深入源码P3C-PMD：rule (4)

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  • 系列文章目录
  • rule 的应用
    • 类别 rule
  • rule 自定义
    • XML rule 定义
    • Tree 漫游
    • 错误报告
    • 生命周期
  • designer

rule相关的代码在每个子 module 的 rule 文件夹。而且也以一些 ruleset 为范围分了文件夹，如下图所示：

在这里插入图片描述
对每个 rule 来说，定义检测规则并抛出错误，报错方法：addViolation

在这里插入图片描述
对应的 rule 相关 message 在 xml 中定义：
在这里插入图片描述
这里和 spotbugs 是一个思路，message 做 rule 代码与 xml 隔离，配置大于编码。rule 使用引擎调用，并利用 visitor 模式做行为与数据的解耦。整体思路是一脉相承的。

rule 的应用

首先，遍历规则集合rules中的每个规则rule。

  • 检查当前语言版本的规则是否适用于当前的索引。如果不符合，则跳过该规则，不尝试应用它。
  • 创建一个RuleContext对象ctx，用于存储规则应用时的上下文信息。
  • 调用规则的start方法，开始应用规则。
  • 使用TimedOperation对象rcto记录规则应用的时间。
  • 获取规则的目标选择器的访问节点。
  • 遍历目标选择器的访问节点，对每个节点应用规则。
  • 记录应用规则的节点数量。
  • 在应用规则的过程中，捕获并处理可能的运行时异常和栈溢出异常。
  • 在应用规则之后，关闭规则应用的时间记录。
  • 调用规则的end方法，表示规则应用完成。
private void applyOnIndex(TreeIndex idx, Collection<? extends Rule> rules, FileAnalysisListener listener) {for (Rule rule : rules) {if (!RuleSet.applies(rule, currentLangVer)) {continue; // No point in even trying to apply the rule}RuleContext ctx = RuleContext.create(listener, rule);rule.start(ctx);try (TimedOperation rcto = TimeTracker.startOperation(TimedOperationCategory.RULE, rule.getName())) {int nodeCounter = 0;Iterator<? extends Node> targets = rule.getTargetSelector().getVisitedNodes(idx);while (targets.hasNext()) {Node node = targets.next();try {nodeCounter++;rule.apply(node, ctx);} catch (RuntimeException e) {reportOrRethrow(listener, rule, node, AssertionUtil.contexted(e), true);} catch (StackOverflowError e) {reportOrRethrow(listener, rule, node, AssertionUtil.contexted(e), SystemProps.isErrorRecoveryMode());} catch (AssertionError e) {reportOrRethrow(listener, rule, node, AssertionUtil.contexted(e), SystemProps.isErrorRecoveryMode());}}rcto.close(nodeCounter);} finally {rule.end(ctx);}}}

类别 rule

和 spotbugs 的能到某些行等的不同，AST 的建立是以元数据为中心，
visit 的类型有如下这些，共 122 个类别：

 public default R visitJavaNode(JavaNode node, P data) { return visitNode(node, data); }default R visit(ASTCompilationUnit node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTPackageDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTImportDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModifierList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTClassOrInterfaceDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTExtendsList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTImplementsList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTPermitsList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTEnumDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTEnumBody node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTEnumConstant node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTRecordDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTRecordComponentList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTRecordComponent node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTRecordBody node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTCompactConstructorDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTypeParameters node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTypeParameter node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTClassOrInterfaceBody node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTEmptyDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTFieldDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTVariableDeclarator node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTVariableDeclaratorId node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTReceiverParameter node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayInitializer node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTMethodDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTFormalParameters node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTFormalParameter node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayDimensions node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayTypeDim node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTConstructorDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTBlock node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTExplicitConstructorInvocation node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTInitializer node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTIntersectionType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTClassOrInterfaceType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTypeArguments node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTWildcardType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTPrimitiveType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTVoidType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTThrowsList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAssignmentExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTConditionalExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTInfixExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTypePattern node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTRecordPattern node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTComponentPatternList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTUnaryExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTCastExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTThisExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSuperExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTClassLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTMethodCall node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayAccess node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTFieldAccess node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTMethodReference node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLambdaExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLambdaParameterList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLambdaParameter node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTBooleanLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTNullLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTNumericLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTCharLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTStringLiteral node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArgumentList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTConstructorCall node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAnonymousClassDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayAllocation node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTArrayDimExpr node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTExpressionStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLabeledStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLocalVariableDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTEmptyStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchArrowBranch node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchFallthroughBranch node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchLabel node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSwitchGuard node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTYieldStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTIfStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTWhileStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTDoStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTForeachStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTForStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTForInit node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTStatementExpressionList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTForUpdate node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTBreakStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTContinueStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTReturnStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTThrowStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTSynchronizedStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTryStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTResourceList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTResource node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTCatchClause node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTCatchParameter node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTUnionType node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTFinallyClause node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAssertStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAnnotation node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAnnotationMemberList node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTMemberValuePair node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTMemberValueArrayInitializer node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAnnotationTypeDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAnnotationTypeBody node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTDefaultValue node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleDeclaration node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleRequiresDirective node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleExportsDirective node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleOpensDirective node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleUsesDirective node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleProvidesDirective node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTModuleName node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTAmbiguousName node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTVariableAccess node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTTypeExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTPatternExpression node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }default R visit(ASTLocalClassStatement node, P data) { return visitJavaNode(node, data); }

