本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法。

背景技術(shù)：

目前很多項(xiàng)目，源代碼行數(shù)較多，且為多線程并行執(zhí)行，在此基礎(chǔ)上需要對(duì)源代碼進(jìn)行改動(dòng)的話，就需要查找所需函數(shù)進(jìn)行針對(duì)性的修改，但在源代碼行數(shù)較多的情況下查找某一函數(shù)或分析其代碼構(gòu)架等，都不是件容易的事，主要是通過(guò)人為查閱與分析實(shí)現(xiàn)的，為了幫助工程師對(duì)源代碼進(jìn)行分析，引入一些工具(如gnu編譯器工具鏈)在運(yùn)行源代碼時(shí)獲取運(yùn)行時(shí)堆棧記錄，從運(yùn)行日志中分析并查找出所需函數(shù)，這在一定程度上降低了程序分析的難度。

現(xiàn)有的用于運(yùn)行時(shí)堆棧記錄分析的工具，主要是涉及對(duì)單線程程序分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多線程程序的分析，且只適用于較少量代碼行的分析。現(xiàn)有的對(duì)單線程程序的分析方法，目前常見(jiàn)的是利用開(kāi)源軟件graphviz實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用可視化，提供給工程師一個(gè)直觀的函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖，具體為：先通過(guò)一編譯器工具鏈(如gnu編譯器工具鏈，可通過(guò)一參數(shù)finstrument-function對(duì)源代碼所有函數(shù)調(diào)用形成一個(gè)代理入口)獲取源程序運(yùn)行日志，運(yùn)行日志包括源程序各函數(shù)跟蹤數(shù)據(jù)(函數(shù)地址和運(yùn)行時(shí)堆棧)，再利用一定制的中間代碼(如pvtrace工具)對(duì)函數(shù)跟蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成矩陣格式，再通過(guò)一地址映射工具(如addr2line工具)將獲取到的函數(shù)地址映射成函數(shù)名以便用戶閱讀，最后利用開(kāi)源的graphviz工具對(duì)整個(gè)源程序的函數(shù)調(diào)用關(guān)系進(jìn)行圖形繪制。但實(shí)際運(yùn)用中，這種方法對(duì)日志分析的貢獻(xiàn)有限，當(dāng)涉及多線程程序或超過(guò)二十萬(wàn)行以上的大型項(xiàng)目時(shí)，其數(shù)據(jù)量太大且較為復(fù)雜，無(wú)法提取有效數(shù)據(jù)進(jìn)行突出，工程師分析起來(lái)十分費(fèi)勁。有鑒于此，開(kāi)發(fā)一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法，實(shí)現(xiàn)多線程運(yùn)行數(shù)據(jù)的篩選分析與可視化展示，為工程師提供有效的源程序分析依據(jù)，提高軟件開(kāi)發(fā)效率。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法，包括如下步驟：

步驟1、運(yùn)行源程序，采集所述源程序的線程id和運(yùn)行時(shí)堆棧；

步驟2、根據(jù)所述線程id對(duì)采集到的運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行分離，使得每一線程id對(duì)應(yīng)一個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧；

步驟3、統(tǒng)計(jì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中各函數(shù)的調(diào)用數(shù)據(jù)，所述調(diào)用數(shù)據(jù)包括歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)、調(diào)用深度和調(diào)用跨度；

步驟4、根據(jù)所述歸屬模塊對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中的基礎(chǔ)類函數(shù)進(jìn)行識(shí)別并過(guò)濾；

步驟5、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的調(diào)用次數(shù)值、調(diào)用深度值和調(diào)用跨度值對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧做進(jìn)一步過(guò)濾；

步驟6、對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行可視化展示，得到每一線程對(duì)應(yīng)的函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖，供工程師分析查閱。

進(jìn)一步的，所述線程id通過(guò)一外部程序直接調(diào)用操作系統(tǒng)線程api獲得。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)行時(shí)堆棧是通過(guò)在編譯器添加標(biāo)志，之后通過(guò)代理函數(shù)獲得的。

