Explored trace needs to be constructed and modified as there are predecessor branches.
[jpf-core.git] / src / main / gov / nasa / jpf / listener / DPORStateReducer.java
index 104af2bd9993dd0cabb776e3e793e1a2060ba2fa..ef0994cbdeba690d46c526b1016c54a488bc09dc 100644 (file)
@@ -28,22 +28,16 @@ import gov.nasa.jpf.vm.bytecode.WriteInstruction;
 import gov.nasa.jpf.vm.choice.IntChoiceFromSet;
 import gov.nasa.jpf.vm.choice.IntIntervalGenerator;
 
+import java.io.FileWriter;
 import java.io.PrintWriter;
+import java.lang.reflect.Field;
 import java.util.*;
+import java.util.logging.Logger;
+import java.io.IOException;
 
-// TODO: Fix for Groovy's model-checking
-// TODO: This is a setter to change the values of the ChoiceGenerator to implement POR
 /**
- * Simple tool to log state changes.
- *
- * This DPOR implementation is augmented by the algorithm presented in this SPIN paper:
- * http://spinroot.com/spin/symposia/ws08/spin2008_submission_33.pdf
- *
- * The algorithm is presented on page 11 of the paper. Basically, we have a graph G
- * (i.e., visible operation dependency graph).
- * This DPOR implementation actually fixes the algorithm in the SPIN paper that does not
- * consider cases where a state could be matched early. In this new algorithm/implementation,
- * each run is terminated iff:
+ * This a DPOR implementation for event-driven applications with loops that create cycles of state matching
+ * In this new DPOR algorithm/implementation, each run is terminated iff:
  * - we find a state that matches a state in a previous run, or
  * - we have a matched state in the current run that consists of cycles that contain all choices/events.
  */
@@ -53,6 +47,7 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   private boolean verboseMode;
   private boolean stateReductionMode;
   private final PrintWriter out;
+  private PrintWriter fileWriter;
   private String detail;
   private int depth;
   private int id;
@@ -65,19 +60,20 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   private int choiceCounter;
   private int maxEventChoice;
   // Data structure to track the events seen by each state to track cycles (containing all events) for termination
-  private HashSet<Integer> currVisitedStates; // States being visited in the current execution
-  private HashSet<Integer> justVisitedStates; // States just visited in the previous choice/event
-  private HashSet<Integer> prevVisitedStates; // States visited in the previous execution
+  private HashSet<Integer> currVisitedStates;   // States being visited in the current execution
+  private HashSet<Integer> justVisitedStates;   // States just visited in the previous choice/event
+  private HashSet<Integer> prevVisitedStates;   // States visited in the previous execution
+  private HashSet<ClassInfo> nonRelevantClasses;// Class info objects of non-relevant classes
+  private HashSet<FieldInfo> nonRelevantFields; // Field info objects of non-relevant fields
+  private HashSet<FieldInfo> relevantFields;    // Field info objects of relevant fields
   private HashMap<Integer, HashSet<Integer>> stateToEventMap;
   // Data structure to analyze field Read/Write accesses and conflicts
-  private HashMap<Integer, LinkedList<Integer[]>> backtrackMap;   // Track created backtracking points
+  private HashMap<Integer, LinkedList<BacktrackExecution>> backtrackMap;  // Track created backtracking points
   private PriorityQueue<Integer> backtrackStateQ;                 // Heap that returns the latest state
-  private ArrayList<BacktrackPoint> backtrackPointList;           // Record backtrack points (CG, state Id, and choice)
-  private HashMap<Integer, HashSet<Integer>> conflictPairMap;     // Record conflicting events
+  private Execution currentExecution;                             // Holds the information about the current execution
   private HashSet<String> doneBacktrackSet;                       // Record state ID and trace already constructed
-  private HashMap<Integer, ReadWriteSet> readWriteFieldsMap;      // Record fields that are accessed
   private HashMap<Integer, RestorableVMState> restorableStateMap; // Maps state IDs to the restorable state object
-  private HashMap<Integer, Integer> stateToChoiceCounterMap;      // Maps state IDs to the choice counter
+  private RGraph rGraph;                                          // R-Graph for past executions
 
   // Boolean states
   private boolean isBooleanCGFlipped;
@@ -95,9 +91,19 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     } else {
       out = null;
     }
+    String outputFile = config.getString("file_output");
+    if (!outputFile.isEmpty()) {
+      try {
+        fileWriter = new PrintWriter(new FileWriter(outputFile, true), true);
+      } catch (IOException e) {
+      }
+    }
     isBooleanCGFlipped = false;
                numOfConflicts = 0;
                numOfTransitions = 0;
+               nonRelevantClasses = new HashSet<>();
+               nonRelevantFields = new HashSet<>();
+               relevantFields = new HashSet<>();
     restorableStateMap = new HashMap<>();
     initializeStatesVariables();
   }
@@ -161,6 +167,8 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     }
   }
 
+  static Logger log = JPF.getLogger("report");
+
   @Override
   public void searchFinished(Search search) {
     if (stateReductionMode) {
@@ -173,6 +181,12 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
       out.println("\n==> DEBUG: Number of conflicts   : " + numOfConflicts);
       out.println("\n==> DEBUG: Number of transitions : " + numOfTransitions);
       out.println("\n==> DEBUG: ----------------------------------- search finished" + "\n");
+
+      fileWriter.println("==> DEBUG: State reduction mode  : " + stateReductionMode);
+      fileWriter.println("==> DEBUG: Number of conflicts   : " + numOfConflicts);
+      fileWriter.println("==> DEBUG: Number of transitions : " + numOfTransitions);
+      fileWriter.println();
+      fileWriter.close();
     }
   }
 
