当前位置：首页 > news >正文

第3.4节调用链路分析服务开发

news 来源：原创 2025/7/4 2:45:46

3.4.1 什么是Code Call Graph（CCG）

Code Call Graph（CCG）即业务代码中的调用关系图，是通过静态分析手段分析并构建出的一种描述代码间关系的图。根据精度不同，一般分为类级别、方法级别、控制流级别，本文重点在方法级别上。

我们以一段代码进行举例：

class A {public void funA1() {funA2();C c = new C();c.funC1();}public void funA2() {B b = new B();b.funB1();}
}class B {public void funB1() {funB2();}public void funB2() {if (randN(10) < 5) {Logger.log("Hello B2");} else {funB2()}}
}class C {public void funC1() {B b = new B();b.funB2();}
}

如上代码所构建出的方法级别的CCG是这样的：

1，CCG的作用主要有两个：

假设当我们出现一个需求改动到

1，funB1该方法时，我们可以从该图上进行逆向查找，找到所有直接调用或者间接调用该方法的所有方法A2，A1，这个代表对B2的改动，会影响到A2，A1，{B1, A2, A1}即方法B2的代码影响域。

2，在单元测试场景下，如果某个测试用例

testX是针对funC1的测试，那么我们可以从该方法上进行正向查找，找到所有它直接调用或者间接调用的方法B2，这个代表，我的测试用例testX的执行后可以测试到方法C1, B2，{B2, C1}即用例testX的关联代码。

2，CCG的应用场景

除了可以应用在精准测试场景下之外，还能在如下场景应用：

1，app启动或页面启动场景下的性能分析与性能优化：当我们要进行某个场景下的耗时优化时，我们可以从几个核心入口函数如android的下的application.onCreate()，application.onBaseContextAttached()的方法作为起点，查找后续调用方法，获知在整个启动流程里，哪些方法通过什么方式被执行了，帮助判断这种执行是否是启动场景下必须执行的任务。

2，组件化解耦：当我们需要判断两个组件间的耦合关系时，我们可以以其中一个组件中的方法作为起点，查找调用链上是否有另一个组件的方法，来寻找两个组件间的详细耦合关系，帮助后续进行解耦。相比传统静态分析方案，CCG可以更准确高效的查找出非直接依赖的隐性耦合。

3.4.2. CCG构建业界方案一览

目前业界有一部分相对完成度比较高的开源callgraph或者AST生成方案：

Android/Java

1，soot/wala等静态代码分析框架：GitHub - soot-oss/soot: Soot - A Java optimization framework，soot是比较完善的静态代码分析框架，从能力设计上都符合我们的需求，但是soot本身是一个通用性框架，没有专门为call graph场景去设计，比如匿名内部类，Runnable/Callable/Thread等线程类，lambda表达式，Stream调用，泛型处理等等，这些都需要我们去对soot做定制才能达到我们的需求。此外仅针对callgraph生成场景，soot设计是过复杂的，导致对于百万级方法节点的处理性能并不足够好。

2，java-all-call-graph： GitHub - Adrninistrator/java-all-call-graph: Generate all call graph for Java Code.，这个项目是一个比较简单的基于class字节码分析生成callgraph的方案，解决了soot的各种缺失能力，同时在处理性能上要优于soot。但是仍然存在一定缺陷，比如无法支持使用Redux框架进行开发的代码，反射，广播等场景。

iOS/Objc-c, swift

1，Drafter： GitHub - L-Zephyr/Drafter: 在iOS项目中自动生成类图和方法调用图 - Generate call graph in iOS project，Drafter是一个简单的语法+词法分析器，由于不带语义信息，只能支持单个类下的call graph生成，不符合我们的需求。

2，libTooling：官方工具，独立AST生成工具，libTooling可以生成一个完整的带语义分析的AST，我们可以基于该AST来生成所需的call graph，但是libTooling的性能非常差（需要为每个文件或者模块生成编译参数，并且无法应用各种编译优化），在全量情况下快手app的call graph生成耗时达到数小时，增量情况下一个500行文件的生成耗时达到几十秒，对于大型mr无法承受。

