CN113886250B - 函数调用动态热力图的绘制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供函数调用动态热力图的绘制方法，首先得到各函数的执行顺序和时间，然后分别绘制热力图，随着程序的不断执行，热力图上各函数的热力值不断变化，从而可以对程序执行时的函数调用顺序、执行时间的可视化，可以更加高效地完成集成测试、回归测试和代码优化和算法演示等工作，具有直观、方便、可操作性强的优点，在实际应用中有较好的效果。

Description

函数调用动态热力图的绘制方法
技术领域
本发明涉及软件工程中的软件开发和软件测试领域，尤其涉及函数调用动态热力图的绘制方法。
背景技术
在软件开发和软件测试过程中，需要研究和分析在运行条件下函数之间的实际调用关系和执行时间，研究函数和代码在执行时的覆盖情况。
在函数覆盖率测试中，通常先使用基础测试用例集进行测试，得到对各函数的调用和覆盖情况；并在此基础上针对未覆盖的函数，设计新的测试用例，最终实现对全部函数的覆盖。
在回归测试中，如果遇到资源紧张等问题，需要有选择地执行测试用例，此时要根据测试用例的优先级来选择测试用例，一种方法是根据测试用例的函数覆盖率来计算，从而可以使用较少的测试用例来覆盖较多的函数分支。
在代码优化过程中，通常针对执行和迭代次数较多的热点代码和热点函数进行；因此也需要得到函数的调用情况、执行次数和消耗时间，从而为软件的优化工作确定方向，如重点针对执行时间长的函数展开优化。
在对各种流程和算法的说明和演示中，当模块或函数间的关系比较复杂时，也需要对其函数调用顺序进行分析和说明。
如能在上述软件开发和测试等环节，将函数调用情况和执行时间的可视化，将对集成测试、回归测试、程序代码优化和算法演示等工作提供有益的帮助。
为了能直观地显示函数的执行顺序过程以及消耗的时间过程，本发明提供函数调用动态热力图的绘制方法，通过对程序执行时的函数调用顺序、执行时间的可视化，可以更加高效地完成集成测试、回归测试和代码优化和算法演示等工作。
发明内容
函数调用动态热力图的绘制方法，包括以下步骤：
步骤1，在程序的所有函数头部插入一个记录桩函数，将函数名称作为记录桩函数的参数；
步骤2，使用测试用例来执行插过桩的程序，得到各函数的调用顺序和执行时间的记录；
步骤3，按记录的函数调用顺序和执行时间，分别绘制函数调用热力图，形成函数调用动态热力图；
步骤4，将动态热力图按顺序制作成动态视频文件。
所述步骤1，包括：
（1）记录桩函数的主要功能是记录被调用函数名称和当前时间，将被调用函数的名称以参数形式传入，当前时间由桩函数从系统获得；
（2）前后两个记录的时间差，即为前一个函数运行所需的时间。
所述步骤2，包括：
（1）测试用例是对程序进行测试时执行的操作步骤和所需数据一种通称，也称测试算例或算例；
（2）按照测试用例载明的操作步骤和所需数据，执行插过桩的程序；
（3）通过记录桩函数的记录功能，得到各函数的调用顺序和执行时间。
所述步骤3，绘制函数调用热力图，包括：
（1）统计程序的全部函数个数N，计算两个正整数n和m，使n*m<=N；
（2）在平面内正交的两个方向绘制n*m个正方形格子，每个格子唯一代表一个函数，函数的与格子的关系可以随意，也可以按某种关系进行排序；
（3）每个格子的值称为热力值，也称热度值或者热值；
（4）根据格子的热力值，对每个格子赋予不同的颜色，热力值越大则颜色越深，绘制成平面热力图；
（5）将格子的热力值作为与前两个方向正交的第三个方向的值，构成一个在二维平面上竖立的柱状图，称为立体图热力图；当n为1时，立体热力图可以直接简化为平面柱状图；
（6）立体热力图中柱子的颜色，可以按平面热力图的颜色模式赋值和绘制；
（7）按上述方式绘制的图形，称为函数调用热力图，简称热力图。
所述统计程序的全部函数个数N，计算两个正整数n和m，包括：
（1）n和m可以遵循近似的原则，如n=m时，n*n>=N；此时生成的热力图为近似正方形；
（2）可选地，n和m也可以随意选择，如m或n为1时，此时的平面热力图会退化到一个方向，立体热力图退化为两个方向。