@@ -208,7 +222,6 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
 
   @Override
   public void choiceGeneratorAdvanced(VM vm, ChoiceGenerator<?> currentCG) {
-
     if (stateReductionMode) {
       // Check the boolean CG and if it is flipped, we are resetting the analysis
       if (currentCG instanceof BooleanChoiceGenerator) {
@@ -227,10 +240,10 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
         // If this is a new CG then we need to update data structures
         resetStatesForNewExecution(icsCG, vm);
         // If we don't see a fair scheduling of events/choices then we have to enforce it
-        fairSchedulingAndBacktrackPoint(icsCG, vm);
-        // Map state to event
-        mapStateToEvent(icsCG.getNextChoice());
-        // Explore the next backtrack point: 
+        ensureFairSchedulingAndSetupTransition(icsCG, vm);
+        // Update backtrack set of an executed event (transition): one transition before this one
+        updateBacktrackSet(currentExecution, choiceCounter - 1);
+        // Explore the next backtrack point:
         // 1) if we have seen this state or this state contains cycles that involve all events, and
         // 2) after the current CG is advanced at least once
         if (terminateCurrentExecution() && choiceCounter > 0) {
@@ -238,6 +251,8 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
         } else {
           numOfTransitions++;
         }
+        // Map state to event
+        mapStateToEvent(icsCG.getNextChoice());
         justVisitedStates.clear();
         choiceCounter++;
       }
@@ -260,34 +275,14 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
           currentChoice = checkAndAdjustChoice(currentChoice, vm);
           // Record accesses from executed instructions
           if (executedInsn instanceof JVMFieldInstruction) {
-            // Analyze only after being initialized
-            String fieldClass = ((JVMFieldInstruction) executedInsn).getFieldInfo().getFullName();
             // We don't care about libraries
-            if (!isFieldExcluded(fieldClass)) {
-              analyzeReadWriteAccesses(executedInsn, fieldClass, currentChoice);
+            if (!isFieldExcluded(executedInsn)) {
+              analyzeReadWriteAccesses(executedInsn, currentChoice);
             }
           } else if (executedInsn instanceof INVOKEINTERFACE) {
             // Handle the read/write accesses that occur through iterators
             analyzeReadWriteAccesses(executedInsn, ti, currentChoice);
           }
-          // Analyze conflicts from next instructions
-          if (nextInsn instanceof JVMFieldInstruction) {
-            // Skip the constructor because it is called once and does not have shared access with other objects
-            if (!nextInsn.getMethodInfo().getName().equals("<init>")) {
-              String fieldClass = ((JVMFieldInstruction) nextInsn).getFieldInfo().getFullName();
-              if (!isFieldExcluded(fieldClass)) {
-                // Check for conflict (go backward from current choice and get the first conflict)
-                for (int eventCounter = currentChoice - 1; eventCounter >= 0; eventCounter--) {
-                  // Check for conflicts with Write fields for both Read and Write instructions
-                  // Check and record a backtrack set for just once!
-                  if (isConflictFound(nextInsn, eventCounter, currentChoice, fieldClass) &&
-                      isNewConflict(currentChoice, eventCounter)) {
-                    createBacktrackingPoint(currentChoice, eventCounter);
-                  }
-                }
-              }
-            }
-          }
         }
       }
     }
@@ -298,71 +293,298 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
 
   // -- INNER CLASSES
 
+  // This class compactly stores backtrack execution:
+  // 1) backtrack choice list, and
+  // 2) first backtrack point (linking with predecessor execution)
+  private class BacktrackExecution {
+    private Integer[] choiceList;
+    private TransitionEvent firstTransition;
+
+    public BacktrackExecution(Integer[] choList, TransitionEvent fTransition) {
+      choiceList = choList;
+      firstTransition = fTransition;
+    }
+
+    public Integer[] getChoiceList() {
+      return choiceList;
+    }
+
+    public TransitionEvent getFirstTransition() {
+      return firstTransition;
+    }
+  }
+
+  // This class stores a representation of an execution
+  // TODO: We can modify this class to implement some optimization (e.g., clock-vector)
+  // TODO: We basically need to keep track of:
+  // TODO:    (1) last read/write access to each memory location
+  // TODO:    (2) last state with two or more incoming events/transitions
+  private class Execution {
+    private HashMap<IntChoiceFromSet, Integer> cgToChoiceMap;   // Map between CG to choice numbers for O(1) access
+    private ArrayList<TransitionEvent> executionTrace;          // The BacktrackPoint objects of this execution
+    private boolean isNew;                                      // Track if this is the first time it is accessed
+    private HashMap<Integer, ReadWriteSet> readWriteFieldsMap;  // Record fields that are accessed
+
+    public Execution() {
+      cgToChoiceMap = new HashMap<>();
+      executionTrace = new ArrayList<>();
+      isNew = true;
+      readWriteFieldsMap = new HashMap<>();
+    }
+
+    public void addTransition(TransitionEvent newBacktrackPoint) {
+      executionTrace.add(newBacktrackPoint);
+    }
+
+    public void clearCGToChoiceMap() {
+      cgToChoiceMap = null;
+    }
+
+    public int getChoiceFromCG(IntChoiceFromSet icsCG) {
+      return cgToChoiceMap.get(icsCG);
+    }
+
+    public ArrayList<TransitionEvent> getExecutionTrace() {
+      return executionTrace;
+    }
+
+    public TransitionEvent getFirstTransition() {
+      return executionTrace.get(0);
+    }
+
+    public HashMap<Integer, ReadWriteSet> getReadWriteFieldsMap() {
+      return readWriteFieldsMap;
+    }
+
+    public boolean isNew() {
+      if (isNew) {
+        // Right after this is accessed, it is no longer new
+        isNew = false;
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+
+    public void mapCGToChoice(IntChoiceFromSet icsCG, int choice) {
+      cgToChoiceMap.put(icsCG, choice);
+    }
+  }
+
+  // This class compactly stores a predecessor
+  // 1) a predecessor execution
+  // 2) the predecessor choice in that predecessor execution
+  private class Predecessor {
+    private int choice;           // Predecessor choice
+    private Execution execution;  // Predecessor execution
+
+    public Predecessor(int predChoice, Execution predExec) {
+      choice = predChoice;
+      execution = predExec;
+    }
+
+    public int getChoice() {
+      return choice;
+    }
+
+    public Execution getExecution() {
+      return execution;
+    }
+  }
+
+  // This class represents a R-Graph (in the paper it is a state transition graph R)
+  // This implementation stores reachable transitions from and connects with past executions
+  private class RGraph {
+    private int hiStateId;                                     // Maximum state Id
+    private HashMap<Integer, HashSet<TransitionEvent>> graph;  // Reachable transitions from past executions
+
+    public RGraph() {
+      hiStateId = 0;
+      graph = new HashMap<>();
+    }
+
+    public void addReachableTransition(int stateId, TransitionEvent transition) {
+      HashSet<TransitionEvent> transitionSet;
+      if (graph.containsKey(stateId)) {
+        transitionSet = graph.get(stateId);
+      } else {
+        transitionSet = new HashSet<>();
+        graph.put(stateId, transitionSet);
+      }
+      // Insert into the set if it does not contain it yet
+      if (!transitionSet.contains(transition)) {
+        transitionSet.add(transition);
+      }
+      // Update highest state ID
+      if (hiStateId < stateId) {
+        hiStateId = stateId;
+      }
+    }
+
+    public HashSet<TransitionEvent> getReachableTransitionsAtState(int stateId) {
+      return graph.get(stateId);
+    }
+
+    public HashSet<TransitionEvent> getReachableTransitions(int stateId) {
+      HashSet<TransitionEvent> reachableTransitions = new HashSet<>();
+      // All transitions from states higher than the given state ID (until the highest state ID) are reachable
+      for(int stId = stateId; stId <= hiStateId; stId++) {
+        reachableTransitions.addAll(graph.get(stId));
+      }
+      return reachableTransitions;
+    }
+  }
+
   // This class compactly stores Read and Write field sets
   // We store the field name and its object ID
   // Sharing the same field means the same field name and object ID
   private class ReadWriteSet {
-    private HashMap<String, Integer> readSet;
-    private HashMap<String, Integer> writeSet;
+    private HashMap<String, Integer> readMap;
+    private HashMap<String, Integer> writeMap;
 
