代码分析器如何工作？

Question

当我在大学项目上工作时，我使用了一个由老年学生制作的项目内部剖析器，它非常基础但很好，因为它的任务是减去代码的两点之间的时间并给出统计数据。

现在，专业的探查器如何工作？是否预先处理代码以插入检查点或类似的东西？它是否使用调试数据读取二进制代码以捕获调用函数的位置？

感谢。

Answer 1

有许多不同的分析器以不同的方式工作。

常用的分析器只是定期检查正在运行的程序，以查看当前正在执行的汇编指令（程序计数器）以及调用当前函数（调用堆栈）的例程。这种采样分析器可以使用标准二进制文件，但如果您有调试符号来计算程序中给定地址的代码行，则更有用。

除了定期采样之外，您还可以使用处理器性能计数器在一定数量的事件（如高速缓存未命中）之后进行采样，这将帮助您查看程序的哪些部分因内存访问而变慢。

其他分析器涉及重新编译程序以插入指令（称为 instrumentation ）来计算每个连续指令集（基本块）的执行频率，甚至可能记录基本块的顺序执行，或记录某些地方的变量内容。

仪器方法可以为您提供所需的所有精度和数据，但会降低程序的速度，从而改变其性能特征。相比之下，使用基于采样的方法，您可以根据所获得的配置文件数据的准确性，针对运行程序所需的时间长度来调整性能影响。

Answer 2

有两种常见的分析策略（无论如何都适用于基于VM的语言）：检测和采样。

Instrumentation插入检查点，并在每次方法启动和完成时通知探查器。这可以通过JIT /解释器或后正常编译但是执行前阶段来完成，这只是更改可执行文件。这会对性能产生非常显着的影响（从而扭曲任何时序结果）。尽管如此，这对获得准确的计数很有帮助。

采样会定期向VM询问所有线程的堆栈跟踪是什么样的，并以这种方式更新其统计信息。这通常会降低性能，但会产生较少的准确呼叫计数。

Answer 3

这取决于所分析的代码类型，例如.NET CLR为代码分析器提供facility。处理托管代码时，可以重写中间代码以注入自定义钩子。您还可以分析应用程序的堆栈跟踪。操作系统可以提供分析工具，例如Windows具有performance counters。处理嵌入式代码时，您可以模拟/替换底层硬件，以有效监控系统性能。

Answer 4

正如Jon Skeet上面所写，有两种策略：仪器和采样。

仪器手动和自动完成。在手动情况下：开发人员手动插入代码以跟踪感兴趣的代码区域的开始/结束。例如，简单的“StartTimer”和“EndTimer”。一些分析器工具也可以自动执行此操作 - 为此，分析器将需要对代码进行静态分析，即它解析代码并识别重要的检查点，如特定方法的开始/结束。使用支持反射的语言（例如任何.net语言）最容易实现。使用“反射”，分析器能够重建整个源代码树（以及调用图）。

采样由探查器完成，它会查看二进制代码。探查器还可以使用Hooks等技术或陷阱Windows事件/消息以进行性能分析。

仪器和采样方法都有自己的开销。开销量取决于 - 例如如果采样频率设置为高值，那么分析本身可以显着提高报告的性能。

仪器与采样： 它不像一个比另一个方法更好。两者都有自己的位置。

最好的方法是从基于采样的分析器开始，然后查看整个系统级别。这是运行采样器并查看系统范围的资源使用情况：内存，硬盘，网络，CPU。

从上面确定被窒息的资源。

通过上述信息，您现在可以在代码中添加检测功能，以指出罪魁祸首。例如，如果内存是最常用的资源，那么它将有助于检测与内存分配相关的代码。请注意，使用检测功能，您确实专注于代码的特定区域。

Answer 5

对于* nix中的gprof，在编译和链接时使用-pg，将一些额外的代码注入到目标代码中。然后通过运行gprof，由注入的代码生成报告文件。