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++)
  26             visitJavaMethod(repo.loadClass(classname), meths[i]);
  27     }
  28
  29     public void loadField(String classAndMethodName) throws Exception {
  30         String classname = classAndMethodName.substring(0, classAndMethodName.lastIndexOf('.'));
  31         String methodname = classAndMethodName.substring(classAndMethodName.lastIndexOf('.') + 1);
  32         visitJavaClass(repo.loadClass(classname));
  33         Field[] meths = repo.loadClass(classname).getFields();
  34         for(int i=0; i<meths.length; i++)
  35             if (meths[i].getName().equals(methodname))
  36                 visitJavaField(meths[i]);
  37     }
  38
  39
  40     public void loadMethod(String classAndMethodName) throws Exception {
  41         String classname = classAndMethodName.substring(0, classAndMethodName.lastIndexOf('.'));
  42         String methodname = classAndMethodName.substring(classAndMethodName.lastIndexOf('.') + 1);
  43         visitJavaClass(repo.loadClass(classname));
  44         Method[] meths = getMethods(repo.loadClass(classname));
  45         for(int i=0; i<meths.length; i++)
  46             if (meths[i].getName().equals(methodname))
  47                 visitJavaMethod(repo.loadClass(classname), meths[i]);
  48     }
  49     public static void main(String[] s) throws Exception {
  50         int start = 1;
  51         if (s.length >= 3 && s[1].equals("-o")) { outdir = s[2]; start += 2; }
  52         repo = SyntheticRepository.getInstance(new ClassPath(s[0]));
  53
  54         BytecodePruner bcp = new BytecodePruner();
  55         for(int i=start; i<s.length; i++) {
  56             try {
  57                 if (s[i].endsWith(".class")) {
  58                     bcp.visitJavaClass(repo.loadClass(s[i].substring(0, s[i].length() - 6)));
  59                 } else {
  60                     JavaClass cl = repo.loadClass(s[i].substring(0, s[i].lastIndexOf('.')));;
  61                     bcp.visitJavaClass(cl);
  62                     Method[] meths = getMethods(cl);
  63                     for(int j=0; j<meths.length; j++) {
  64                         if (meths[j].getName().equals(s[i].substring(s[i].lastIndexOf('.') + 1)))
  65                             bcp.visitJavaMethod(cl, meths[j]);
  66                     }
  67                 }
  68             } catch (Exception e) {
  69                 System.out.println("WARNING: couldn't load class for " + s[i]);
  70             }
  71         }
  72
  73         System.out.println("\n\n======================================================================\n");
  74
  75         // we call start(), but the VM calls run()...
  76         bcp.loadMethod("java.lang.Thread.run");
  77         bcp.loadAllMethods("java.lang.SecurityContext");
  78         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("java.awt.AWTPermission"));
  79         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.classpath.Configuration"));
  80         bcp.loadAllMethods("java.lang.ThreadDeath");
  81
  82         bcp.loadAllMethods("java.util.Hashtable$HashIterator");
  83         bcp.loadMethod("java.util.SimpleTimeZone.useDaylightTime");
  84         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.gcj.runtime.FinalizerThread"));
  85         bcp.visitJavaClass(repo.loadClass("gnu.gcj.runtime.FirstThread"));
  86
  87         bcp.loadMethod("java.lang.Thread.run");                // we call start(), but the VM calls run()...