     public ReadWriteSet() {
-      readSet = new HashMap<>();
-      writeSet = new HashMap<>();
+      readMap = new HashMap<>();
+      writeMap = new HashMap<>();
     }
 
     public void addReadField(String field, int objectId) {
-      readSet.put(field, objectId);
+      readMap.put(field, objectId);
     }
 
     public void addWriteField(String field, int objectId) {
-      writeSet.put(field, objectId);
+      writeMap.put(field, objectId);
+    }
+
+    public void removeReadField(String field) {
+      readMap.remove(field);
+    }
+
+    public void removeWriteField(String field) {
+      writeMap.remove(field);
+    }
+
+    public boolean isEmpty() {
+      return readMap.isEmpty() && writeMap.isEmpty();
+    }
+
+    public ReadWriteSet getCopy() {
+      ReadWriteSet copyRWSet = new ReadWriteSet();
+      // Copy the maps in the set into the new object copy
+      copyRWSet.setReadMap(new HashMap<>(this.getReadMap()));
+      copyRWSet.setWriteMap(new HashMap<>(this.getWriteMap()));
+      return copyRWSet;
     }
 
     public Set<String> getReadSet() {
-      return readSet.keySet();
+      return readMap.keySet();
     }
 
     public Set<String> getWriteSet() {
-      return writeSet.keySet();
+      return writeMap.keySet();
     }
 
     public boolean readFieldExists(String field) {
-      return readSet.containsKey(field);
+      return readMap.containsKey(field);
     }
 
     public boolean writeFieldExists(String field) {
-      return writeSet.containsKey(field);
+      return writeMap.containsKey(field);
     }
 
     public int readFieldObjectId(String field) {
-      return readSet.get(field);
+      return readMap.get(field);
     }
 
     public int writeFieldObjectId(String field) {
-      return writeSet.get(field);
+      return writeMap.get(field);
+    }
+
+    private HashMap<String, Integer> getReadMap() {
+      return readMap;
+    }
+
+    private HashMap<String, Integer> getWriteMap() {
+      return writeMap;
+    }
+
+    private void setReadMap(HashMap<String, Integer> rMap) {
+      readMap = rMap;
+    }
+
+    private void setWriteMap(HashMap<String, Integer> wMap) {
+      writeMap = wMap;
     }
   }
 
-  // This class compactly stores backtrack points: 1) backtrack state ID, and 2) backtracking choices
-  private class BacktrackPoint {
-    private IntChoiceFromSet backtrackCG; // CG at this backtrack point
-    private int stateId;                  // State at this backtrack point
-    private int choice;                   // Choice chosen at this backtrack point
+  // This class compactly stores transitions:
+  // 1) CG,
+  // 2) state ID,
+  // 3) choice,
+  // 4) predecessors (for backward DFS).
+  private class TransitionEvent {
+    private int choice;                        // Choice chosen at this transition
+    private int choiceCounter;                 // Choice counter at this transition
+    private Execution execution;               // The execution where this transition belongs
+    private HashSet<Predecessor> predecessors; // Maps incoming events/transitions (execution and choice)
+    private int stateId;                       // State at this transition
+    private IntChoiceFromSet transitionCG;     // CG at this transition
+
+    public TransitionEvent() {
+      choice = 0;
+      choiceCounter = 0;
+      execution = null;
+      predecessors = new HashSet<>();
+      stateId = 0;
+      transitionCG = null;
+    }
 
-    public BacktrackPoint(IntChoiceFromSet cg, int stId, int cho) {
-      backtrackCG = cg;
-      stateId = stId;
-      choice = cho;
+    public int getChoice() {
+      return choice;
+    }
+
+    public int getChoiceCounter() {
+      return choiceCounter;
+    }
+
+    public Execution getExecution() {
+      return execution;
     }
 
-    public IntChoiceFromSet getBacktrackCG() { return backtrackCG; }
+    public HashSet<Predecessor> getPredecessors() {
+      return predecessors;
+    }
 
     public int getStateId() {
       return stateId;
     }
 
-    public int getChoice() {
-      return choice;
+    public IntChoiceFromSet getTransitionCG() { return transitionCG; }
+
+    public void recordPredecessor(Execution execution, int choice) {
+      predecessors.add(new Predecessor(choice, execution));
+    }
+
+    public void setChoice(int cho) {
+      choice = cho;
+    }
+
+    public void setChoiceCounter(int choCounter) {
+      choiceCounter = choCounter;
+    }
+
+    public void setExecution(Execution exec) {
+      execution = exec;
+    }
+
+    public void setPredecessors(HashSet<Predecessor> preds) {
+      predecessors = new HashSet<>(preds);
+    }
+
+    public void setStateId(int stId) {
+      stateId = stId;
+    }
+
+    public void setTransitionCG(IntChoiceFromSet cg) {
+      transitionCG = cg;
     }
   }
 
@@ -387,7 +609,14 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   private final static String JAVA_STRING_LIB = "java.lang.String";
 
