src/org/ibex/util/BytecodePruner.java

   1 package org.ibex.util;
   2 import java.util.*;
   3 import java.io.*;
   4 import java.util.zip.*;
   5 import org.apache.bcel.*;
   6 import org.apache.bcel.generic.*;
   7 import org.apache.bcel.classfile.*;
   8 import org.apache.bcel.util.*;
   9
  10 // Field pruning
  11 public class BytecodePruner {
  12
  13     public static final boolean deleteMethods = false;
  14
  15     // FIXME
  16     public static SyntheticRepository repo = null;
  17
  18     public static HashSet dest = new HashSet();
  19
  20     public static String outdir = ".";
  21
  22     public void loadAllMethods(String classname) throws Exception {
  23         visitJavaClass(repo.loadClass(classname));
  24         Method[] meths = getMethods(repo.loadClass(classname));
  25         for(int i=0; i<meths.length; i++) visitJavaMethod(repo.loadClass(classname), meths[i]);
  26     }
  27
  28     public void loadField(String classAndMethodName) throws Exception {
  29         String classname = classAndMethodName.substring(0, classAndMethodName.lastIndexOf('.'));
  30         String methodname = classAndMethodName.substring(classAndMethodName.lastIndexOf('.') + 1);
  31         visitJavaClass(repo.loadClass(classname));
  32         Field[] meths = repo.loadClass(classname).getFields();
  33         for(int i=0; i<meths.length; i++)
  34             if (meths[i].getName().equals(methodname))
  35                 visitJavaField(meths[i]);
  36     }
  37
  38
  39     public void loadMethod(String classAndMethodName) throws Exception {
  40         String classname = classAndMethodName.substring(0, classAndMethodName.lastIndexOf('.'));
  41         String methodname = classAndMethodName.substring(classAndMethodName.lastIndexOf('.') + 1);
  42         visitJavaClass(repo.loadClass(classname));
  43         Method[] meths = getMethods(repo.loadClass(classname));
  44         for(int i=0; i<meths.length; i++)
  45             if (meths[i].getName().equals(methodname))
  46                 visitJavaMethod(repo.loadClass(classname), meths[i]);
  47     }
  48     public static void main(String[] s) throws Exception {
  49         int start = 1;
  50         if (s.length >= 3 && s[1].equals("-o")) { outdir = s[2]; start += 2; }
  51         repo = SyntheticRepository.getInstance(new ClassPath(s[0]));
  52
  53         BytecodePruner bcp = new BytecodePruner();
  54         for(int i=start; i<s.length; i++) {
  55             try {
  56                 if (s[i].endsWith(".class")) {
  57                     bcp.visitJavaClass(repo.loadClass(s[i].substring(0, s[i].length() - 6)));
  58                 } else {
  59                     JavaClass cl = repo.loadClass(s[i].substring(0, s[i].lastIndexOf('.')));;
  60                     bcp.visitJavaClass(cl);
  61                     Method[] meths = getMethods(cl);
  62                     for(int j=0; j<meths.length; j++) {
  63                         if (meths[j].getName().equals(s[i].substring(s[i].lastIndexOf('.') + 1)))
  64                             bcp.visitJavaMethod(cl, meths[j]);
  65                     }
  66                 }
  67             } catch (Exception e) {
  68                 System.out.println("WARNING: couldn't load class for " + s[i]);
  69             }
  70         }
  71
  72         System.out.println("\n\n======================================================================\n");
  73
  74         // we call start(), but the VM calls run()...
  75         bcp.loadMethod("java.lang.Thread.run");
  76         bcp.loadAllMethods("java.lang.SecurityContext");
  77         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("java.awt.AWTPermission"));
  78         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.classpath.Configuration"));
  79         bcp.loadAllMethods("java.lang.ThreadDeath");
  80
  81         bcp.loadAllMethods("java.util.Hashtable$HashIterator");
  82         bcp.loadMethod("java.util.SimpleTimeZone.useDaylightTime");
  83         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.gcj.runtime.FinalizerThread"));
  84         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.gcj.runtime.FirstThread"));
  85
  86         bcp.loadMethod("java.lang.Thread.run");                // we call start(), but the VM calls run()...
