Java语言谓词抽象算法：解决模型检查状态爆炸问题

“针对Java语言中间形式的谓词抽象算法 (1).pdf” 是一篇由王波和沈云付发表在《计算机工程与设计》上的学术文章，主要探讨了解决Java程序模型检查中状态空间爆炸问题的谓词抽象算法。 谓词抽象是软件验证中的一个重要技术，主要用于应对大型软件系统中由于状态空间过于庞大导致的传统模型检查方法无法有效执行的问题。在Java这种面向对象的语言中，由于其类、对象和方法的复杂性，状态空间的爆炸性增长尤为突出。文章提出了一种针对Java语言中间表示（IR）的谓词抽象算法，旨在将Java程序转化为更为简洁的布尔程序，从而缩小状态空间，提高模型检查的效率。 在算法描述中，作者关注了Java程序中的关键元素，包括： 1. **赋值语句**：处理程序中的变量赋值，通过谓词抽象可以将复杂的赋值操作简化为布尔表达式，例如，如果一个变量被赋值为某个常量或条件，可以将其抽象为该变量等于或不等于该常量的布尔谓词。 2. **条件语句**：如if-else结构，谓词抽象会将这些条件转化为布尔逻辑，合并相似条件，减少状态的数量。 3. **类对象引用**：Java的面向对象特性使得类和对象的引用成为状态空间的一部分，算法需要处理对象的创建、销毁以及对象之间的关系，通过谓词来表示对象的存在和关系。 4. **成员方法和方法调用**：方法调用可能改变程序的状态，谓词抽象会考虑方法的输入和输出，将它们转换为影响全局状态的布尔条件。 文章通过一个具体的Java程序实例展示了这个算法的抽象过程，解释了如何将原始的Java代码逐步转化成布尔形式的抽象模型，以及这个过程如何帮助减少状态空间，使得模型检查变得可行。 关键词：模型检测，状态爆炸，抽象，谓词抽象，布尔程序。 这篇论文对于理解如何在Java环境下应用谓词抽象技术进行软件验证有很高的价值，对于从事软件安全、软件测试和形式化方法的研究人员和开发者来说，是重要的参考资料。