  88         bcp.loadMethod("java.lang.ref.Reference.enqueue");     // the GC calls this directly
  89         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.runtime.StringBuffer");    // the compiler emits calls directly to this class
  90
  91         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.protocol.http.Handler");
  92         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.protocol.file.Handler");
  93         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.protocol.core.Handler");
  94         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.protocol.jar.Handler");
  95         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Input_UTF8");      // retrieved via reflection
  96         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Output_UTF8");     // retrieved via reflection
  97         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Input_8859_1");    // retrieved via reflection
  98         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Output_8859_1");   // retrieved via reflection
  99         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Input_ASCII");    // retrieved via reflection
 100         bcp.loadAllMethods("gnu.gcj.convert.Output_ASCII");   // retrieved via reflection
 101
 102         bcp.loadAllMethods("java.util.Date");
 103         bcp.loadAllMethods("java.text.DateFormat");
 104         bcp.loadAllMethods("java.text.NumberFormat");
 105
 106         Method[] meths = getMethods(repo.loadClass("org.ibex.plat.Linux"));
 107         for(int i=0; i<meths.length; i++) {
 108             if (meths[i].getName().equals("main"))
 109                 bcp.visitJavaMethod(repo.loadClass("org.ibex.plat.Linux"), meths[i]);
 110         }
 111         System.out.println();
 112
 113         System.out.println("Dumping...");
 114
 115         StringTokenizer st = new StringTokenizer(s[0], ":");
 116         while(st.hasMoreTokens()) {
 117             ZipFile zf = new ZipFile(st.nextToken());
 118             Enumeration e = zf.entries();
 119             while(e.hasMoreElements()) {
 120                 String ss = ((ZipEntry)e.nextElement()).getName();
 121                 if (!ss.endsWith(".class")) continue;
 122                 ss = ss.substring(0, ss.length() - 6);
 123                 ss = ss.replace('/', '.');
 124                 dump(repo.loadClass(ss));
 125             }
 126         }
 127     }
 128
 129     public BytecodePruner() { }
 130
 131     public static void dump(JavaClass clazz) throws Exception {
 132         if (!dest.contains(clazz)) return;
 133
 134         ConstantPoolGen newcpg = new ConstantPoolGen(clazz.getConstantPool());
 135         ClassGen cg = new ClassGen(clazz);
 136         InstructionFactory factory = new InstructionFactory(cg, newcpg);
 137         cg.setMajor(46);
 138         cg.setMinor(0);
 139         cg.setConstantPool(newcpg);
 140
 141         // we can only prune static fields (to avoid altering object layout, which is hardcoded into
 142         // CNI code), but that's okay since instance fields don't contribute to binary size
 143         Field[] fields = clazz.getFields();
 144         for(int i=0; i<fields.length; i++)
 145             if (!dest.contains(fields[i]) && fields[i].isStatic()) {
 146                 System.out.println("  pruning field " + clazz.getClassName() + "." + fields[i].getName());
 147                 cg.removeField(fields[i]);
 148             }
 149
 150         Method[] methods = getMethods(clazz);
 151         int numMethods = 0;
 152         boolean good = false;
 153         for(int i=0; i<methods.length; i++) {
 154             if (dest.contains(methods[i]) ||
 155                 clazz.getClassName().startsWith("java.io.FileDescriptor")
 156                 || clazz.getClassName().startsWith("gnu.gcj.runtime.")
 157                 || clazz.getClassName().startsWith("java.lang.")