進(jìn)一步的，所述歸屬模塊包括內(nèi)存分配模塊、文件操作模塊和鎖模塊。

進(jìn)一步的，所述步驟6具體為：通過(guò)提取每一子運(yùn)行時(shí)堆棧中函數(shù)對(duì)應(yīng)的文件名、方法名、目錄、調(diào)用次數(shù)和函數(shù)調(diào)用順序，利用開(kāi)源graphviz軟件繪制需要的函數(shù)調(diào)用分析圖。

進(jìn)一步的，所述函數(shù)調(diào)用分析圖中通過(guò)顏色對(duì)重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，所述重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)為跨度大于一閾值的函數(shù)節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)對(duì)多線程運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行分離，再根據(jù)用戶需要設(shè)置過(guò)濾參數(shù)(歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)值、調(diào)用深度值和調(diào)用跨度值)對(duì)一些不需要顯示的函數(shù)進(jìn)行篩選過(guò)濾，得到過(guò)濾后的各個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧，再對(duì)精簡(jiǎn)后的運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行可視化展現(xiàn)，從而提供給用戶清晰簡(jiǎn)潔的分析圖，便于用戶查閱，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)程序運(yùn)行路徑和熱點(diǎn)的快速定位，有效提升大型軟件項(xiàng)目的研發(fā)效率，縮短軟件工程工期。

附圖說(shuō)明

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法執(zhí)行流程圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的函數(shù)調(diào)用分析圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法，包括如下步驟：

步驟1、運(yùn)行源程序，采集所述源程序的線程id和運(yùn)行時(shí)堆棧，所述線程id通過(guò)一外部程序直接調(diào)用操作系統(tǒng)線程api獲得，所述運(yùn)行時(shí)堆棧是通過(guò)在編譯器(如gnu編譯器)添加標(biāo)志，之后通過(guò)代理函數(shù)獲得的；

步驟2、根據(jù)所述線程id對(duì)采集到的運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行分離，使得每一線程id對(duì)應(yīng)一個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧；

步驟3、統(tǒng)計(jì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中各函數(shù)的調(diào)用數(shù)據(jù)，所述調(diào)用數(shù)據(jù)包括歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)、調(diào)用深度和調(diào)用跨度，所述歸屬模塊包括內(nèi)存分配模塊、文件操作模塊和鎖模塊；

步驟4、根據(jù)所述歸屬模塊對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中的基礎(chǔ)類函數(shù)進(jìn)行識(shí)別并過(guò)濾；

步驟5、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的調(diào)用次數(shù)值、調(diào)用深度值和調(diào)用跨度值對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧做進(jìn)一步過(guò)濾；

步驟6、對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行可視化展示，得到每一線程對(duì)應(yīng)的函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖，供工程師分析查閱，所述步驟6具體為：通過(guò)提取每一子運(yùn)行時(shí)堆棧中函數(shù)對(duì)應(yīng)的文件名、方法名、目錄、調(diào)用次數(shù)和函數(shù)調(diào)用順序，利用開(kāi)源graphviz軟件繪制需要的函數(shù)調(diào)用分析圖，所述函數(shù)調(diào)用分析圖中通過(guò)顏色對(duì)重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，所述重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)為跨度(即所包含的一級(jí)子函數(shù)個(gè)數(shù))大于一閾值的函數(shù)節(jié)點(diǎn)。

下面結(jié)合一具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

采用本發(fā)明一種多線程分析與運(yùn)行可視化方法，對(duì)一包括三個(gè)線程相互切換的源程序進(jìn)行分析，具體步驟如下：

步驟1、運(yùn)行源程序，通過(guò)在編譯器(如gnu編譯器)添加標(biāo)志，之后通過(guò)代理獲得運(yùn)行時(shí)堆棧，并通過(guò)外部程序直接調(diào)用操作系統(tǒng)線程api獲得源程序的線程id，例如本實(shí)施例中，源程序共有4個(gè)線程，即獲得4個(gè)線程id，分別為1個(gè)主線程id(000)和3個(gè)子線程id(001、002和003)；

