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# COBOL→Java/Spark 迁移验证平台 V3 — 系统认知分析报告
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> 生成日期: 2026-07-11
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> 范围: `cobol-java-v3/` 全仓库
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## 一、核心架构
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**项目职责**：解析 COBOL 程序语义结构 → 自动生成覆盖全部路径的测试数据 → 分别在 COBOL 和 Java/Spark 上执行 → 对比两者输出以验证迁移正确性。
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两条独立管线：
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| 管线 | 入口 | 目标程序类型 |
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|------|------|-------------|
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| **Native 管线** | `orchestrator.py:run_pipeline()` | 非 DB 批处理 COBOL |
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| **DB 管线** | `orchestrator_db.py:GixsqlOrchestrator.run_all()` | 含 EXEC SQL 的 DB COBOL |
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## 二、Native 管线 (`orchestrator.py:run_pipeline`)
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### 职责概述
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接收 copybook/COBOL 源码/Java 源码/字段映射，走完整对比流程：LLM 解析结构 → cobol_testgen 生成数据 → COBOL 编译运行 → Java 编译运行 → 二进制输出对齐 → 字段级对比 → 生成 HTML/JSON 报告。
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### 内部结构
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run_pipeline()
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├── Agent1Parser(llm).parse(copybook) → FieldTree（COPYBOOK结构）
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├── extract_structure(cobol_src) → 控制流树
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├── generate_data() → 基础测试数据 (list[dict])
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├── classify_program(cobol_src, llm) → HINA 类型判定
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├── strategy_supplement() → 策略 Agent 追加测试
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├── gate_check() + incremental_supplement() → 质量门禁循环（最多4次）
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├── Agent2Data(llm).design(tree) → 数据设计
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├── DataWriter → CobolRunner → NativeJavaRunner / SparkJavaRunner
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├── CobolBinaryReader → align_records → compare_field
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├── Agent3Diagnostic(llm) → 差异诊断
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└── ReportGenerator → JSON + HTML + machine JSON
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```
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### 数据流
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输入: copybook.cpy + program.cbl + java/ + mapping.yaml
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↓ Agent1Parser (LLM)
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FieldTree
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↓ cobol_testgen.extract_structure + generate_data
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测试记录 list[dict]
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↓ HINA 类型判定 + 策略补充 + 质量门禁循环
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增强测试数据
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↓ DataWriter → CobolRunner (cobc) → COBOL二进制输出
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↓ DataWriter → NativeJavaRunner (java -jar) / SparkJavaRunner → Java输出
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↓ CobolBinaryReader + align_records + compare_field
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字段级对比结果 FieldResult[]
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↓ ReportGenerator
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输出: reports/{program}/{timestamp}/result.json + report.html + machine.json
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```
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### 依赖关系
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- `agents/`: LLMClient, Agent1Parser, Agent2Data, Agent3Diagnostic
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- `cobol_testgen/`: extract_structure, generate_data, incremental_supplement, check_coverage
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- `runners/`: CobolRunner, NativeJavaRunner, SparkJavaRunner, DataWriter
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- `comparator/`: align_records, compare_field, CobolBinaryReader
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- `data/`: FieldTree, TestSuite, TestCase, VerificationRun, FieldResult
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- `config/`: Config, MappingConfig
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- `storage/`: TestDataBundle
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- `report/`: ReportGenerator
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- `hina/`: classify_program, gate_check, supplement
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- 外部：httpx (LLM), cobc (COBOL编译), Java/Maven, Spark (可选)
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### 关键注意事项
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- `LLM 成本上限`: max_llm_cost=0.50，超限直接返回 BLOCKED (exit_code=3)
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- `质量门禁`: quality_gate_mode=warn 时只记录警告，不阻塞管线
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- `DRY-RUN 模式`: 只检查输入文件存在性，不执行实际管线（sys.exit(0/2)）
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- `Agent1Parser 返回空字段时直接 BLOCKED`
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- `complete_tests 替换`: `orchestrator.py:112` 用 cobol_testgen 生成的 complete_tests 整体替换 suite.test_cases，覆盖了 Agent2Data 的设计结果
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## 三、DB 管线 (`orchestrator_db.py:GixsqlOrchestrator`)
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### 职责概述
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6 步执行含 SQL 的 DB COBOL 程序：gixpp 预处理 + cobc 编译 → 测试数据生成（含 DB 初始化 + 扁平文件）→ COBOL 执行 → SQLite 中介数据提取 → Java 执行 → 验证。
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### 内部结构
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GixsqlOrchestrator
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├── step1_setup_environment()
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│ ├── _copy_sources_to_workdir() → 源码拷贝到ASCII-only路径
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│ ├── runner.preprocess() → gixpp
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│ └── runner.compile() → cobc