 158                 ) {
 159                 if (!methods[i].getName().equals("<clinit>")) good = true;
 160             } else {
 161                 if (methods[i].getCode() == null) {
 162                     System.out.println("  empty codeblock: " + clazz.getClassName() + "." + methods[i].getName());
 163                 } else {
 164                     System.out.println("  pruning " + clazz.getClassName() + "." + methods[i].getName());
 165                     if (deleteMethods) { cg.removeMethod(methods[i]); continue; }
 166                     MethodGen mg = new MethodGen(methods[i], clazz.getClassName(), newcpg);
 167                     mg.removeExceptions();
 168                     InstructionList il = new InstructionList();
 169                     mg.setInstructionList(il);
 170                     InstructionHandle ih_0 = il.append(factory.createNew("java.lang.UnsatisfiedLinkError"));
 171                     il.append(InstructionConstants.DUP);
 172                     il.append(factory.createInvoke("java.lang.UnsatisfiedLinkError",
 173                                                    "<init>", Type.VOID, Type.NO_ARGS, Constants.INVOKESPECIAL));
 174                     il.append(InstructionConstants.ATHROW);
 175                     mg.setMaxStack();
 176                     mg.setMaxLocals();
 177                     mg.removeExceptions();
 178                     mg.removeLocalVariables();
 179                     mg.removeExceptionHandlers();
 180                     mg.removeLineNumbers();
 181                     cg.replaceMethod(methods[i], mg.getMethod());
 182                     il.dispose();
 183                 }
 184             }
 185         }
 186
 187         new File(outdir + "/" + new File(clazz.getClassName().replace('.', '/')).getParent()).mkdirs();
 188         System.out.println("dumping " + clazz.getClassName());
 189         cg.getJavaClass().dump(outdir + "/" + clazz.getClassName().replace('.', '/') + ".class");
 190     }
 191
 192     public JavaClass sig2class(String sig) throws Exception {
 193         if (sig == null) return null;
 194         while (sig.length() > 0 && (sig.charAt(0) == 'L' || sig.charAt(0) == '[')) {
 195             if (sig.charAt(0) == 'L') sig = sig.substring(1, sig.length() - 1);
 196             else if (sig.charAt(0) == '[') sig = sig.substring(1, sig.length());
 197         }
 198         if (sig.length() <= 1) return null;
 199         if (sig.equals("<null object>")) return null;
 200         if (sig.startsWith("<return address")) return null;
 201         return repo.loadClass(sig);
 202     }
 203     public void load(String sig) throws Exception {
 204         if (sig == null) return;
 205         while (sig.length() > 0 && (sig.charAt(0) == 'L' || sig.charAt(0) == '[')) {
 206             if (sig.charAt(0) == 'L') sig = sig.substring(1, sig.length() - 1);
 207             else if (sig.charAt(0) == '[') sig = sig.substring(1, sig.length());
 208         }
 209         if (sig.length() <= 1) return;
 210         if (sig.equals("<null object>")) return;
 211         if (sig.startsWith("<return address")) return;
 212         visitJavaClass(repo.loadClass(sig));
 213     }
 214     public void load(Type t) throws Exception {
 215         if (t == null) return;
 216         //String sig = t.getSignature();
 217         if (t instanceof ArrayType) load(((ArrayType)t).getElementType());
 218         if (!(t instanceof ObjectType)) return;
 219         load(((ObjectType)t).getClassName());
 220     }
 221
 222     // hashtable of hashsets
 223     public static Hashtable subclasses = new Hashtable();
 224
 225     public String getMethodSignature(Method m, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 226         return m.getName() + m.getSignature();
 227     }
 228
 229     public String getMethodSignature(InvokeInstruction ii, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 230         String sig = "";
 231         Type[] argtypes = ii.getArgumentTypes(cpg);
 232         for(int j=0; j<argtypes.length; j++) sig += argtypes[j].getSignature();
 233         return ii.getMethodName(cpg) + "(" + sig + ")" + ii.getReturnType(cpg).getSignature();
 234     }
 235
 236     public static int level = 0;
 237     public void visitJavaMethod(JavaClass jc, Method method) throws Exception {
 238         visitJavaClass(jc);
 239         if (jc.getClassName().equals("java.util.Date") && method.getName().equals("readObject")) return;
 240         if (jc.getClassName().indexOf("SharedLib") != -1) return;
 241         if (jc.getClassName().indexOf("Datagram") != -1) return;
 242         if (dest.contains(method)) return;
 243
 244         // gcj bug; gcj can't compile this method from a .class file input
 245         //if (jc.getClassName().equals("java.lang.System") && method.getName().equals("runFinalizersOnExit")) return;
 246
 247         // HACK (okay?)
