Java静态检测工具的简单介绍

13年前
静态检查:静态测试包括代码检查、静态结构分析、代码质量度量等。它可以由人          工进行,充分发挥人的逻辑思维优势,也可以借助软件工具自动进行。          代码检查代码检查包括代码走查、桌面检查、代码审查等,主要检查代码和          设计的一致性, 代码对标准的遵循、可读性,代码的逻辑表达的正确性,代          码结构的合理性等方面;可以发现违背程序编写标准的问题,程序中不安全、          不明确和模糊的部分,找出程序中不可移植部分、违背程序编程风格的问题,          包括变量检查、命名和类型审查、程序逻辑审查、程序语法检查和程序结构          检查等内容。”。看了一系列的静态代码扫描或者叫静态代码分析工具后,          总结对工具的看法:静态代码扫描工具,和编译器的某些功能其实是很相似的,          他们也需要词法分析,语法分析,语意分析...但和编译器不一样的是他们可          以自定义各种各样的复杂的规则去对代码进行分析。    静态检测工具:  
  1. PMD
     1)PMD是一个代码检查工具,它用于分析 Java 源代码,找出潜在的 问题:          1)潜在的bug:空的try/catch/finally/switch语句          2)未使用的代码:未使用的局部变量、参数、私有方法等          3)可选的代码:String/StringBuffer的滥用          4)复杂的表达式:不必须的if语句、可以使用while循环完成的for循环          5)重复的代码:拷贝/粘贴代码意味着拷贝/粘贴bugs         2)PMD特点:         1)与其他分析工具不同的是,PMD通过静态分析获知代码错误。也就是说,在          不运行Java程序的情况下报告错误。         2)PMD附带了许多可以直接使用的规则,利用这些规则可以找出Java源程序的许          多问题         3)用户还可以自己定义规则,检查Java代码是否符合某些特定的编码规范。         3)同时,PMD已经与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规则是可以定制的: 可用的规则并不仅限于内置规则。您可以添加新规则:         可以通过编写 Java 代码并重新编译 PDM,或者更简单些,编写 XPath 表         达式,它会针对每个 Java 类的抽象语法树进行处理。         5)只使用PDM内置规则,PMD 也可以找到你代码中的一些真正问题。某些问题可能        很小,但有些问题则可能很大。PMD 不可能找到每个 bug,你仍然需要做单元测        试和接受测试,在查找已知 bug 时,即使是 PMD 也无法替代一个好的调试器。        但是,PMD 确实可以帮助你发现未知的问题。  
  1. FindBugs
     1)FindBugs是一个开源的静态代码分析工具,基于LGPL开源协议,无需        运行就能对代码进行分析的工具。不注重style及format,注重检测真正        的bug及潜在的性能问题 ,尤其注意了尽可能抑制误检测(false positives)        的发生。以bytecode(*.class、*.jar)为对象进行检查。除了单独动作,还可        以用作Eclipse 的plug-in,以及嵌入Ant作为task之一 进行利用。         2)findbugs自带检测器的介绍:  findbugs自带60余种Bad practice,80余种        Correntness,1种Internationalization,12种Malicious code        vulnerability,27种Multithreaded correntness,23种Performance,        43种Dodgy。         3)Findbugs的一些特点:         1)FindBugs主要着眼于寻找代码中的缺陷,这就与其他类似工具有些区别了,          直接操作类文件(class文件)而不是源代码。         2)FindBugs可以通过命令行、各种构建工具(如Ant、Maven等)、独立的          Swing GUI或是以Eclipse和NetBeans IDE插件的方式来运行。                        3)FindBugs输出结果既可以是XML的,也可以是文本形式的。        4)开发者可以通过多种方式来使用FindBugs,最常见的是在新编写模块的代码          分析以及对现有代码进行更大范围的分析。           5)不注重style及format,注重检测真正的bug及潜在的性能问题,          尤其注意了尽可能抑制误检测(false positives)的发生。            4)FindBugs可检测的bug pattern举例:        检测java programing中容易陷入的bug pattern,equals() 实现时的一般规约违反        Null pointer的参照 ,Method的返回值的check遗漏 ,初始化前field的访问,        Multi-thread的正确性, 同期化处理的矛盾, 无条件的wait(),  Code的脆弱性 ,        可以变更的静态object ,内部数列参照的return等  
  1. Checkstyle