rule 自定义

PMD 是基于 AST的检测框架，语法树表示了源代码中的语法与语义特征。 Rule 遍历 AST 并匹配某些条件。
在这里插入图片描述
自定义规则有2种方式： Xpath query 和 Java visitor。 Xpath 直接使用 XML 定义 更简单，但是有一些只能通过 Java 调用 PMD api 的实现，是Xpath无法达到的。

XML rule 定义

新的规则必须在 ruleset 中定义，并使用 class 属性，引用规则的实现。

java rule：
<rule name="MyJavaRule"language="java"message="Violation!"class="com.me.MyJavaRule"><description>Description</description><priority>3</priority>
</rule>
xpath：
<rule name="MyXPathRule"language="java"message="Violation!"class="net.sourceforge.pmd.lang.rule.xpath.XPathRule"><description>Description</description><priority>3</priority><properties><property name="xpath"><value><![CDATA[
//ClassOrInterfaceDeclaration
]]></value></property></properties>
</rule>

要写 Java rule，需要完成如下

  1. 编写一个实现接口Rule的Java类。每种语言实现都提供了一个基本规则类来缓解您的痛苦，例如AbstractJavaRule。
  2. 编译此类，将其链接到PMD API（例如，使用PMD作为Maven依赖项）
  3. 将其打包到JAR中，并将其添加到PMD的执行类路径中
  4. 在规则集XML中声明规则

Tree 漫游

开始应用 rule 的时候，会遍历整棵树来寻找错误，每个 rule 都定义了一个特别的 visit 方法。可以根据需要在 visitor 中选择需要的节点 override 该方法。

public class MyRule extends AbstractJavaRule {@Overridepublic Object visit(ASTVariableId node, Object data) {// This method is called on each node of type ASTVariableId// in the ASTif (node.getType() == short.class) {// reports a violation at the position of the node// the "data" parameter is a context object handed to by your rule// the message for the violation is the message defined in the rule declaration XML elementasCtx(data).addViolation(node);}// this calls back to the default implementation, which recurses further down the subtreereturn super.visit(node, data);}
}

super.visit(node, data) 调用在规则实现中非常常见，因为它通过访问当前节点的所有子代来继续遍历。如果不需要再往子节点遍历，可以不用再调用 super 的方法。

一个加速手段是使用 rulechain。条件是 rule 不需要维护 visit 之间的状态，这类规则也很常见：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
rulechain 不会递归整棵树，而是只遍历它关心的部分

  • 必须 override buildTargetSelector 方法，工程方法 forType 能用例创建这样的选择器。
  • 继承 AbstractJavaRulechainRule. 调用父类的构造器，并提供所需要的类型
  • visit 方法不能递归，不能调用 super.visit

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
PMD 提供了2中 AST 导航的方式：NodeStream 和 Node api：

ancestors
ancestorsOrSelf
children
descendants
descendantsOrSelf
ancestors
children
descendants

NodeStream.of(someNode)                           // the stream here is empty if the node is null.filterIs(ASTVariableDeclaratorId.class)// the stream here is empty if the node was not a variable declarator id.followingSiblings()                    // the stream here contains only the siblings, not the original node.filterIs(ASTVariableInitializer.class).children(ASTExpression.class).children(ASTPrimaryExpression.class).children(ASTPrimaryPrefix.class).children(ASTLiteral.class).filterMatching(Node::getImage, "0").filterNot(ASTLiteral::isStringLiteral).nonEmpty(); // If the stream is non empty here, then all the pipeline matched

Node api:
getParent
getNumChildren
getChild
getFirstChild
getLastChild
getPreviousSibling
getNextSibling
firstChild

错误报告

addViolation
addViolationWithMessage 这个方法不会使用 xml 中定义的 message。

生命周期

对于每个线程，规则都深拷贝一份，而且每个线程分析的不同的文件集。一个rule 的生命周期，比较简单：

  • start 调用依次，parsing 之前
  • apply 调用 visit 方法
  • end 结束文件处理

designer

若缺少 javafx 框架，下载地址： https://openjfx.cn/dl/
并在环境变量里配置 JAVAFX_HOME
在这里插入图片描述
使用命令调用：

pmd.bat designer

在这里插入图片描述
双击代码行，定位到导航树：
在这里插入图片描述
GUI 相关的比较简单，大家可以自行探索。

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