 248         // not inferrable: CNI call to abstract method
 249         if (jc.getClassName().equals("java.util.TimeZone") && method.getName().equals("getDefaultTimeZoneId"))
 250             loadMethod("java.util.SimpleTimeZone.useDaylightTime");
 251
 252         dest.add(method);
 253         level += 2;
 254         for(int i=0; i<level; i++) System.out.print(" ");
 255         ConstantPoolGen cpg = new ConstantPoolGen(method.getConstantPool());
 256         System.out.println(jc.getClassName() + "." + getMethodSignature(method, cpg));
 257         markMethodInSubclasses(jc, method, cpg);
 258         if (method.getCode() == null) { level -= 2; return; }
 259         byte[] code = method.getCode().getCode();
 260         InstructionList il = new InstructionList(code);
 261         Instruction[] instructions = il.getInstructions();
 262         for(int i=0; i<instructions.length; i++){
 263             Instruction instr = instructions[i];
 264             if (instr instanceof LoadClass) load(((LoadClass)instr).getLoadClassType(cpg));
 265             if (instr instanceof CPInstruction) load(((CPInstruction)instr).getType(cpg));
 266             if (instr instanceof TypedInstruction) {
 267                 try { load(((TypedInstruction)instr).getType(cpg)); } catch (Exception e) { /* DELIBERATE */ }
 268             }
 269             if (instr instanceof NEW) {
 270                 for(int j=0; j<level; j++) System.out.print(" ");
 271                 loadMethod(((NEW)instr).getLoadClassType(cpg).getClassName() + ".<init>");
 272             }
 273             if (instr instanceof org.apache.bcel.generic.FieldOrMethod)
 274                 load(((org.apache.bcel.generic.FieldOrMethod)instr).getClassType(cpg));
 275             if (instr instanceof org.apache.bcel.generic.FieldInstruction) {
 276                 load(((org.apache.bcel.generic.FieldInstruction)instr).getFieldType(cpg));
 277                 load(((org.apache.bcel.generic.FieldInstruction)instr).getType(cpg));
 278                 String fieldName = ((org.apache.bcel.generic.FieldInstruction)instr).getFieldName(cpg);
 279                 JavaClass jc2 = repo.loadClass(((ObjectType)((org.apache.bcel.generic.FieldInstruction)instr).
 280                                                 getLoadClassType(cpg)).getClassName());
 281                 Field[] fields = jc2.getFields();
 282                 for(int j=0; j<fields.length; j++) if (fields[j].getName().equals(fieldName)) visitJavaField(fields[j]);
 283             }
 284             if (instr instanceof InvokeInstruction) {
 285                 InvokeInstruction ii = (InvokeInstruction)instr;
 286                 String ii_sig = getMethodSignature(ii, cpg);
 287                 JavaClass c = sig2class(ii.getLoadClassType(cpg).getSignature());
 288                 load(ii.getReturnType(cpg));
 289                 load(ii.getType(cpg));
 290                 Method[] meths = getMethods(c);
 291                 boolean good = false;
 292                 for(int i2=0; i2<meths.length; i2++) {
 293                     if (getMethodSignature(meths[i2], cpg).equals(ii_sig)) {
 294                         visitJavaMethod(c, meths[i2]);
 295                         good = true;
 296                         break;
 297                     }
 298                 }
 299                 if (!good) throw new Exception("couldn't find method " + getMethodSignature(ii, cpg) + " in " + c.getClassName());
 300             }
 301         }
 302         level -= 2;
 303         load(method.getReturnType());
 304         Type[] argtypes = method.getArgumentTypes();
 305         for(int i=0; i<argtypes.length; i++) load(argtypes[i]);
 306         if (method.getExceptionTable() != null) {
 307             String[] exntypes = method.getExceptionTable().getExceptionNames();
 308             for(int i=0; i<exntypes.length; i++) load(exntypes[i]);
 309         }
 310     }
 311
 312     public void visitJavaField(Field field) throws Exception {
 313         if (dest.contains(field)) return;
 314         dest.add(field);
 315         load(field.getType());
 316     }
 317
 318     public void visitJavaClass(JavaClass clazz) throws Exception {
 319         if (dest.contains(clazz)) return;
 320         dest.add(clazz);
 321
 322         ConstantPoolGen cpg = new ConstantPoolGen(clazz.getConstantPool());
 323         String name = clazz.getClassName();
 324         System.out.println(clazz.getClassName() + ".class");
 325
 326         JavaClass superclass = clazz.getSuperClass();
 327         JavaClass[] interfaces = clazz.getAllInterfaces();
 328         for(JavaClass sup = superclass; sup != null; sup = sup.getSuperClass()) {
 329             if (subclasses.get(sup) == null) subclasses.put(sup, new HashSet());
 330             ((HashSet)subclasses.get(sup)).add(clazz);
 331         }
 332         for(int i=0; i<interfaces.length; i++) {
 333             if (subclasses.get(interfaces[i]) == null) subclasses.put(interfaces[i], new HashSet());
 334             ((HashSet)subclasses.get(interfaces[i])).add(clazz);
 335         }
 336
 337         if (clazz.getClassName().startsWith("org.ibex."))