     1)定义: Checkstyle是一款检查Java程序源代码样式的工具。       2)特点:         1)它可以有效的帮助我们检视代码以便更好的遵循代码编写标准,特           别适用于小组开发时彼此间的样式规范和统一。         2)Checkstyle提供了高可配置性,以便适用于各种代码规范,所以           除了使用它提供的几种常见标准之外,你也可以定制自己的标准。         3)Checkstyle提供了支持大多数常见IDE的插件,大部分插件中就含有           最新的Checkstyle,就不用费心再部署一份了。         4)Checkstyle可以检查代码的很多方面,从传统观点看,它主要是用来           检查代码层面的,自从第三版以后,它的内部架构作了重大改变,很多           其它意图的检测加了进来,现在Checkstyle可以检查像类设计的问题,           重复代码,如锁的双重检查的bug模式。       3)CheckStyle的主要流程是:         1)对Java文件进行词法语法分析,生成语法树。         2)载入配置文件(checkstyle-metadata.xml以及自定义的配置文件)           register check事件。         3)按照深度优先遍历对语法树进行解析,按照注册的事件,在到达某些节点           ( AST ) 时进行style检查(AST,A child-Sibling Tree,是语法           树中的某个节点,其类型在TokenTypes类中定义。)       4)我们所说的自定义Style的检查,就是在第二步设定的。         这里牵涉到一个叫com.puppycrawl.tools.checkstyle.api.Check 的类,          我们通常需要重载其中的两个函数: public int[] getDefaultTokens()          public void visitToken(DetailAST ast). 这两个函数的含义为,          在遍历语法树的过程中,每当到达getDefaultTokens函数所返回的AST类型,          程序就进入visitToken进行具体的检查和分析,即,真正的分析检查过程是在          visitToken中实现的。  
  1. Hammurapi
     1)定义: Hammurapi它是一个开源的代码审查/评审(review)工具。它可以帮助改进                Java代码的质量。它可以基于一套设计规范来分析代码库。当它碰到违反规                范的地方,会在报告中标识。就像Checkstyle一样,它与Ant无缝集成并且                由基于XML配置文件来驱动。         2)特点:         1)Hammurapi是用来强制代码设计规范的。         2)Hammurapi是一个遵循设计的工具,提供了自动而且一致的方式来实现设计规范,           因此使代码评审更加有效而轻松。         3)Hammurapi如何工作:           Hammurapi这样的代码分析工具都带有语言分析器。语言分析器是一种输入           语言代码并输出抽象语法树的工具。这个树上的节点代表语言标识。例如,考           虑一下简单的算术表达式:3+4. 语言分析器会解析他成为一个如图5所示的语           法树。在这个树中,节点+代表操作符标识。节点3和4是操作数标识Hammurapi           使用ANTLR(另一个语言识别工具)作为语言分析器。然而ANTLR API是相当底层的。           为改善可用性,Hammurapi使用另一个API,基于ANTLR 的JSEL(Java源程序           工程类库),来访问抽象语法树。 一旦树构建完成,一种树遍历算法就被用来访           问树中每一个节点。每次访问到一个节点,一种回调机制(Visitor模式)被用来           提示相应的检查器。在这些回调方法中,检查器收集相关的信息来确定是否有违反           规范的地方存在。    
  1. Lint4j
     1)定义:Lint4J是一个针对Java的源代码分析工具,它可以对Java源码和字节             码进行静态分析,判断其中是否存在死锁、性能问题或者伸缩性问题。             它可以集成到任何IDE种或构建系统       2)特点:         1)检测代码语法规则         2)潜在的bug         3)检测编码模式对代码可读性及大小的影响         4)检测是否违反EJB规范  
  1. Sonar
     1)定义:代码质量管理工具Sonar提供了设计与架构度量。Sonar 2.0引入了              针对Java应用的设计分析、架构与面向对象的度量,Sonar 2.1可以              检测到未使用的方法以及对不建议使用方法的调用。是一个集成了              CheckStyle,PMD,Findbugs的代码校验规则 ,重复代码发现,              代码测试覆盖率, 代码注释率,及所有的检测率变化追踪的完美              代码质量检查工具。它包含了代码质量检测的七个方面,如下图         2)特点:          1)代码覆盖:通过单元测试,将会显示哪行代码被选中。          2)改善编码规则。          3)搜寻编码规则:按照名字,插件,激活级别和类别进行查询。          4)项目搜寻:按照项目的名字进行查询。          5)对比数据:比较同一张表中的任何测量的趋势。          6)单元测试         3)Sonar2.1:         Sonar还基于Squid引入了一个全新的规则引擎、Sonar解析器既可以处         理源代码,也可以处理字节码,解析器带有内建的规则,可以检测未使用         的私有与保护方法以及客户端对不建议使用的方法的调用。         Squid通过分析应用源代码、Java API和外部程序库         的字节码来决定哪些方法、类和属性是不建议使用的。         Sonar 2.1的新特性:          1)一个全新的“Libraries”页面,显示了项目中所有的程序库和依赖,该特性要求使用             Maven来构建项目。            一旦在Sonar站点的主页上选择了一个项目,该服务就会以            可视化的树形结构展示出项目依赖。此外,还有一个可选的            动态过滤器,可以根据名称过滤程序库以便在应用的依赖间导航。          2)用于搜索程序库使用情况的“Dependencies”页面。比如说,可以           搜索到使用了第三方框架如Commons Logging 1.1的所有项目。          3)可以使用各种插件扩展Sonar的功能。现在有一个全新的           “System Info”页面显示了系统属性、已装插件和Java虚拟机内存            统计信息。该页面还给出了关于Sonar配置和数据库统计的详细信息。          4)一个用于管理已装插件和系统信息的管理控制台。            最新版的Sonar为这些插件引入了一个测试框架和一个客户化的Maven            生命周期管理工具。它还带有一个用于集成项目事件的            Web Service并在项目的size widget中增加了一个新的度量模块。  