步驟2、根據(jù)所述線程id對(duì)采集到的運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行分離，使得每一線程id對(duì)應(yīng)一個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧，即該源程序的運(yùn)行時(shí)堆?？煞蛛x成4個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧；

步驟3、統(tǒng)計(jì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中各函數(shù)的調(diào)用數(shù)據(jù)，所述調(diào)用數(shù)據(jù)包括歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)、調(diào)用深度和調(diào)用跨度，所述歸屬模塊主要包括內(nèi)存分配模塊、文件操作模塊和鎖模塊等，頻繁被調(diào)用的系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊；

步驟4、根據(jù)所述歸屬模塊對(duì)每一所述子運(yùn)行時(shí)堆棧中的基礎(chǔ)類函數(shù)進(jìn)行識(shí)別并過(guò)濾，即識(shí)別并過(guò)濾掉內(nèi)存分配模塊、文件操作模塊和鎖模塊等，頻繁被調(diào)用的系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊；

步驟5、根據(jù)預(yù)先設(shè)定的調(diào)用次數(shù)值、調(diào)用深度值和調(diào)用跨度值對(duì)每所述子運(yùn)行時(shí)堆棧做進(jìn)一步過(guò)濾；

步驟6、通過(guò)提取經(jīng)上述兩次過(guò)濾后的每一子運(yùn)行時(shí)堆棧中函數(shù)對(duì)應(yīng)的文件名、方法名、目錄、調(diào)用次數(shù)和函數(shù)調(diào)用順序，利用開(kāi)源graphviz軟件繪制需要的函數(shù)調(diào)用分析圖，例如，將過(guò)濾用的調(diào)用次數(shù)值取100，調(diào)用深度值取4，調(diào)用跨度值取0，則得到如圖2所示的四個(gè)線程的函數(shù)調(diào)用分析圖。在該函數(shù)調(diào)用分析圖中，函數(shù)節(jié)點(diǎn)用文件名、方法名和目錄表示，兩函數(shù)節(jié)點(diǎn)之間的調(diào)用關(guān)系用帶箭頭的線段表示，并通過(guò)在線段上標(biāo)數(shù)字來(lái)直觀識(shí)別調(diào)用順序，以便用戶快速查找定位，其中，所述函數(shù)調(diào)用分析圖還對(duì)重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，所述重要函數(shù)節(jié)點(diǎn)為跨度(即所包含的一級(jí)子函數(shù)個(gè)數(shù))大于一閾值的函數(shù)節(jié)點(diǎn)(一般取6)。

上述歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)、調(diào)用深度和調(diào)用跨度以及步驟6中所述的閾值均可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)整，從而選擇性的隱藏一些不需要顯示或冗余的函數(shù)，以便提供給用戶清晰、重點(diǎn)突出的函數(shù)調(diào)用分析圖，提高工程師后期函數(shù)的定位查詢與分析效率。

本發(fā)明通過(guò)采集多線程運(yùn)行時(shí)堆棧，按線程id對(duì)運(yùn)行時(shí)堆棧進(jìn)行分離，得到多個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧，再根據(jù)用戶需要設(shè)置過(guò)濾參數(shù)(歸屬模塊、調(diào)用次數(shù)值、調(diào)用深度值和調(diào)用跨度值)對(duì)一些不需要顯示的函數(shù)進(jìn)行篩選過(guò)濾，得到過(guò)濾后的各個(gè)子運(yùn)行時(shí)堆棧，再分別過(guò)濾后的對(duì)各個(gè)線程進(jìn)行可視化展現(xiàn)，提供給用戶清晰簡(jiǎn)潔的分析圖，以方便用戶閱讀，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)程序運(yùn)行路徑和熱點(diǎn)的快速定位，有效提升大型軟件項(xiàng)目的研發(fā)效率，縮短軟件工程工期。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。