进行比较。如果字节码是等价的，那么这些类是“语义相同的”。

Git diff?? ........

@SamOrozco 这还不够——你可以有相同的方法，但实现不同的事情。

我会成对解析这些项​​目中的 Java 文件，并根据您定义的规则比较 AST。然后检查比较结果，调整规则，重复。但这可能非常困难。

【参考方案1】：

您应该考虑使用Soot 等程序分析工具。 Soot 有一些优秀的 API 可以分析最适合您目的的代码。例如，要检查两个类是否“语义相同”，您可以考虑（1）两个类是否具有相同（或相似的字段）（2）两个类是否具有相同（或相似的方法）。

字段在 Soot 中表示为 SootField。您将在要用于比较的 SootField 对象中拥有所有必要的信息。要检查两种方法的语义相似性，您可以检查它们的控制流图 (CFGs) 是否相似（详细信息在 this guide 的第 5.7 节中）。

关于如何使用烟灰的提示。

如果您的源目录是srcDir，Java Home 是javaHome，类列表是classNames，那么您可以使用以下代码 sn-p 以编程方式在 Soot 工具集中加载您的类。

 String sootClassPath = srcDir + ":" 
            + javaHome + "/jre/lib/rt.jar:"
            +javaHome + "/jre/lib/jce.jar";

    Options.v().set_output_format(Options.output_format_jimple);
    Options.v().set_src_prec(Options.src_prec_java);

    for (String className : classNames)  // // "className" is like a.b.Myclass
        Options.v().classes().add(className);
    

    Options.v().set_keep_line_number(true);
    Options.v().set_allow_phantom_refs(true);
    Scene.v().setSootClassPath(sootClassPath);

    Scene.v().loadBasicClasses();

当你的类被加载后，你可以像下面这样访问一个类：

 SootClass sClass = Scene.v().loadClassAndSupport(className); // "className" is like a.b.Myclass

现在您可以访问sClass 的字段和方法，如下所示：

 Chain<SootField> fieldList =  sClass.getFields(); // import soot.util.Chain;
 List<SootMethod> methods = sClass.getMethods();

您可以迭代方法的CFG，如下所示以获取它的指令列表，

  if (method.isConcrete()) 

     List<Unit> instructionList = new ArrayList<>();

     Body b = method.retrieveActiveBody();
     DirectedGraph g = new ExceptionalUnitGraph(b);
     Iterator gitr = g.iterator();
     while (gitr.hasNext()) 
          Unit unit = (Unit) gitr.next();
          instructionList.add(unit);
     
  

【讨论】：

非常有趣的库和解决方案。我会尽快测试它。非常感谢。

【参考方案2】：

也许首先使用 Architexa 之类的工具将 2 个项目的代码转换为 UML 图。 这可能有助于在系统目标的上下文中识别类的真正功能。 然后可以详细比较可疑的等效类。