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├── step2_generate_inputs()
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│ ├── extract_structure() + generate_data()
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│ ├── _init_database() + _create_tables()
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│ ├── _populate_database() → SQL meta + branch paths → DB初始行
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│ ├── write_all_files() → 扁平文件
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│ └── write_sysin_file() → SYSIN卡片
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├── step3_run_cobol()
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├── step4_extract_intermediate() → SQLite → JSON中介数据
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├── step5_run_java() → java -jar
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├── step6_verify() → VerificationRun
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├── generate_coverage_report() → gcov + 静态分支 → HTML
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└── run_all(skip_steps) → Step 1→4 (skip_jvm) / 1→6
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### 数据流
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输入: cobol-tna-system/src/{program}.cbl + .cpy copybooks
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↓ Step 1: _copy_sources_to_workdir → gixpp → cobc
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可执行文件 + 预处理后源码
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↓ Step 2: cobol_testgen → pipeline_bridge → to_sql
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扁平文件 + DB 初始行 (SQLite)
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↓ Step 3: COBOL 运行
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更新后 DB + 扁平文件输出
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↓ Step 4: DB → JSON 中介数据
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W01 JSON
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↓ Step 5: Java 运行
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Java 输出文件
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↓ Step 6: 验证
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VerificationRun
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### 依赖关系
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- `config/program_schema.py`: 每个程序的 DB 表定义 YAML（config/programs/{pid}.yaml）
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- `cobol_testgen/`: extract_structure, generate_data, flatfile, file_io, read, gcov, coverage, design_mcdc, to_sql, core, pipeline_bridge
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- `runners/gixsql_runner.py`: GixsqlCobolRunner
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- `data/diff_result.py`: VerificationRun, FieldResult
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- 外部：gixsql/bin/gixpp.exe（预处理），cobc（编译），Java, SQLite3
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- cobol-tna-system/bin/: SUB 程序 DLL
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### 关键注意事项
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- `gixpp 无法处理中文路径`：所有源码拷贝到 ASCII-only %TEMP%/gixsql_build/{pid}/
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- `DB 路径约定`: C:/Temp/gix/{program_id}.db，需要跟 COBOL CONNECT TO 语句的路径一致
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- `R02 关联 POST-PROCESS`: Step2 中 R02APPL-ID 被强制同步为 R01APPL-ID
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- `Step 5/6 默认跳过`: skip_jvm=True，只有显式设置才会执行 Java 对比
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- `gcov 文件清理`: coverage 报告后删除 CWD 中的 .gcno/.gcda，但可能因 PermissionError 失败
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- `性能隐患`: _populate_database 中重复解析了 DATA DIVISION 和 PROCEDURE DIVISION
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## 四、核心引擎 (`cobol_testgen/`)
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### 职责概述
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COBOL 程序的全静态分析 + 测试数据生成 + 覆盖率报告。4 层架构（INPUT → CORE → CONDITION → DESIGN）+ OUTPUT + COVERAGE。
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### 内部结构
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cobol_testgen/
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├── __init__.py 对外API (extract_structure/generate_data/incremental_supplement) + CLI入口 main()
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├── read.py INPUT层: 预处理/COPYBOOK展开/EXEC SQL剥离/DATA DIVISION解析（Lark语法 grammar.lark）
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├── core.py CORE层: PROCEDURE DIVISION解析 → 分支树 + 数据流追踪
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├── cond.py CONDITION层: 条件表达式解析 → MC/DC枚举 → 约束合并 → satisfying_value
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├── design.py DESIGN层: enum_paths + generate_records + 约束应用
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├── design_mcdc.py MC/DC路径枚举（独立路径集）
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├── models.py 共享数据模型（BrSeq/BrIf/BrEval/BrPerform/Assign/CondLeaf等）
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├── output.py OUTPUT层: JSON输出 + 输入文件输出
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├── coverage.py COVERAGE层: 决策点收集 + mark_coverage + HTML中文覆盖率报告
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├── flatfile.py 扁平文件写入（FD布局分析）
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├── file_io.py 输出文件读取
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├── to_sql.py SQL元数据收集 + DB输入构建
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├── gcov.py gcov 解析
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├── pipeline_bridge.py build_branch_tree_fallback（Lark解析失败时的回退）
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├── grammar.lark DATA DIVISION Lark语法
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├── procedure_grammar.lark PROCEDURE DIVISION Lark语法
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├── procedure_parser.py Lark解析器
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├── runner.py 编译+运行+对比（--run模式）
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└── __main__.py CLI入口 python -m cobol_testgen
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```
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### 数据流
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COBOL源码
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↓ read.preprocess → resolve_copybooks → strip_exec_sql