  1. JDepend
     1)JDepend一个开放源代码的可以用来评价Java程序质量的优秀工具,         它遍历Java class的文件目录,以Java包(package)为         单位,为每一个包/类自动生成 包的依赖程度,稳定性,可靠度等         的评价报告,根据这些报告,我们可以得到包或类之间的依赖关         系,并分析出包的稳定程度,抽象程度,是否存在循环依耐关系等 。         可以根据JDepend给出的报告数据,分析出我们的包是否是         可靠的,稳定的,健壮的包,是否符合面向对象的设计原则。        2)特点:        1)评价设计质量        2)翻转依赖性        3)支持并行开发和极限编程        4)独立的发布模块        5)识别package的循环依赖        3)Depend生成的Java包的质量评价报告主要包括:            1)Number of Classes and Interfaces:实现类与抽象接口的数目        2)Abstractness (A):包的抽象度。指一个包内包含的抽象类或接口         占整个包中的类的比重。        3)Afferent Couplings (Ca):向心耦合。依赖该包(包含的类)的外          部包(类)的数目(i.e. incoming dependencies),该数值越大,          说明该包的担当的职责越大,也就越稳定。        4)Efferent Couplings (Ce):离心耦合。被该包依赖的外部包的数目         (i.e. outgoing dependencies),该数值越大, 说明该包越不独          立(因为依赖了别的包),也越不稳定。        5)Instability (I):衡量一个包的不稳定程度。I=Ce/(Ce+Ca)。它的值处于          [0,1]之间。I=0时说明包是最稳定的,反之I=1则说明包极不稳定。        6)Distance from the Main Sequence (D): 该指标主要用来评价包的抽象          程度与稳定程度的平衡关系,它可以用二维直线图 A + I = 1 来表示。        7)Package Dependency Cycles:包的循环依赖度。    8.  IBM Checking Tool for Bugs Errors and Mistakes(简称BEAM)      1) 定义:是 IBM 开发的一个静态分析工具,可以用于分析并查找出 C, C++ 和 Java              代码中的一些不容易发现的潜在错误,从而达到提高代码质量的目的。同动态               分析工具和其它静态分析工具相比,它拥有一些可贵的特性。      2)特点:        1)对代码进行语法扫描,通过算法对代码进行检查分析        2)和一些 bug 模式进行比较,最终标明问题区域,输出分析结果        3)使用了额外的定理证明(theorem proving)技术来判断一个潜在的错误是否          是真正的错误,从而减轻了程序员判断错误真伪所需的工作量     9. LDRA Testbed        1)定义:LDRA Testbed为应用软件的确认和验证提供强大的源代码测试和分析功能,             是独特的质量控制工具。 它有助于提高计算机软件必需的可靠性,健壮性和尽             可能的零缺陷,它的使用带来时间、成本和效率上真实的节省,这些都是无法衡             量其价值的。它是强大和完整的集成工具包,使先进的软件分析技术应用在开发生             命周期的关键阶段。      2)LDRA Testbed提供强大的分析功能,用于两个主要的测试领域,静态分析和动态分析。         1)静态分析: 分析代码,并且提供对代码结构的理解。         2)动态分析: 利用源代码的插装版本,使用测试数据执行,在运行时发现软件            缺陷      3) 使用LDRA testbed 的好处         软件开发和测试过程的成本效率分析工具         单元、集成和系统测试的理想工具          贯穿于软件开发的整个生命周期         LDRA Testbed应用于许多不同的领域          过程改进         软件测试         软件维护        LDRA Testbed的优点:         改进软件质量         定位软件缺陷         强制执行工业标准         减少维护费用40%以上         减少开发和测试成本75%以上         通过自动化过程提高员工动力    10.   Yasca     1) 定义:yasca是一个开源静态代码分析工具插件框架, 集成流行的多语言静态分析工            具如findbugs/pmd/jlint/rats/cppcheck,由于插件本身多样故可支持java            c++等语言静态分析.Yasca是一个用来寻找安全漏洞,在程序的源代码中检测代            码质量、性能以及一致性的软件。它集成了其他开源项目,其中包括FindBugs             PMD ,JLint , Cppcheck ,并扫描某些文件类型,以及自定义扫描书面的           Yasca 这是一个命令行工具,与报告中生成的HTML , CSV格式, XML的,的           SQLite ,和其他格式。  
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