   // -- FUNCTIONS
-  private void fairSchedulingAndBacktrackPoint(IntChoiceFromSet icsCG, VM vm) {
+  private Integer[] copyChoices(Integer[] choicesToCopy) {
+
+    Integer[] copyOfChoices = new Integer[choicesToCopy.length];
+    System.arraycopy(choicesToCopy, 0, copyOfChoices, 0, choicesToCopy.length);
+    return copyOfChoices;
+  }
+
+  private void ensureFairSchedulingAndSetupTransition(IntChoiceFromSet icsCG, VM vm) {
     // Check the next choice and if the value is not the same as the expected then force the expected value
     int choiceIndex = choiceCounter % refChoices.length;
     int nextChoice = icsCG.getNextChoice();
@@ -398,26 +627,40 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
         icsCG.setChoice(currCGIndex, expectedChoice);
       }
     }
-    // Record state ID and choice/event as backtrack point
+    // Get state ID and associate it with this transition
     int stateId = vm.getStateId();
-    backtrackPointList.add(new BacktrackPoint(icsCG, stateId, refChoices[choiceIndex]));
+    TransitionEvent transition = setupTransition(icsCG, stateId, choiceIndex);
+    // Add new transition to the current execution and map it in R-Graph
+    for (Integer stId : justVisitedStates) {  // Map this transition to all the previously passed states
+      rGraph.addReachableTransition(stId, transition);
+    }
+    currentExecution.mapCGToChoice(icsCG, choiceCounter);
     // Store restorable state object for this state (always store the latest)
     RestorableVMState restorableState = vm.getRestorableState();
     restorableStateMap.put(stateId, restorableState);
-    // Map multiple state IDs to a choice counter
-    for (Integer stId : justVisitedStates) {
-      stateToChoiceCounterMap.put(stId, choiceCounter);
-    }
   }
 
-  private Integer[] copyChoices(Integer[] choicesToCopy) {
+  private TransitionEvent setupTransition(IntChoiceFromSet icsCG, int stateId, int choiceIndex) {
+    // Get a new transition
+    TransitionEvent transition;
+    if (currentExecution.isNew()) {
+      // We need to handle the first transition differently because this has a predecessor execution
+      transition = currentExecution.getFirstTransition();
+    } else {
+      transition = new TransitionEvent();
+      currentExecution.addTransition(transition);
+      transition.recordPredecessor(currentExecution, choiceCounter - 1);
+    }
+    transition.setExecution(currentExecution);
+    transition.setTransitionCG(icsCG);
+    transition.setStateId(stateId);
+    transition.setChoice(refChoices[choiceIndex]);
+    transition.setChoiceCounter(choiceCounter);
 
-    Integer[] copyOfChoices = new Integer[choicesToCopy.length];
-    System.arraycopy(choicesToCopy, 0, copyOfChoices, 0, choicesToCopy.length);
-    return copyOfChoices;
+    return transition;
   }
 
-  // --- Functions related to cycle detection
+  // --- Functions related to cycle detection and reachability graph
 
   // Detect cycles in the current execution/trace
   // We terminate the execution iff:
@@ -425,8 +668,7 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   // (2) the state has one or more cycles that involve all the events
   // With simple approach we only need to check for a re-visited state.
   // Basically, we have to check that we have executed all events between two occurrences of such state.
-  private boolean containsCyclesWithAllEvents(int stId) {
-
+  private boolean completeFullCycle(int stId) {
     // False if the state ID hasn't been recorded
     if (!stateToEventMap.containsKey(stId)) {
       return false;
@@ -456,11 +698,10 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     // Backtracking
     backtrackMap = new HashMap<>();
     backtrackStateQ = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder());
-    backtrackPointList = new ArrayList<>();
-    conflictPairMap = new HashMap<>();
+    currentExecution = new Execution();
+    currentExecution.addTransition(new TransitionEvent()); // Always start with 1 backtrack point
     doneBacktrackSet = new HashSet<>();
-    readWriteFieldsMap = new HashMap<>();
-    stateToChoiceCounterMap = new HashMap<>();
+    rGraph = new RGraph();
     // Booleans
     isEndOfExecution = false;
   }
@@ -479,7 +720,7 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     // We need to check all the states that have just been visited
     // Often a transition (choice/event) can result into forwarding/backtracking to a number of states
     for(Integer stateId : justVisitedStates) {
-      if (prevVisitedStates.contains(stateId) || containsCyclesWithAllEvents(stateId)) {
+      if (prevVisitedStates.contains(stateId) || completeFullCycle(stateId)) {
         return true;
       }
     }
@@ -488,7 +729,6 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
 
   private void updateStateInfo(Search search) {
     // Update the state variables
-    // Line 19 in the paper page 11 (see the heading note above)
     int stateId = search.getStateId();
     // Insert state ID into the map if it is new
     if (!stateToEventMap.containsKey(stateId)) {
@@ -497,21 +737,27 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     }
     analyzeReachabilityAndCreateBacktrackPoints(search.getVM(), stateId);
     justVisitedStates.add(stateId);
-    currVisitedStates.add(stateId);
+    if (!prevVisitedStates.contains(stateId)) {
+      // It is a currently visited states if the state has not been seen in previous executions
+      currVisitedStates.add(stateId);
+    }
   }
 
   // --- Functions related to Read/Write access analysis on shared fields
 
-  private void addNewBacktrackPoint(int stateId, Integer[] newChoiceList) {
+  private void addNewBacktrackPoint(int stateId, Integer[] newChoiceList, TransitionEvent conflictTransition) {
     // Insert backtrack point to the right state ID
-    LinkedList<Integer[]> backtrackList;
+    LinkedList<BacktrackExecution> backtrackExecList;
     if (backtrackMap.containsKey(stateId)) {
-      backtrackList = backtrackMap.get(stateId);
+      backtrackExecList = backtrackMap.get(stateId);
     } else {
-      backtrackList = new LinkedList<>();
-      backtrackMap.put(stateId, backtrackList);
+      backtrackExecList = new LinkedList<>();
+      backtrackMap.put(stateId, backtrackExecList);
     }
-    backtrackList.addFirst(newChoiceList);
+    // Add the new backtrack execution object
+    TransitionEvent backtrackTransition = new TransitionEvent();
+    backtrackTransition.setPredecessors(conflictTransition.getPredecessors());
+    backtrackExecList.addFirst(new BacktrackExecution(newChoiceList, backtrackTransition));
     // Add to priority queue
     if (!backtrackStateQ.contains(stateId)) {
       backtrackStateQ.add(stateId);
@@ -519,17 +765,28 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   }
 