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预处理后文本
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↓ read.parse_data_division（Lark grammar）
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FieldDef[]
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↓ expand_occurs
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展开下标后的字段字典
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↓ core.build_branch_tree / pipeline_bridge.build_branch_tree_fallback
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分支树 (BrSeq + BrIf + BrEval + BrPerform + ...) + assignments
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↓ design.enum_paths / design_mcdc.enum_paths
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路径约束 (path_cons, path_assign)[]
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↓ cond.parse_compound_condition + mcdc_sets + satisfying_value
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MC/DC 约束集
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↓ design.generate_records
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测试记录 list[dict]
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↓ coverage.run_coverage + mark_coverage
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HTML 覆盖率报告
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### 依赖关系
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- `lark>=1.1.0`: DATA DIVISION + PROCEDURE DIVISION 解析（Earley parser）
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- `japanese_data.py`: 日文测试数据生成函数
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- 内部无额外外部依赖
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### 关键注意事项
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- `MC/DC compound IF 已知 BUG`: cond.py:mcdc_sets 合并同字段约束时会改变操作符/值，导致 coverage.py:_match_leaf 匹配失败
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- `_MAX_PATHS=10000`: 路径截断导致 F-branch 约束丢失，靠 implied_branch 标记补偿
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- `Lark grammar 限制`: grammar.lark 要求命名终端（不能内联字符串），且 Earley+dynamic lexer
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- `88-level 假设`: AGENTS.md 明确要求目标程序不含 88-level VALUE 子句，88-level 解析仅为测试程序保留
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- `COPYBOOK 搜索路径`: 默认 filepath.parent/../cpy，不灵活
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- `OCCURS DEPENDING ON`: 被捕获但未用于实际记录生成
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## 五、各子模块速览
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### `config/` — 配置层
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| 文件 | 职责 |
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| `__init__.py` | Config dataclass，支持 aurak.toml 加载 |
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| `mapping.py` | MappingConfig, FieldMapping（字段映射） |
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| `program_schema.py` | ProgramSchema, TableDef, ColumnDef → 从 YAML 加载每个 DB 程序的表定义 |
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| `programs/` | 6 个 KIN/ZAN 程序的 DB schema YAML |
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### `agents/` — LLM 智能体
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| 文件 | 职责 |
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| `llm.py` | LLMClient（httpx + 缓存 + 重试） |
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| `agent1_parser.py` | COPYBOOK → FieldTree（LLM） |
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| `agent2_data.py` | FieldTree → TestSuite（LLM 数据设计） |
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| `agent3_diagnostic.py` | MISMATCH → 诊断建议（LLM） |
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### `runners/` — 编译运行
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| 文件 | 职责 |
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| `runner.py` | Runner ABC + BuildResult/RunResult |
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| `cobol_runner.py` | CobolRunner（cobc 编译执行） |
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| `native_java_runner.py` | NativeJavaRunner（mvn package + java -jar） |
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| `spark_java_runner.py` | SparkJavaRunner（spark-submit） |
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| `data_writer.py` | DataWriter（二进制/JSON 数据写入） |
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| `gixsql_runner.py` | GixsqlCobolRunner（gixpp + cobc） |
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### `comparator/` — 对比引擎
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| 文件 | 职责 |
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| `aligner.py` | align_records（COBOL ↔ Java 记录对齐，按 CUST-ID 匹配） |
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| `field_compare.py` | compare_field（decimal/string 容忍比较） |
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| `cobol_binary_reader.py` | CobolBinaryReader（二进制输出解析） |
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| `normalizer.py` | Normalizer（COMP-3/EBCDIC 解码） |
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| `rounding_detect.py` | detect_rounding（舍入检测） |
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### `data/` — 数据模型
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| `field_tree.py` | Field + FieldTree（COPYBOOK 解析结果） |
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| `test_case.py` | TestCase + TestSuite + SparkConfig |
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| `diff_result.py` | FieldResult + VerificationRun（管道运行结果） |
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### `storage/` — 存储
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| 文件 | 职责 |
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| `store.py` | DiskCache（SHA256 key → JSON）+ ReportStore（JSONL） |
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| `bundle.py` | TestDataBundle（测试数据目录路径管理） |
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### `hina/` — 程序类型分类
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| `classifier.py` | classify_program（关键词/规则/LLM 三路径判定） |
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| `gate.py` | gate_check（质量门禁检查） |
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| `strategy.py` | supplement（策略补充） |
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| `confidence.py` | 置信度计算 |
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| `gcov_collector.py` | gcov 数据收集 |
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| `retry.py` | 重试逻辑 |
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| `rule_engine/` | 规则引擎定义 |