3，Clang Plugin：官方工具，集成进编译流程中的AST生成插件，clang plugin方案通过集成在编译流程里，目标产物为语义AST，由于可集成在编译流程中，我们可以复用包括gundum在内的各种编译优化手段，在增量情况下每个文件的生成耗时可以降到秒级，全量情况下为十几分钟。但是clang plugin只能支持oc代码，并且我们无法直接将打包集群的编译环境替换掉，因此我们需要在clang plugin基础上搞定swift/c++/c的支持，以及跨语言构建问题。同样的，我们还需要支持泛型、代理、redux、广播、KVO、oc runtime等特殊场景。

3.4.3 现在的CCG整体架构

CCG服务提供了Android,IOS调用钏的生成，序列化保存，查询等相关功能，以及对git diff获取diff函数的相关功能和接口。

3.4.4 . 流水线上CCG服务构建与更新流程

随着代码的改动，CCG需要同步更新，因此CCG服务需要与流水线深度关联。CCG服务主要分为3个阶段：

1，全量构建阶段

CCG全量构建基于定时触发，每隔固定时间（目前为24小时），CCG服务平台会触发一次双端全源码包构建请求，完成一次全量CCG构建，流程如下

如前文提到，CCG构建时需要使用特定jenkins脚本构建相关产物，获得产物后通过相关分析脚本得到完整版CCG：

生成出的完整版本CCG大概长上面这个样子，每个节点代表一个方法，我们需要存储该方法本身信息，其所属函数、参数列表，指向的前序与后序方法节点。对于一个超大型应用而言，我们可能有几百万个方法节点，这种存储方式最后得到的CCG产物十分庞大，内存占用达到几GB，显然这对内存、磁盘甚至CPU都是很大的负担（一个CCG服务器上需要同时维护多份CCG）。

因此我们在构建出全量CCG后，引入了CCG压缩流程，压缩后的CCG会被分成两部分：CCG-Node Map，CCG-Meta DB。压缩后的每个节点上只存储了该Node的hash值，并以此hash值作为key，构建meta DB，存储详细信息。在后续查询时，我们从Node Map中拿到对应的hash list后再从数据库中做一次sql查询，即可得到完整信息。这种方案也有利于获取扩展更多的节点信息，比如我们要增加线上用户热度图（见5.5）信息时，只需要在meta DB中插入即可。

全量构建完成的CCG我们称之为Base CCG，会以commitID作为版本号进行持久化。

2. 更新阶段

由于每个mr提交后都会改变局部CCG，因此我们需要引入实时CCG更新方案。我们选择引入git webhook监听所有mr merge操作，当一个mr合并入主分支后（dev分支），会触发CCG更新机制。整个更新机制分成两种平台，四种场景：

Android（复用产物分析）

场景1. 如果mr有新增/更新/删除单元测试case，一定会触发单元测试节点，此时我们根据mr diff与已经打好的单元测试包做一次增量分析，得到增量CCG

场景2. 如果mr没有相关单元测试case改动，我们根据mr diff与已经打好的编译检查包做一次增量分析，得到增量CCG

场景3. 如果因为各种原因没有匹配的编译检查包，我们需要触发一次jenkins debug包打包，再结合mr diff进行增量分析，得到增量CCG

iOS（无法使用产物结果，需要重新进行语义AST分析）

场景1. iOS场景下，在mr merge触发后，会直接触发jenkins打包服务，构建语义AST，与全量构建场景不同的是，这种场景下只会触发增量编译，因此语义AST构建只针对mr diff中的增量文件进行触发（目前主站增量编译是pod级缓存，AST构建也是pod级，当文件级缓存上线后，AST构建也将变成文件级）。

增量更新的CCG我们称之为Diff CCG，以mrId + 最新commitId作为索引值持久化，该CCG唯一绑定某个版本的Base CCG（取决于基于哪个base版本进行的diff），并存储指向对应版本的Base CCG的文件指针。

Diff CCG寻找绑定Base CCG的算法可以简化描述为：从提交mr对应的开发分支上向前寻找到最近的与dev分支的共同祖先节点，以这个节点commitId作为基准值，再向前寻找最邻近的关联有Base CCG的commitId，该Base CCG即目标CCG。