   // Analyze Read/Write accesses that are directly invoked on fields
-  private void analyzeReadWriteAccesses(Instruction executedInsn, String fieldClass, int currentChoice) {
+  private void analyzeReadWriteAccesses(Instruction executedInsn, int currentChoice) {
+    // Get the field info
+    FieldInfo fieldInfo = ((JVMFieldInstruction) executedInsn).getFieldInfo();
+    // Analyze only after being initialized
+    String fieldClass = fieldInfo.getFullName();
     // Do the analysis to get Read and Write accesses to fields
     ReadWriteSet rwSet = getReadWriteSet(currentChoice);
-    int objectId = ((JVMFieldInstruction) executedInsn).getFieldInfo().getClassInfo().getClassObjectRef();
+    int objectId = fieldInfo.getClassInfo().getClassObjectRef();
     // Record the field in the map
     if (executedInsn instanceof WriteInstruction) {
-      // Exclude certain field writes because of infrastructure needs, e.g., Event class field writes
-      for (String str : EXCLUDED_FIELDS_READ_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST) {
-        if (fieldClass.startsWith(str)) {
-          return;
+      // We first check the non-relevant fields set
+      if (!nonRelevantFields.contains(fieldInfo)) {
+        // Exclude certain field writes because of infrastructure needs, e.g., Event class field writes
+        for (String str : EXCLUDED_FIELDS_READ_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST) {
+          if (fieldClass.startsWith(str)) {
+            nonRelevantFields.add(fieldInfo);
+            return;
+          }
         }
+      } else {
+        // If we have this field in the non-relevant fields set then we return right away
+        return;
       }
       rwSet.addWriteField(fieldClass, objectId);
     } else if (executedInsn instanceof ReadInstruction) {
@@ -558,9 +815,17 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
         return;
       }
       // We exclude library classes (they start with java, org, etc.) and some more
-      String objClassName = eiAccessObj.getClassInfo().getName();
-      if (excludeThisForItStartsWith(EXCLUDED_FIELDS_STARTS_WITH_LIST, objClassName) ||
-          excludeThisForItStartsWith(EXCLUDED_FIELDS_READ_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST, objClassName)) {
+      ClassInfo classInfo = eiAccessObj.getClassInfo();
+      String objClassName = classInfo.getName();
+      // Check if this class info is part of the non-relevant classes set already
+      if (!nonRelevantClasses.contains(classInfo)) {
+        if (excludeThisForItStartsWith(EXCLUDED_FIELDS_READ_WRITE_INSTRUCTIONS_STARTS_WITH_LIST, objClassName) ||
+                excludeThisForItStartsWith(EXCLUDED_FIELDS_STARTS_WITH_LIST, objClassName)) {
+          nonRelevantClasses.add(classInfo);
+          return;
+        }
+      } else {
+        // If it is part of the non-relevant classes set then return immediately
         return;
       }
       // Extract fields from this object and put them into the read write
@@ -581,53 +846,46 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   private int checkAndAdjustChoice(int currentChoice, VM vm) {
     // If current choice is not the same, then this is caused by the firing of IntIntervalGenerator
     // for certain method calls in the infrastructure, e.g., eventSince()
-    int currChoiceInd = currentChoice % refChoices.length;
-    int currChoiceFromCG = currChoiceInd;
     ChoiceGenerator<?> currentCG = vm.getChoiceGenerator();
     // This is the main event CG
     if (currentCG instanceof IntIntervalGenerator) {
       // This is the interval CG used in device handlers
       ChoiceGenerator<?> parentCG = ((IntIntervalGenerator) currentCG).getPreviousChoiceGenerator();
-      int actualEvtNum = ((IntChoiceFromSet) parentCG).getNextChoice();
-      // Find the index of the event/choice in refChoices
-      for (int i = 0; i<refChoices.length; i++) {
-        if (actualEvtNum == refChoices[i]) {
-          currChoiceFromCG = i;
-          break;
-        }
+      // Iterate until we find the IntChoiceFromSet CG
+      while (!(parentCG instanceof IntChoiceFromSet)) {
+        parentCG = ((IntIntervalGenerator) parentCG).getPreviousChoiceGenerator();
       }
-    }
-    if (currChoiceInd != currChoiceFromCG) {
-      currentChoice = (currentChoice - currChoiceInd) + currChoiceFromCG;
+      // Find the choice related to the IntIntervalGenerator CG from the map
+      currentChoice = currentExecution.getChoiceFromCG((IntChoiceFromSet) parentCG);
     }
     return currentChoice;
   }
 
-  private void createBacktrackingPoint(int currentChoice, int confEvtNum) {
-
+  private void createBacktrackingPoint(Execution execution, int currentChoice,
+                                       Execution conflictExecution, int conflictChoice) {
     // Create a new list of choices for backtrack based on the current choice and conflicting event number
     // E.g. if we have a conflict between 1 and 3, then we create the list {3, 1, 0, 2}
     // for the original set {0, 1, 2, 3}
     Integer[] newChoiceList = new Integer[refChoices.length];
+    ArrayList<TransitionEvent> currentTrace = execution.getExecutionTrace();
+    ArrayList<TransitionEvent> conflictTrace = conflictExecution.getExecutionTrace();
+    int currChoice = currentTrace.get(currentChoice).getChoice();
+    int stateId = conflictTrace.get(conflictChoice).getStateId();
+    // Check if this trace has been done from this state
+    if (isTraceAlreadyConstructed(currChoice, stateId)) {
+      return;
+    }
     // Put the conflicting event numbers first and reverse the order
-    int actualCurrCho = currentChoice % refChoices.length;
-    // We use the actual choices here in case they have been modified/adjusted by the fair scheduling method
-    newChoiceList[0] = choices[actualCurrCho];
-    newChoiceList[1] = backtrackPointList.get(confEvtNum).getChoice();
+    newChoiceList[0] = currChoice;
     // Put the rest of the event numbers into the array starting from the minimum to the upper bound
-    for (int i = 0, j = 2; i < refChoices.length; i++) {
-      if (refChoices[i] != newChoiceList[0] && refChoices[i] != newChoiceList[1]) {
+    for (int i = 0, j = 1; i < refChoices.length; i++) {
+      if (refChoices[i] != newChoiceList[0]) {
         newChoiceList[j] = refChoices[i];
         j++;
       }
     }
-    // Get the backtrack CG for this backtrack point
-    int stateId = backtrackPointList.get(confEvtNum).getStateId();
-    // Check if this trace has been done starting from this state
-    if (isTraceAlreadyConstructed(newChoiceList, stateId)) {
-      return;
-    }
-    addNewBacktrackPoint(stateId, newChoiceList);
+    // Predecessor of the new backtrack point is the same as the conflict point's
+    addNewBacktrackPoint(stateId, newChoiceList, conflictTrace.get(conflictChoice));
   }
 