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| `pipeline/` | 子管线定义 |
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### `jcl/` — JCL 处理
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| 文件 | 职责 |
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| `parser.py` | JCL 解析 |
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| `executor.py` | JCL 执行 |
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### `web/` — Web 界面
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| `api.py` | FastAPI（202+ polling 异步管线） |
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| `worker.py` | 后台任务执行 |
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### `report/`
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| 文件 | 职责 |
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|------|------|
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| `generator.py` | ReportGenerator（JSON/HTML/机器JSON） |
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## 六、与管道无关的测试/调试脚本
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以下脚本位于根目录，非生产管线代码，用于开发调试/临时验证：
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### 调试 KIN08DBU 特定
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| 脚本 | 用途 |
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|------|------|
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| `_analyze.py` | 打印 KIN08DBU 第185-260行 |
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| `_analyze2.py` | 查找 KIN08DBU 的 FILE CONTROL 段落 |
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| `_check_db.py` | 检查 KIN08DBU DB 运行后状态 |
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| `_check_db_full.py` | 完整 DB 状态 + SQL 直接插入测试 |
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| `_check_flats.py` | 检查 KIN08DBU 扁平文件生成 |
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| `_check_schema.py` | 查看 SQLite 表结构 |
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| `_check_sysin.py` | 检查 SYSINFILE 布局检测 |
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| `_debug_sql.py` | SQL INSERT 问题调试 |
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| `_debug_step1.py` | Step 1 编译问题调试 |
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| `_find_exit.py` | 查找 MSG/STOP RUN/GOBACK |
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| `_find_exit2.py` | 查找 EXIT/GOBACK 和段落结构 |
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| `_investigate_exit.py` | 完整 3 步骤 + DB 前后状态分析 |
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| `_run_k08.py` | KIN08DBU 3 步骤运行 + SYSIN |
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| `_run_k08_v2.py` | KIN08DBU 全 4 步骤 + 覆盖率 |
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| `_test_insert.py` | 直接 SQLite INSERT 测试 |
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### 通用调试
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| 脚本 | 用途 |
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|------|------|
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| `debug_cons.py` | ZAN01CHK 约束调试（RRC 字段 <> 约束） |
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| `debug_cons2.py` | ZAN01CHK 路径约束枚举调试 |
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| `test_llm.py` | LLM 客户端直连测试 |
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| `test_pipeline.py` | 全管线端到端测试 |
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| `write_result.py` | 任务结果写入 uploads/tasks |
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| `reset_task.py` | JSON 任务状态重置为 queued |
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| `preprocessor.py` | 独立 COPYBOOK 展开器（非 cobol_testgen/read.py） |
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| `test_hello.cbl` | 最小 COBOL "HELLO WORLD" 测试程序 |
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### 工具库（可被生产代码引用）
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| 脚本 | 用途 |
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|------|------|
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| `japanese_data.py` | 日文测试数据生成工具（被 cobol_testgen 正式 import，属于半生产代码） |
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## 七、跨文件关键依赖关系图
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main.py
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└─→ orchestrator.py:run_pipeline()
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├─→ agents/ (LLMClient, Agent1-3)
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├─→ cobol_testgen/ (extract_structure, generate_data)
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│ ├─→ read.py → grammar.lark (Lark)
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│ ├─→ models.py
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│ ├─→ core.py
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│ ├─→ cond.py
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│ ├─→ design.py + design_mcdc.py
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│ ├─→ coverage.py
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│ └─→ japanese_data.py
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├─→ hina/ (classify, gate, strategy)
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├─→ runners/ (CobolRunner, NativeJavaRunner)
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├─→ comparator/ (align_records, compare_field, CobolBinaryReader)
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├─→ data/ (VerificationRun, FieldResult, TestSuite)
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├─→ storage/ (TestDataBundle)
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└─→ report/ (ReportGenerator)
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orchestrator_db.py:GixsqlOrchestrator
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├─→ config/program_schema.py (ProgramSchema)
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├─→ cobol_testgen/ (extract_structure, generate_data, flatfile, to_sql, coverage, gcov, pipeline_bridge)
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||
├─→ runners/gixsql_runner.py
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└─→ data/diff_result.py
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web/api.py
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└─→ orchestrator.py:run_pipeline()
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```
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## 八、关键注意事项总览
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### 架构层