所述步骤3，形成函数调用动态热力图，包括：
（1）函数调用热力图的初始状态，所有函数的热力值为0；
（2）若调用了某函数，该函数的热力值加1，其颜色开始变深；
（3）按记录的函数调用顺序，不断增加函数调用热力图中相应函数的热力值，并不断绘制更新后的函数调用热力图，最终形成函数调用的动态过程，称为函数调用动态热力图；
（4）此时形成的函数调用动态热力图，显示了程序运行时的函数调用顺序和次数；
（5）根据动态热力图的中间过程及其变化，可以直观地看到算法的运行流程；
（6）根据动态热力图的最终结果，可以直观地得到热点函数和函数覆盖率。
所述步骤3，形成函数调用动态热力图，还包括：
（1）可选地，若调用了某函数，该函数的热力值增加的数值，与该函数本次执行时间成比例；
（2）按该方式绘制的动态热力图，显示了程序运行时的时间消耗；
（3）根据动态热力图的中间过程及其变化，可以直观地看到算法的运行流程和运行效率；
（4）根据动态热力图的最终结果，可以直观地得到热点函数和函数覆盖率。
所述步骤4，包括：
（1）将步骤3制作的动态热力图，直接按一定的帧率压制成动态视频文件；
（2）动态视频文件可以选择标准的视频格式进行存储和播放，也可以使用自定义的格式；
（3）为了使视频的变化更加直观，可以对步骤3中的每个当前帧，用局部放大、变色等方式，醒目地对热力值变化的函数（即当前帧对应的函数）进行提示；具体而言，每一帧均用两帧表示，即第一帧为醒目提醒帧，第二帧为变化后的帧。
本发明提供的函数调用动态热力图的绘制方法，首先得到各函数的执行顺序和时间，然后分别绘制热力图，随着程序的不断执行，热力图上各函数的热力值不断变化，从而可以对程序执行时的函数调用顺序、执行时间的可视化，可以更加高效地完成集成测试、回归测试和代码优化和算法演示等工作，具有直观、方便、可操作性强的优点，在实际应用中有较好的效果。
附图说明
图1为本发明实施例一的流程示意图。
图2为本发明实施例一的函数调用顺序图。
图3和图4为本发明实施例一的第5帧和第10帧热力图。
图5为本发明实施例二的流程示意图。
图6为本发明实施例二的函数调用顺序和时间图。
图7和图8为本发明实施例二的第5帧和第10帧热力图。
具体实施方式
为了更加清楚地展示本发明的目的和技术方案，下面将结合具体的实施过程和附图，对本发明的具体实施方式和参数进行更加详细的描述。
一种函数调用顺序动态热力图的绘制方法，如图1所示，包括以下步骤。
步骤1，在程序的所有函数头部插入记录桩函数。
记录桩函数只记录执行的函数名称，函数名称可使用序号代替。
步骤2，使用测试用例执行插过桩的程序，通过桩函数的记录功能，得到各函数的调用顺序。
设待测软件包括5个函数，分别为F1~F5；在一个测试用例作用下的调用函数名的顺序如图2所示。
步骤3，按调用顺序分别绘制函数调用热力图。
待测函数包含5个函数，N=5，选取x方向n=3，y方向m=2。
按图2所示的函数调用顺序，第5帧和第10帧热力图如图3和图4所示。
步骤4，将函数调用热力图按调用顺序制作成动态视频，即将步骤3绘制的函数热力图，按调用顺序，制作成动态视频。
为了使视频的变化更加直观，可以对步骤3中的每个当前帧用2帧表示，即第一帧为醒目提醒帧，提醒马上要改变热力值的帧；第二帧为变化后的帧。
使用本方式绘制的函数调用动态热力图，直观地表示了函数的调用顺序过程，因此也称为函数调用顺序动态热力图。
一种函数调用时间动态热力图的绘制方法，如图5所示，包括以下步骤。
步骤1，在程序的所有函数头部插入桩函数。
桩函数可记录执行的函数名称和当前时间；前后两个记录的时间差，即为运行前一个函数所需的时间；若获取的当前时间精度不足，可能得到函数运行时间为0的情况。
步骤2，使用测试用例执行插过桩的函数，通过桩函数的记录功能，得到各函数的调用顺序和执行时间。
设待测软件包括5个函数，分别为F1~F5；其中一个测试算例执行时的调用函数名的顺序和执行时间如图6所示，时间单位为毫秒。
函数运行时间为0，即当函数调用时间小于最小时间单位（如1ms时），设置为1ms，如图6第四列所示。