 338             loadAllMethods(clazz.getClassName());
 339
 340         for(JavaClass sup = superclass; sup != null; sup = sup.getSuperClass()) {
 341             visitJavaClass(sup);
 342             remarkMethods(sup, clazz, cpg);
 343         }
 344         for(int i=0; i<interfaces.length; i++) {
 345             visitJavaClass(interfaces[i]);
 346             remarkMethods(interfaces[i], clazz, cpg);
 347         }
 348
 349         Field[] fields = clazz.getFields();
 350         for(int i=0; i<fields.length; i++) {
 351             if (!fields[i].isStatic())
 352                 visitJavaField(fields[i]);
 353         }
 354
 355         Method[] methods = getMethods(clazz);
 356         for(int i=0; i<methods.length; i++) {
 357             if (methods[i].getName().equals("<clinit>")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 358             // only if ctor reachable (?)
 359             if (methods[i].getName().equals("equals")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 360             if (methods[i].getName().equals("hashCode")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 361             if (methods[i].getName().equals("finalize")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 362             if (methods[i].getName().equals("clone")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 363             if (methods[i].getName().equals("toString")) visitJavaMethod(clazz, methods[i]);
 364         }
 365     }
 366
 367     public void markMethodInSubclasses(JavaClass c, Method m, JavaClass subclass, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 368         if (m.isStatic()) return;
 369         String sig = getMethodSignature(m, cpg);
 370         Method[] submethods = getMethods(subclass);
 371         for(int j=0; j<submethods.length; j++)
 372             if (getMethodSignature(submethods[j], cpg).equals(sig))
 373                 visitJavaMethod(subclass, submethods[j]);
 374     }
 375     public void markMethodInSubclasses(JavaClass c, Method m, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 376         if (m.isStatic()) return;
 377         HashSet s = (HashSet)subclasses.get(c);
 378         if (s == null) return;
 379         Object[] subclasses = s.toArray();
 380         for(int i=0; i<subclasses.length; i++) {
 381             JavaClass subclass = (JavaClass)subclasses[i];
 382             if (subclass == c) continue;
 383             for(int j=0; j<level; j++) System.out.print(" ");
 384             System.out.println("  [subclass " + subclass.getClassName() + "]");
 385             markMethodInSubclasses(c, m, subclass, cpg);
 386         }
 387     }
 388
 389     public void remarkMethods(JavaClass c, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 390         Method[] meths =getMethods(c);
 391         for(int j=0; j<meths.length; j++) if (dest.contains(meths[j])) markMethodInSubclasses(c, meths[j], cpg);
 392     }
 393
 394     public void remarkMethods(JavaClass c, JavaClass target, ConstantPoolGen cpg) throws Exception {
 395         Method[] meths = getMethods(c);
 396         for(int j=0; j<meths.length; j++) if (dest.contains(meths[j])) markMethodInSubclasses(c, meths[j], target, cpg);
 397     }
 398
 399     public static Hashtable methodsHashtable = new Hashtable();
 400     public static Method[] getMethods(JavaClass c) {
 401         Method[] ret = (Method[])methodsHashtable.get(c);
 402         if (ret == null) methodsHashtable.put(c, ret = c.getMethods());
 403         return ret;
 404     }
 405
 406 }