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Class のロード/リンク/初期化 ： リンク処理 (3) ： バイトコードの検証処理(verification)

Under Construction

概要(Summary)

(以下の内容は大部分が HotSpot Runtime Overview : Bytecode Verifier and Format Checker に基づく. こちらも参照のこと)

クラスのリンク中の verification 処理は Verifier::verify() で行われる.

なお, 現在の HotSpot 内には 2種類の verifier が実装されている.

• Type Inference Verifier

  JDK 5 以前からあった verifier.

  抽象実行を用いて型推論を行っていき, 型情報の単一化を繰り返すことで検証を行う. 検証は型情報が収束する(= 変化しなくなる)か, エラーが見つかれば終了する.

  実装は libverify.so 内に入っており, HotSpot 内のデータには JNI を用いてアクセスする (ソースコードは jdk/src/share/native/common/ 以下にある模様).

• Type Checking Verifier (なお, 上記のページ中では "type verification" と呼称)

  Java 仮想マシン仕様バージョン 6 で追加された方式に基づく verifier.

  検証を容易化するため, あらかじめ Java コンパイラが型状態をクラスファイル中に埋め込んでおき, 検証処理はその情報を確認することで行う. (なお, 型情報はクラスファイル中の StackMapTable attribute として埋め込まれる). 検証処理は, Type Inference のように収束するまで待つ必要はなく, ワンパスで完了する.

  非常に簡単で高速であるため, 検証処理は HotSpot 内部に実装されている (ClassVerifier クラス(?)).

クラスファイルのバージョンナンバーが 50 未満 (JDK 5 以下) の場合, type inference で検証する. バージョンが 50 以上のクラスファイルであれば type checking で検証するが, StackMapTable attribute を変更せずにコード部分だけ変更する古いツールがあるかもしれないため, 失敗した場合には type inference にフォールバックする.

参考(for your information)

• HotSpot Runtime Overview : Bytecode Verifier and Format Checker

• Java 仮想マシン仕様 (4.10 "Verification of class Files", 4.10.1 "Verification by Type Checking", 4.10.2 "Verification by Type Inference", 5.4.1 "Verification")

備考(Notes)

以下のコマンドラインオプションが verification 処理に影響する.

• -Xverify

verification 対象のクラスを制御する (なお, デフォルトではブートストラップ・クラスローダがロードしたクラスは verify 対象外).

• -Xverify:all -- ブートストラップ・クラスローダがロードしたクラスも verify する
• -Xverify:none -- 全てのクラスを verify 対象外とする

なお, この情報は HotSpot 内部では以下の二つのフラグで扱われている (BytecodeVerificationLocal, BytecodeVerificationRemote) (See: Verifier::should_verify_for())

• UseSplitVerifier

Type Checking verifier を使用するかどうかを設定 (オプションをオフにした場合は新しいクラスファイルに対しても Type Inference verifier を使用).

• FailOverToOldVerifier

Type Checking verifier が失敗した際に Type Inference verifier にフォールバックするかどうかを設定.

• ...

処理の流れ (概要)(Execution Flows : Summary)

Verifier::verify()
-> * type checking verifier を使用する場合
     -> ClassVerifier::verify_class()
        -> ClassVerifier::verify_method()
           -> 

   * type inference verifier を使用する場合
     -> Verifier::inference_verify()
        -> (1) verify 処理用の関数を取得する
               (可能なら VerifyClassCodesForMajorVersion() を取得. だめなら VerifyClassCodes())
               -> verify_byte_codes_fn()
                  -> os::native_java_library()

           (1) 取得した verify 処理用の関数を呼び出す
               -> * VerifyClassCodesForMajorVersion() の場合
                    -> VerifyClassForMajorVersion()
                       -> verify_field()
                       -> verify_method()
                          -> verify_opcode_operands()
                          -> initialize_exception_table()
                          -> initialize_dataflow()
                          -> run_dataflow()
                          -> verify_constant_pool_type()

                  * VerifyClassCodes() の場合
                    -> VerifyClass()
                       -> VerifyClassForMajorVersion()
                          -> (同上)

処理の流れ (詳細)(Execution Flows : Details)

Verifier::verify()

See: here for details

Verifier::is_eligible_for_verification()

(#Under Construction) See: here for details

Verifier::should_verify_for()

(#Under Construction) See: here for details

ClassVerifier::verify_class()

See: here for details

ClassVerifier::was_recursively_verified()

See: here for details

ClassVerifier::verify_method()

(#Under Construction)

Verifier::inference_verify()

See: here for details

verify_byte_codes_fn()

See: here for details

VerifyClassCodesForMajorVersion()

See: here for details

VerifyClassCodes()

See: here for details

VerifyClassForMajorVersion()

(#Under Construction) See: here for details

VerifyClass()

See: here for details

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