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1. **两条管线分裂**: orchestrator.py (Native) 和 orchestrator_db.py (DB) 各自独立，共用 cobol_testgen 核心但互不调用
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2. **管线替换设计缺陷**: orchestrator.py:112 用 complete_tests 整体替换 suite.test_cases，覆盖了 Agent2Data 的设计
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3. **DB 管线硬编码路径**: C:/Temp/gix/{pid}.db，不灵活
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### 稳定性层
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4. **`_MAX_PATHS=10000` 截断**: 导致 F-branch 约束丢失，implied_branch 只是标记补偿，不生成真实测试数据
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5. **MC/DC 合并 BUG**: cond.py 同字段约束合并改变语义，导致覆盖率匹配失败
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6. **PermissionError 静默忽略**: coverage 清理 .gcda 文件时，可能积累
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### 数据层
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7. **OCCURS DEPENDING ON 未使用**: 虽被解析但 generate_records 未利用
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8. **88-level VALUE 假设**: 系统假设目标程序无 88-level VALUE，但解析器仍保留该能力
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9. **R02 APPL-ID 强制覆盖**: orchestrator_db.py:177-179 无条件同步 R02→R01 的 APPL-ID
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### 安全/错误处理层
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10. **NPE 静默忽略**: orchestrator.py:178 的 except: pass 吞掉 Agent3Diagnostic 的所有异常
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11. **hina 分类失败不阻塞**: orchestrator.py:63-65 仅记录警告，不影响流程
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12. **LLM API KEY 硬编码**: test_llm.py:4 和 test_pipeline.py:3 包含明文 API key
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## 九、目录结构与功能总览
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cobol-java-v3/ # 根工程
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├── main.py # CLI 入口（非 DB 管线）
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├── orchestrator.py # Native 管线编排（核心）
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├── orchestrator_db.py # DB 管线编排（6步）
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├── pyproject.toml # 包定义 verify-cli
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├── requirements.txt # httpx, pyyaml, pytest, fastapi, uvicorn
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├── cobol_testgen/ # 核心引擎（4层架构）
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│ ├── __init__.py # 对外API + main() CLI
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│ ├── read.py # INPUT层：预处理/DATA DIVISION解析
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│ ├── core.py # CORE层：PROCEDURE DIVISION解析
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│ ├── cond.py # CONDITION层：条件/MCDC/约束
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│ ├── design.py # DESIGN层：路径枚举/值生成
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│ ├── design_mcdc.py # MC/DC路径枚举
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│ ├── coverage.py # 覆盖率统计/HTML报告
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│ ├── output.py # JSON/文件输出
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│ ├── flatfile.py # 扁平文件写入
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│ ├── file_io.py # 输出文件读取
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│ ├── to_sql.py # DB输入构建
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│ ├── gcov.py # gcov解析
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│ ├── pipeline_bridge.py # Lark回退解析桥接
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│ ├── models.py # 共享数据模型
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│ ├── grammar.lark # DATA DIVISION Lark语法
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│ ├── procedure_grammar.lark # PROCEDURE DIVISION Lark语法
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│ ├── procedure_parser.py # PROCEDURE DIVISION Lark解析器
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│ ├── runner.py # 编译运行+验证
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│ └── __main__.py # CLI入口
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├── agents/ # LLM智能体
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├── hina/ # 程序类型分类/质量门禁
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├── runners/ # 编译运行引擎
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├── comparator/ # 对比引擎
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├── config/ # 配置/DB schema YAML
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├── data/ # 数据模型
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├── storage/ # 存储/缓存
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├── report/ # 报告生成
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├── jcl/ # JCL处理
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├── web/ # FastAPI Web界面
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├── _*.py (14个) # 调试脚本（非生产代码）
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├── debug_cons*.py (2个) # 约束调试
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├── test_*.py (3个) # LLM/管线测试
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├── write_result.py # 任务结果写入
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├── reset_task.py # 任务重置
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├── preprocessor.py # 独立COPYBOOK展开器
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├── japanese_data.py # 日文数据生成库
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├── test_hello.cbl # 最小COBOL程序
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├── tests/ # pytest测试套件
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├── benchmark-programs/ # 36个基准COBOL程序
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├── test-data/ # 测试套件
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├── cobol-tna-system/ # KIN telecom COBOL系统
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├── gixsql/ # gixsql预处理工具
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├── tasks/ # Web任务JSON
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├── uploads/ # Web上传目录
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├── reports/ # 报告输出
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├── output_20260701/ # 历史输出
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├── coverage/ # 覆盖率报告
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├── config/programs/ # 6个DB程序schema YAML
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├── logs/ # 日志
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└── docs/ # 文档
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