Question1. 为什么可以使用开发分支上的编译产物获取增量CCG并合入dev分支后的CCG？

事实上CCG的merge操作和git代码的merge操作是类似的，由于开发分支合并入dev分支时，代码层面一定不存在冲突，因此我们可以保证CCG merge时也不存在冲突。

另一方面对于代码层面的merge，最终可以归类为三种情况：add method，change method，delete method。这几种情况，反应到CCG上对应于添加一个方法节点，修改某个方法节点的出边，删除一个方法节点，可以实现一一对应。

因此我们在开发分支上获得增量CCG可以与当前mr的diff代码保证一一对应，merge进主干分支的CCG上时也等价于mr merge进主干分支。

Question2. 如果CCG更新太慢，后续mr所基于的dev分支代码已经领先于最新CCG会出现什么后果？

由于指向dev分支的merge操作是保证原子时序性的（不会出现两个merge操作并发执行），因此我们对于git merge的webhook也是时序性，在CCG更新操作上我们采用了同步非阻塞设计，即当出现一次merge操作后，我们触发更新操作，该更新操作会被push到执行队列中并立刻返回，执行队列是一个顺序的任务队列，保证前一个更新任务完全完成后，后一个才会执行。

当出现一个查询任务时，如果该查询任务所基于dev分支节点的CCG还未更新完成，为了避免阻塞等待，我们会使用最邻近CCG进行查询，这会带来一定程度的误差（事实上这种误差可以忽略，大多数情况下不会存在两个mr在很短的时间内去更新同一个功能模块）。

3，查询阶段

用户提交mr后，会通过流水线触发代码影响域查询服务，输入为mr diff文件，输出为受影响的方法list，以及相关权重信息。

查询可以分为两个阶段：
mr diff分析找到所有改动方法

根据改动方法，在CCG上找到所有受影响的方法

MR Diff分析

MR分析阶段，我们会根据mr diff信息使用前置分析器找到变动方法，为了确保分析性能（MR分析阶段需要足够快，否则会影响整个流水线的执行速度），我们引入/自研了高性能的词法语法分析器作为我们的前置分析器，可以非常快的构建出一棵不带语义信息的AST。关于前置分析器的具体实现细节可见3.4、3.5节。

CCG查询阶段

拿到变动方法列表后，我们还无法直接进行查询，因为在CCG平台上存储的是一系列Base CCG和Diff CCG，我们需要找到并构建出我们的mr所匹配的CCG。

考虑如下的一个Git分支模型：

我们从Dev分支拉出Task分支后，当我们第一次提交mr到流水线上时（图中create MR），我们的CCG服务会基于该mr的最新commit（红色分支第二个节点）向前寻找最近一次checkout/merge/rebase Dev分支的节点（绿色第二个节点），找到该节点后，向CCG持久化服务中搜索对应的CCG图，此时我们找到了MR1-1 CCG，这是一个Diff CCG，该Diff CCG中存储了它依赖的Base CCG指针，然后对这两个CCG进行一次merge操作，即得到了我们想要的CCG（即CCG v1），在该图上即可进行后续的查询服务。当我们后续有新的commit提交到MR上时，重复上述操作即可获得新的CCG版本。

在具体查询上，我们根据变动类型将查询分为三类：

新增方法：新增方法不会影响其它方法，并且在没有匹配的新增case时，该新增方法也不会存在关联存量用例，而对于新增用例的场景，这些用例无论怎么样都会直接推荐，因此在CCG阶段直接忽略新增方法
删除方法：删除方法不会影响其它方法，也不会对测试产生影响，直接忽略
变更方法：变更方法是我们唯一需要进行查询的场景，我们以变更方法作为起始节点，向前追溯该方法的所有前序节点，即可获得对应变更方法的代码影响域，为了提供更多信息，我们会引入更多的权重信息来辅助后续的推荐策略，在第五章中会作详述。

至此整个CCG服务完成，作为一个单独的服务，为整个精准测试平台提供调用链路查询和分析相关功能。