步骤3，按调用顺序和时间分别绘制函数调用热力图。
此时绘制的第5帧和第10帧热力图如图7和图8所示。
步骤4，将函数调用热力图按调用顺序制作成动态视频，即将步骤3绘制的函数热力图，按调用顺序和持续时间，制作成动态视频。
步骤4中按持续时间绘制动态视频时，持续时间与该帧的时长关系可以动态调整，即可以将时间较长的帧压缩，但起码保留一帧。
使用本方式绘制的函数调用动态热力图，直观地表示了函数的调用顺序过程和调用时间，因此也称为函数调用时间动态热力图。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，通过对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；或者修改各个步骤的顺序；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；本发明各种阈值及范围的取值，也会因为具体情况不同而有所改变。

Claims (4)

1.函数调用动态热力图的绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在所有函数头部插入一个记录桩函数，将函数名称作为记录桩函数的参数；
步骤2，执行插过桩的程序，得到各函数的调用顺序和执行时间的记录；
步骤3，按记录的函数调用顺序和执行时间，分别绘制函数调用热力图，形成函数调用动态热力图；
步骤4，将函数动态调用热力图按顺序制作成动态视频文件；
所述步骤1中的记录桩函数，包括：
（1）记录桩函数的主要功能是记录被调用函数名称和当前时间，将被调用函数的名称以参数形式传入，当前时间由桩函数从系统获得；
（2）前后两个记录的时间差，即为前一个函数运行所需的时间；
所述步骤2，包括：
（1）按照测试用例载明的操作步骤和所需数据，执行插过桩的程序；
（2）通过记录桩函数的记录功能，得到各函数的调用顺序和执行时间；
所述步骤3中的绘制函数调用热力图，包括：
（1）统计程序的全部函数个数N，计算两个正整数n和m，使n*m<=N；
（2）在平面内正交的两个方向绘制n*m个正方形格子，每个格子唯一代表一个函数，函数与格子的关系可以随意，或者按某种关系进行排序；
（3）每个格子的值称为热力值，也称热度值或者热值；
（4）根据格子的热力值，对每个格子赋予不同的颜色，热力值越大则颜色越深，绘制成平面热力图；
（5）将格子的热力值作为与前两个方向正交的第三个方向的值，构成一个在二维平面上竖立的柱状图，称为热力图或三维热力图；
（6）按上述方式绘制的图形，称为函数调用热力图，简称热力图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述统计程序的全部函数个数N，计算两个正整数n和m，包括：
（1）n和m可以遵循近似的原则，如n=m时，n*n>=N；此时生成的热力图为近似正方形；
（2）n和m也可以随意选择，如m或n为1时，此时的平面热力图会退化到一个方向，立体热力图退化为两个方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中的形成函数调用动态热力图，包括：
（1）函数调用热力图的初始状态，所有函数的热力值为0；
（2）若调用了某函数，该函数的热力值加1，其颜色开始变深；
（3）按记录的函数调用顺序，不断增加函数调用热力图中相应函数的热力值，并绘制更新后的函数调用热力图，最终形成函数调用的动态过程，称为函数调用动态热力图；
（4）若调用了某函数，该函数的热力值增加的数值，与该函数本次执行时间成比例。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4，包括：
（1）将步骤3制作的动态热力图，直接按一定的帧率压制成动态视频文件；
（2）为了使视频的变化更加直观，可以对步骤3中的每个当前帧均用两帧表示，即第一帧为醒目提醒帧，第二帧为变化后的帧。
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