   private boolean excludeThisForItContains(String[] excludedStrings, String className) {
@@ -658,13 +916,12 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
   }
 
   private void exploreNextBacktrackPoints(VM vm, IntChoiceFromSet icsCG) {
-
                // Check if we are reaching the end of our execution: no more backtracking points to explore
                // cgMap, backtrackMap, backtrackStateQ are updated simultaneously (checking backtrackStateQ is enough)
                if (!backtrackStateQ.isEmpty()) {
                        // Set done all the other backtrack points
-                       for (BacktrackPoint backtrackPoint : backtrackPointList) {
-                               backtrackPoint.getBacktrackCG().setDone();
+                       for (TransitionEvent backtrackTransition : currentExecution.getExecutionTrace()) {
+        backtrackTransition.getTransitionCG().setDone();
                        }
                        // Reset the next backtrack point with the latest state
                        int hiStateId = backtrackStateQ.peek();
@@ -682,42 +939,30 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
                }
                // Save all the visited states when starting a new execution of trace
                prevVisitedStates.addAll(currVisitedStates);
-               currVisitedStates.clear();
                // This marks a transitional period to the new CG
                isEndOfExecution = true;
   }
 
-  private ReadWriteSet getReadWriteSet(int currentChoice) {
-    // Do the analysis to get Read and Write accesses to fields
-    ReadWriteSet rwSet;
-    // We already have an entry
-    if (readWriteFieldsMap.containsKey(currentChoice)) {
-      rwSet = readWriteFieldsMap.get(currentChoice);
-    } else { // We need to create a new entry
-      rwSet = new ReadWriteSet();
-      readWriteFieldsMap.put(currentChoice, rwSet);
-    }
-    return rwSet;
-  }
-
-  private boolean isConflictFound(int eventCounter, int currentChoice) {
-
-    int actualCurrCho = currentChoice % refChoices.length;
+  private boolean isConflictFound(Execution execution, int reachableChoice, Execution conflictExecution, int conflictChoice,
+                                  ReadWriteSet currRWSet) {
+    ArrayList<TransitionEvent> executionTrace = execution.getExecutionTrace();
+    ArrayList<TransitionEvent> conflictTrace = conflictExecution.getExecutionTrace();
+    HashMap<Integer, ReadWriteSet> confRWFieldsMap = conflictExecution.getReadWriteFieldsMap();
     // Skip if this event does not have any Read/Write set or the two events are basically the same event (number)
-    if (!readWriteFieldsMap.containsKey(eventCounter) ||
-            choices[actualCurrCho] == backtrackPointList.get(eventCounter).getChoice()) {
+    if (!confRWFieldsMap.containsKey(conflictChoice) ||
+            executionTrace.get(reachableChoice).getChoice() == conflictTrace.get(conflictChoice).getChoice()) {
       return false;
     }
-    // Current R/W set
-    ReadWriteSet currRWSet = readWriteFieldsMap.get(currentChoice);
     // R/W set of choice/event that may have a potential conflict
-    ReadWriteSet evtRWSet = readWriteFieldsMap.get(eventCounter);
+    ReadWriteSet confRWSet = confRWFieldsMap.get(conflictChoice);
     // Check for conflicts with Read and Write fields for Write instructions
     Set<String> currWriteSet = currRWSet.getWriteSet();
     for(String writeField : currWriteSet) {
       int currObjId = currRWSet.writeFieldObjectId(writeField);
-      if ((evtRWSet.readFieldExists(writeField) && evtRWSet.readFieldObjectId(writeField) == currObjId) ||
-          (evtRWSet.writeFieldExists(writeField) && evtRWSet.writeFieldObjectId(writeField) == currObjId)) {
+      if ((confRWSet.readFieldExists(writeField) && confRWSet.readFieldObjectId(writeField) == currObjId) ||
+          (confRWSet.writeFieldExists(writeField) && confRWSet.writeFieldObjectId(writeField) == currObjId)) {
+        // Remove this from the write set as we are tracking per memory location
+        currRWSet.removeWriteField(writeField);
         return true;
       }
     }
@@ -725,7 +970,9 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     Set<String> currReadSet = currRWSet.getReadSet();
     for(String readField : currReadSet) {
       int currObjId = currRWSet.readFieldObjectId(readField);
-      if (evtRWSet.writeFieldExists(readField) && evtRWSet.writeFieldObjectId(readField) == currObjId) {
+      if (confRWSet.writeFieldExists(readField) && confRWSet.writeFieldObjectId(readField) == currObjId) {
+        // Remove this from the read set as we are tracking per memory location
+        currRWSet.removeReadField(readField);
         return true;
       }
     }
@@ -733,56 +980,46 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     return false;
   }
 
-  private boolean isConflictFound(Instruction nextInsn, int eventCounter, int currentChoice, String fieldClass) {
-
-    int actualCurrCho = currentChoice % refChoices.length;
-    // Skip if this event does not have any Read/Write set or the two events are basically the same event (number)
-    if (!readWriteFieldsMap.containsKey(eventCounter) ||
-         choices[actualCurrCho] == backtrackPointList.get(eventCounter).getChoice()) {
-      return false;
-    }
-    ReadWriteSet rwSet = readWriteFieldsMap.get(eventCounter);
-    int currObjId = ((JVMFieldInstruction) nextInsn).getFieldInfo().getClassInfo().getClassObjectRef();
-    // Check for conflicts with Write fields for both Read and Write instructions
-    if (((nextInsn instanceof WriteInstruction || nextInsn instanceof ReadInstruction) &&
-          rwSet.writeFieldExists(fieldClass) && rwSet.writeFieldObjectId(fieldClass) == currObjId) ||
-         (nextInsn instanceof WriteInstruction && rwSet.readFieldExists(fieldClass) &&
-          rwSet.readFieldObjectId(fieldClass) == currObjId)) {
-      return true;
+  private ReadWriteSet getReadWriteSet(int currentChoice) {
+    // Do the analysis to get Read and Write accesses to fields
+    ReadWriteSet rwSet;
+    // We already have an entry
+    HashMap<Integer, ReadWriteSet> currReadWriteFieldsMap = currentExecution.getReadWriteFieldsMap();
+    if (currReadWriteFieldsMap.containsKey(currentChoice)) {
+      rwSet = currReadWriteFieldsMap.get(currentChoice);
+    } else { // We need to create a new entry
+      rwSet = new ReadWriteSet();
+      currReadWriteFieldsMap.put(currentChoice, rwSet);
     }
-    return false;
+    return rwSet;
   }
 