  87         bcp.loadMethod("java.lang.ref.Reference.enqueue");     // the GC calls this directly
  88         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.runtime.StringBuffer");    // the compiler emits calls directly to this class
  89
  90         bcp.loadAllMethods("java.util.Date");
  91         bcp.loadAllMethods("java.text.DateFormat");
  92         bcp.loadAllMethods("java.text.NumberFormat");
  93
  94         Method[] meths = getMethods(repo.loadClass("org.ibex.plat.Linux"));
  95         for(int i=0; i<meths.length; i++) {
  96             if (meths[i].getName().equals("main"))
  97                 bcp.visitJavaMethod(repo.loadClass("org.ibex.plat.Linux"), meths[i]);
  98         }
  99         System.out.println();
 100
 101         System.out.println("Dumping...");
 102
 103         StringTokenizer st = new StringTokenizer(s[0], ":");
 104         while(st.hasMoreTokens()) {
 105             ZipFile zf = new ZipFile(st.nextToken());
 106             Enumeration e = zf.entries();
 107             while(e.hasMoreElements()) {
 108                 String ss = ((ZipEntry)e.nextElement()).getName();
 109                 if (!ss.endsWith(".class")) continue;
 110                 ss = ss.substring(0, ss.length() - 6);
 111                 ss = ss.replace('/', '.');
 112                 dump(repo.loadClass(ss));
 113             }
 114         }
 115     }
 116
 117     public BytecodePruner() { }
 118
 119     public static void dump(JavaClass clazz) throws Exception {
 120         if (!dest.contains(clazz)) return;
 121
 122         ConstantPoolGen newcpg = new ConstantPoolGen(clazz.getConstantPool());
 123         ClassGen cg = new ClassGen(clazz);
 124         InstructionFactory factory = new InstructionFactory(cg, newcpg);
 125         cg.setMajor(46);
 126         cg.setMinor(0);
 127         cg.setConstantPool(newcpg);
 128         Field[] fields = clazz.getFields();
 129         for(int i=0; i<fields.length; i++)
 130             if (!dest.contains(fields[i]) && false) {
 131                 System.out.println("  pruning " + clazz.getClassName() + "." + fields[i].getName());
 132                 cg.removeField(fields[i]);
 133             }
 134
 135         Method[] methods = getMethods(clazz);
 136         int numMethods = 0;
 137         boolean good = false;
 138         for(int i=0; i<methods.length; i++) {
 139             if (dest.contains(methods[i]) ||
 140                 clazz.getClassName().startsWith("java.io.FileDescriptor")
 141                 || clazz.getClassName().startsWith("gnu.gcj.runtime.")
 142                 || clazz.getClassName().startsWith("java.lang.")
 143                 ) {
 144                 if (!methods[i].getName().equals("<clinit>")) good = true;
 145             } else {
 146                 if (methods[i].getCode() == null) {
 147                     System.out.println("  empty codeblock: " + clazz.getClassName() + "." + methods[i].getName());
 148                 } else {
 149                     System.out.println("  pruning " + clazz.getClassName() + "." + methods[i].getName());
 150                     if (deleteMethods) { cg.removeMethod(methods[i]); continue; }
 151                     MethodGen mg = new MethodGen(methods[i], clazz.getClassName(), newcpg);
 152                     mg.removeExceptions();
 153                     InstructionList il = new InstructionList();
 154                     mg.setInstructionList(il);
 155                     InstructionHandle ih_0 = il.append(factory.createNew("java.lang.UnsatisfiedLinkError"));
 156                     il.append(InstructionConstants.DUP);
 157                     il.append(factory.createInvoke("java.lang.UnsatisfiedLinkError",
 158                                                    "<init>", Type.VOID, Type.NO_ARGS, Constants.INVOKESPECIAL));
 159                     il.append(InstructionConstants.ATHROW);
 160                     mg.setMaxStack();
 161                     mg.setMaxLocals();
 162                     mg.removeExceptions();
 163                     mg.removeLocalVariables();
 164                     mg.removeExceptionHandlers();
 165                     mg.removeLineNumbers();
 166                     cg.replaceMethod(methods[i], mg.getMethod());
 167                     il.dispose();
 168                 }
 169             }
 170         }
 171
 172         new File(outdir + "/" + new File(clazz.getClassName().replace('.', '/')).getParent()).mkdirs();
 173         System.out.println("dumping " + clazz.getClassName());
 174         cg.getJavaClass().dump(outdir + "/" + clazz.getClassName().replace('.', '/') + ".class");
 175     }
 176
 177     public JavaClass sig2class(String sig) throws Exception {
 178         if (sig == null) return null;
 179         while (sig.length() > 0 && (sig.charAt(0) == 'L' || sig.charAt(0) == '[')) {