-  private boolean isFieldExcluded(String field) {
+  private boolean isFieldExcluded(Instruction executedInsn) {
+    // Get the field info
+    FieldInfo fieldInfo = ((JVMFieldInstruction) executedInsn).getFieldInfo();
+    // Check if the non-relevant fields set already has it
+    if (nonRelevantFields.contains(fieldInfo)) {
+      return true;
+    }
+    // Check if the relevant fields set already has it
+    if (relevantFields.contains(fieldInfo)) {
+      return false;
+    }
+    // Analyze only after being initialized
+    String field = fieldInfo.getFullName();
     // Check against "starts-with", "ends-with", and "contains" list
     if (excludeThisForItStartsWith(EXCLUDED_FIELDS_STARTS_WITH_LIST, field) ||
             excludeThisForItEndsWith(EXCLUDED_FIELDS_ENDS_WITH_LIST, field) ||
             excludeThisForItContains(EXCLUDED_FIELDS_CONTAINS_LIST, field)) {
+      nonRelevantFields.add(fieldInfo);
       return true;
     }
-
+    relevantFields.add(fieldInfo);
     return false;
   }
 
-  private boolean isNewConflict(int currentEvent, int eventNumber) {
-    HashSet<Integer> conflictSet;
-    if (!conflictPairMap.containsKey(currentEvent)) {
-      conflictSet = new HashSet<>();
-      conflictPairMap.put(currentEvent, conflictSet);
-    } else {
-      conflictSet = conflictPairMap.get(currentEvent);
-    }
-    // If this conflict has been recorded before, we return false because
-    // we don't want to save this backtrack point twice
-    if (conflictSet.contains(eventNumber)) {
-      return false;
-    }
-    // If it hasn't been recorded, then do otherwise
-    conflictSet.add(eventNumber);
-    return true;
-  }
-
-  private boolean isTraceAlreadyConstructed(Integer[] choiceList, int stateId) {
+  // Check if this trace is already constructed
+  private boolean isTraceAlreadyConstructed(int firstChoice, int stateId) {
     // Concatenate state ID and only the first event in the string, e.g., "1:1 for the trace 10234 at state 1"
     // TODO: THIS IS AN OPTIMIZATION!
     // This is the optimized version because after we execute, e.g., the trace 1:10234, we don't need to try
@@ -791,7 +1028,7 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     StringBuilder sb = new StringBuilder();
     sb.append(stateId);
     sb.append(':');
-    sb.append(choiceList[0]);
+    sb.append(firstChoice);
     // Check if the trace has been constructed as a backtrack point for this state
     if (doneBacktrackSet.contains(sb.toString())) {
       return true;
@@ -800,61 +1037,154 @@ public class DPORStateReducer extends ListenerAdapter {
     return false;
   }
 
+  // Reset data structure for each new execution
   private void resetStatesForNewExecution(IntChoiceFromSet icsCG, VM vm) {
     if (choices == null || choices != icsCG.getAllChoices()) {
       // Reset state variables
       choiceCounter = 0;
       choices = icsCG.getAllChoices();
       refChoices = copyChoices(choices);
-      // Clearing data structures
-      conflictPairMap.clear();
-      readWriteFieldsMap.clear();
-      stateToEventMap.clear();
+      // Clear data structures
+      currVisitedStates = new HashSet<>();
+      stateToEventMap = new HashMap<>();
       isEndOfExecution = false;
-      backtrackPointList.clear();
     }
   }
 
+  // Set a backtrack point for a particular state
   private void setBacktrackCG(int stateId, IntChoiceFromSet backtrackCG) {
     // Set a backtrack CG based on a state ID
-    LinkedList<Integer[]> backtrackChoices = backtrackMap.get(stateId);
-    backtrackCG.setNewValues(backtrackChoices.removeLast());  // Get the last from the queue
+    LinkedList<BacktrackExecution> backtrackExecutions = backtrackMap.get(stateId);
+    BacktrackExecution backtrackExecution = backtrackExecutions.removeLast();
+    backtrackCG.setNewValues(backtrackExecution.getChoiceList());  // Get the last from the queue
     backtrackCG.setStateId(stateId);
     backtrackCG.reset();
+    // Update current execution with this new execution
+    Execution newExecution = new Execution();
+    TransitionEvent firstTransition = backtrackExecution.getFirstTransition();
+    newExecution.addTransition(firstTransition);
+    // Try to free some memory since this map is only used for the current execution
+    currentExecution.clearCGToChoiceMap();
+    currentExecution = newExecution;
     // Remove from the queue if we don't have more backtrack points for that state
-    if (backtrackChoices.isEmpty()) {
+    if (backtrackExecutions.isEmpty()) {
       backtrackMap.remove(stateId);
       backtrackStateQ.remove(stateId);
     }
   }
 