 180             if (sig.charAt(0) == 'L') sig = sig.substring(1, sig.length() - 1);
 181             else if (sig.charAt(0) == '[') sig = sig.substring(1, sig.length());
 182         }
 183         if (sig.length() <= 1) return null;
 184         if (sig.equals("<null object>")) return null;
 185         if (sig.startsWith("<return address")) return null;
 186         return repo.loadClass(sig);
 187     }
 188     public void load(String sig) throws Exception {
 189         if (sig == null) return;
 190         while (sig.length() > 0 && (sig.charAt(0) == 'L' || sig.charAt(0) == '[')) {
 191             if (sig.charAt(0) == 'L') sig = sig.substring(1, sig.length() - 1);
 192             else if (sig.charAt(0) == '[') sig = sig.substring(1, sig.length());
 193         }
 194         if (sig.length() <= 1) return;
 195         if (sig.equals("<null object>")) return;
 196         if (sig.startsWith("<return address")) return;
 197         visitJavaClass(repo.loadClass(sig));
 198     }
 199     public void load(Type t) throws Exception {
 200         if (t == null) return;
 201         //String sig = t.getSignature();
 202         if (t instanceof ArrayType) load(((ArrayType)t).getElementType());
 203         if (!(t instanceof ObjectType)) return;
 204         load(((ObjectType)t).getClassName());
 205     }
 206
 207     // hashtable of hashsets
 208     public static Hashtable subclasses = new Hashtable();
 209
 210     public String getMethodSignature(Method m, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 211         return m.getName() + m.getSignature();
 212     }
 213
 214     public String getMethodSignature(InvokeInstruction ii, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 215         String sig = "";
 216         Type[] argtypes = ii.getArgumentTypes(cpg);
 217         for(int j=0; j<argtypes.length; j++) sig += argtypes[j].getSignature();
 218         return ii.getMethodName(cpg) + "(" + sig + ")" + ii.getReturnType(cpg).getSignature();
 219     }
 220
 221     public static int level = 0;
 222     public void visitJavaMethod(JavaClass jc, Method method) throws Exception {
 223         visitJavaClass(jc);
 224         if (jc.getClassName().equals("java.util.Date") && method.getName().equals("readObject")) return;
 225         if (jc.getClassName().indexOf("SharedLib") != -1) return;
 226         if (jc.getClassName().indexOf("Datagram") != -1) return;
 227         if (dest.contains(method)) return;
 228
 229         // gcj bug; gcj can't compile this method from a .class file input
 230         //if (jc.getClassName().equals("java.lang.System") && method.getName().equals("runFinalizersOnExit")) return;
 231
 232         dest.add(method);
 233         level += 2;
 234         for(int i=0; i<level; i++) System.out.print(" ");
 235         ConstantPoolGen cpg = new ConstantPoolGen(method.getConstantPool());
 236         System.out.println(jc.getClassName() + "." + getMethodSignature(method, cpg));
 237         markMethodInSubclasses(jc, method, cpg);
 238         if (method.getCode() == null) { level -= 2; return; }
 239         byte[] code = method.getCode().getCode();
 240         InstructionList il = new InstructionList(code);
 241         Instruction[] instructions = il.getInstructions();
 242         for(int i=0; i<instructions.length; i++){
 243             Instruction instr = instructions[i];
 244             if (instr instanceof LoadClass) load(((LoadClass)instr).getLoadClassType(cpg));
 245             if (instr instanceof CPInstruction) load(((CPInstruction)instr).getType(cpg));
 246             if (instr instanceof InvokeInstruction) {
 247                 InvokeInstruction ii = (InvokeInstruction)instr;
 248                 String ii_sig = getMethodSignature(ii, cpg);
 249                 JavaClass c = sig2class(ii.getLoadClassType(cpg).getSignature());
 250                 load(ii.getReturnType(cpg));
 251                 load(ii.getType(cpg));
 252                 Method[] meths = getMethods(c);
 253                 boolean good = false;
 254                 for(int i2=0; i2<meths.length; i2++) {
 255                     if (getMethodSignature(meths[i2], cpg).equals(ii_sig)) {
 256                         visitJavaMethod(c, meths[i2]);
 257                         good = true;
 258                         break;
 259                     }
 260                 }
 261                 if (!good) throw new Exception("couldn't find method " + getMethodSignature(ii, cpg) + " in " + c.getClassName());
 262             }
 263         }
 264         level -= 2;
 265         load(method.getReturnType());
 266         Type[] argtypes = method.getArgumentTypes();
 267         for(int i=0; i<argtypes.length; i++) load(argtypes[i]);
 268         if (method.getExceptionTable() != null) {
 269             String[] exntypes = method.getExceptionTable().getExceptionNames();
 270             for(int i=0; i<exntypes.length; i++) load(exntypes[i]);
 271         }
 272     }
 273
 274     public void visitJavaField(Field field) throws Exception {
 275         if (dest.contains(field)) return;
 276         dest.add(field);
 277         load(field.getType());
 278     }
 279
 280     public void visitJavaClass(JavaClass clazz) throws Exception {
 281         if (dest.contains(clazz)) return;
 282         dest.add(clazz);
 283
 284         ConstantPoolGen cpg = new ConstantPoolGen(clazz.getConstantPool());
 285         String name = clazz.getClassName();
 286         System.out.println(clazz.getClassName() + ".class");
 287
 288         JavaClass superclass = clazz.getSuperClass();
 289         JavaClass[] interfaces = clazz.getAllInterfaces();
 290         for(JavaClass sup = superclass; sup != null; sup = sup.getSuperClass()) {
 291             if (subclasses.get(sup) == null) subclasses.put(sup, new HashSet());
 292             ((HashSet)subclasses.get(sup)).add(clazz);
 293         }
 294         for(int i=0; i<interfaces.length; i++) {
 295             if (subclasses.get(interfaces[i]) == null) subclasses.put(interfaces[i], new HashSet());
 296             ((HashSet)subclasses.get(interfaces[i])).add(clazz);
 297         }
 298
 299         if (clazz.getClassName().startsWith("org.ibex."))
 300             loadAllMethods(clazz.getClassName());
 301
 302         for(JavaClass sup = superclass; sup != null; sup = sup.getSuperClass()) {
 303             visitJavaClass(sup);
 304             remarkMethods(sup, clazz, cpg);
 305         }
 306         for(int i=0; i<interfaces.length; i++) {
 307             visitJavaClass(interfaces[i]);
 308             remarkMethods(interfaces[i], clazz, cpg);
 309         }
 310
 311         Field[] fields = clazz.getFields();
 312         Method[] methods = getMethods(clazz);
 313         for(int i=0; i<fields.length; i++) visitJavaField(fields[i]);
 314         for(int i=0; i<methods.length; i++) {
 315             if (methods[i].getName().equals("<clinit>")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 316
 317             // only if ctor reachable (?)
 318             if (methods[i].getName().equals("equals")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 319             if (methods[i].getName().equals("hashCode")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 320             if (methods[i].getName().equals("finalize")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 321             if (methods[i].getName().equals("clone")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 322             if (methods[i].getName().equals("toString")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 323         }
 324     }
 325
 326     public void markMethodInSubclasses(JavaClass c, Method m, JavaClass subclass, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 327         if (m.isStatic()) return;
 328         String sig = getMethodSignature(m, cpg);
 329         Method[] submethods = getMethods(subclass);
 330         for(int j=0; j<submethods.length; j++)
 331             if (getMethodSignature(submethods[j], cpg).equals(sig))
 332                 visitJavaMethod(subclass, submethods[j]);
 333     }
 334     public void markMethodInSubclasses(JavaClass c, Method m, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 335         if (m.isStatic()) return;
 336         HashSet s = (HashSet)subclasses.get(c);
 337         if (s == null) return;
 338         Object[] subclasses = s.toArray();
 339         for(int i=0; i<subclasses.length; i++) {
 340             JavaClass subclass = (JavaClass)subclasses[i];
 341             if (subclass == c) continue;
 342             for(int j=0; j<level; j++) System.out.print(" ");
 343             System.out.println("  [subclass " + subclass.getClassName() + "]");
 344             markMethodInSubclasses(c, m, subclass, cpg);
 345         }
 346     }
 347
 348     public void remarkMethods(JavaClass c, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 349         Method[] meths =getMethods(c);
 350         for(int j=0; j<meths.length; j++) if (dest.contains(meths[j])) markMethodInSubclasses(c, meths[j], cpg);
 351     }
 352
 353     public void remarkMethods(JavaClass c, JavaClass target, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 354         Method[] meths = getMethods(c);
 355         for(int j=0; j<meths.length; j++) if (dest.contains(meths[j])) markMethodInSubclasses(c, meths[j], target, cpg);
 356     }
 357
 358     public static Hashtable methodsHashtable = new Hashtable();
 359     public static Method[] getMethods(JavaClass c) {
 360         Method[] ret = (Method[])methodsHashtable.get(c);
 361         if (ret == null) methodsHashtable.put(c, ret = c.getMethods());
 362         return ret;
 363     }
 364
 365 }