+  // Update backtrack sets
+  // 1) recursively, and
+  // 2) track accesses per memory location (per shared variable/field)
+  private void updateBacktrackSet(Execution execution, int currentChoice) {
+    // Copy ReadWriteSet object
+    HashMap<Integer, ReadWriteSet> currRWFieldsMap = execution.getReadWriteFieldsMap();
+    ReadWriteSet currRWSet = currRWFieldsMap.get(currentChoice);
+    if (currRWSet == null) {
+      return;
+    }
+    currRWSet = currRWSet.getCopy();
+    // Memorize visited TransitionEvent object while performing backward DFS to avoid getting caught up in a cycle
+    HashSet<TransitionEvent> visited = new HashSet<>();
+    // Update backtrack set recursively
+    // TODO: The following is the call to the original version of the method
+//    updateBacktrackSetRecursive(execution, currentChoice, execution, currentChoice, currRWSet, visited);
+    // TODO: The following is the call to the version of the method with pushing up happens-before transitions
+    updateBacktrackSetRecursive(execution, currentChoice, execution, currentChoice, execution, currentChoice, currRWSet, visited);
+  }
+
+//  TODO: This is the original version of the recursive method
+//  private void updateBacktrackSetRecursive(Execution execution, int currentChoice,
+//                                           Execution conflictExecution, int conflictChoice,
+//                                           ReadWriteSet currRWSet, HashSet<TransitionEvent> visited) {
+//    // Halt when we have found the first read/write conflicts for all memory locations
+//    if (currRWSet.isEmpty()) {
+//      return;
+//    }
+//    TransitionEvent confTrans = conflictExecution.getExecutionTrace().get(conflictChoice);
+//    // Halt when we have visited this transition (in a cycle)
+//    if (visited.contains(confTrans)) {
+//      return;
+//    }
+//    visited.add(confTrans);
+//    // Explore all predecessors
+//    for (Predecessor predecessor : confTrans.getPredecessors()) {
+//      // Get the predecessor (previous conflict choice)
+//      conflictChoice = predecessor.getChoice();
+//      conflictExecution = predecessor.getExecution();
+//      // Check if a conflict is found
+//      if (isConflictFound(execution, currentChoice, conflictExecution, conflictChoice, currRWSet)) {
+//        createBacktrackingPoint(execution, currentChoice, conflictExecution, conflictChoice);
+//      }
+//      // Continue performing DFS if conflict is not found
+//      updateBacktrackSetRecursive(execution, currentChoice, conflictExecution, conflictChoice, currRWSet, visited);
+//    }
+//  }
+
+  // TODO: This is the version of the method with pushing up happens-before transitions
+  private void updateBacktrackSetRecursive(Execution execution, int currentChoice,
+                                           Execution conflictExecution, int conflictChoice,
+                                           Execution hbExecution, int hbChoice,
+                                           ReadWriteSet currRWSet, HashSet<TransitionEvent> visited) {
+    // Halt when we have found the first read/write conflicts for all memory locations
+    if (currRWSet.isEmpty()) {
+      return;
+    }
+    TransitionEvent confTrans = conflictExecution.getExecutionTrace().get(conflictChoice);
+    // Halt when we have visited this transition (in a cycle)
+    if (visited.contains(confTrans)) {
+      return;
+    }
+    visited.add(confTrans);
+    // Explore all predecessors
+    for (Predecessor predecessor : confTrans.getPredecessors()) {
+      // Get the predecessor (previous conflict choice)
+      conflictChoice = predecessor.getChoice();
+      conflictExecution = predecessor.getExecution();
+      // Push up one happens-before transition
+      int pushedChoice = hbChoice;
+      Execution pushedExecution = hbExecution;
+      // Check if a conflict is found
+      if (isConflictFound(execution, currentChoice, conflictExecution, conflictChoice, currRWSet)) {
+        createBacktrackingPoint(pushedExecution, pushedChoice, conflictExecution, conflictChoice);
+        pushedChoice = conflictChoice;
+        pushedExecution = conflictExecution;
+      }
+      // Continue performing DFS if conflict is not found
+      updateBacktrackSetRecursive(execution, currentChoice, conflictExecution, conflictChoice,
+              pushedExecution, pushedChoice, currRWSet, visited);
+    }
+    // Remove the transition after being explored
+    visited.remove(confTrans);
+  }
+
   // --- Functions related to the reachability analysis when there is a state match
 
-  // We use backtrackPointsList to analyze the reachable states/events when there is a state match:
-  // 1) Whenever there is state match, there is a cycle of events
-  // 2) We need to analyze and find conflicts for the reachable choices/events in the cycle
-  // 3) Then we create a new backtrack point for every new conflict
   private void analyzeReachabilityAndCreateBacktrackPoints(VM vm, int stateId) {
     // Perform this analysis only when:
-    // 1) there is a state match,
-    // 2) this is not during a switch to a new execution,
-    // 3) at least 2 choices/events have been explored (choiceCounter > 1),
-    // 4) the matched state has been encountered in the current execution, and
-    // 5) state > 0 (state 0 is for boolean CG)
-    if (!vm.isNewState() && !isEndOfExecution && choiceCounter > 1 &&
-            currVisitedStates.contains(stateId) && (stateId > 0)) {
-      // Find the choice/event that marks the start of this cycle: first choice we explore for conflicts
-      int conflictChoice = stateToChoiceCounterMap.get(stateId);
-      int currentChoice = choiceCounter - 1;
-      // Find conflicts between choices/events in this cycle (we scan forward in the cycle, not backward)
-      while (conflictChoice < currentChoice) {
-        for (int eventCounter = conflictChoice + 1; eventCounter <= currentChoice; eventCounter++) {
-          if (isConflictFound(eventCounter, conflictChoice) && isNewConflict(conflictChoice, eventCounter)) {
-            createBacktrackingPoint(conflictChoice, eventCounter);
-          }
+    // 1) this is not during a switch to a new execution,
+    // 2) at least 2 choices/events have been explored (choiceCounter > 1),
+    // 3) state > 0 (state 0 is for boolean CG)
+    if (!isEndOfExecution && choiceCounter > 1 && stateId > 0) {
+      if (currVisitedStates.contains(stateId) || prevVisitedStates.contains(stateId)) {
+        // Update reachable transitions in the graph with a predecessor
+        HashSet<TransitionEvent> reachableTransitions = rGraph.getReachableTransitionsAtState(stateId);
+        for(TransitionEvent transition : reachableTransitions) {
+          transition.recordPredecessor(currentExecution, choiceCounter - 1);
         }
-        conflictChoice++;
+        updateBacktrackSetsFromPreviousExecution(stateId);
       }
     }
   }
+
+  // Update the backtrack sets from previous executions
+  private void updateBacktrackSetsFromPreviousExecution(int stateId) {
+    // Collect all the reachable transitions from R-Graph
+    HashSet<TransitionEvent> reachableTransitions = rGraph.getReachableTransitions(stateId);
+    for(TransitionEvent transition : reachableTransitions) {
+      Execution execution = transition.getExecution();
+      int currentChoice = transition.getChoiceCounter();
+      updateBacktrackSet(execution, currentChoice);
+    }
+  }
 }