使用java虚拟机工具接口创建调试和分析代理

本文阐述如何使用JVMTI创立Java应用程序的调试和分析工具。这种工具〔也称作代理〕在应用程序中发惹事件时，可以使用该接口提供的功能对事件通知进展注册，并查询和控制该应用程序。这里提供了JVMTI的文档资料。JVMTI代理对于调试和调优应用程序非常有用。它可以对应用程序的各个方面予以说明，如内存分配情况、CPU利用情况及锁争夺情况。尽管JVMPI如今仍处于实验阶段，很多Java技术开发人员已经在使用它了，而且已经把它应用到多种市场上提供的JaVa应用程序Profilero请注意，竭力鼓励开发人员使用JVMTI而不使用JVMPI。JVMPI在不久的将来将被废止。JVMTI在多个方面改进了JVMPI的功能和性能。例如：JVMTI依赖于每个事件的回调。这比JVMPI设计使用需要编组和取消编组的事件构造更有效。JVMTI包含四倍于JVMPI的函数〔包括用于获取关于变量、字段、方法和类的信息的更多函数〕。有关JVMTI函数的完好索引，请参见函数索引页。JVMTI比JVMPI提供更多类型的事件通知，包括异常事件、字段访问和修改事件、断点和单步骤事件等。有些从未被充分利用的JVMPI事件，如Arena的new和delete,或者通过字节码工具很容易就能获得的内容，或者JVMTI函数本身〔如heapdump和objectallocation〕往往被丢掉。对这些事件的描绘位于事件索引页。JVMTI是基于功能的，而JVMPI对于相应性能影响却是“要么全有，要么全无〞。JVMPI堆功能不可伸缩。JVMPI没有错误返回信息。JVMPI在VM实现方面具有很强的侵入性，容易导致维护问题和性能受损。☆JVMPI是个实验产品，不久将废止。在本文的以下部分，我们介绍一个简单代理，它使用JVMTI函数从Java应用程序提取信息。代理的编写必须使用本地代码。这里给出的例如代理是使用C语言编写的。您可以于此下载完好的例如代理代码。下面几段介绍如何初始化一个代理，以及代理如何使用JVMTI函数提取关于Java应用程序的信息，以及如何编译和运行代理。此例如代码和编译步骤特定于UNIX环境，但是经过修改后也可用于WindOWs。这里介绍的代理可用于在任何JaVa应用程序中分析线程和确定JVM内存使用情况。这里包含一个用Java语言编写的简单程序，称作SimpleThread.java，并可从这里下载。我们使用ThreadSample.jaVa演示此代理的预期输出。JVMTI的功能很多，在此无法详述；但本文中的代码可以提供一个出发点，让您去开发符合自己特定需求的分析工具。代理初始化本节介绍用于初始化代理的代码。首先，代理必须包括jvmti.h文件，语句为#include。另外，代理必须包含一个名为Agent_OnLOad的函数，加载库时要调用这一函数。Agent_OnLOad函数用于在初始化JaVavirtualmachine(JVM)之前设置所需的功能。AgenJOnLoad签名如下所示：JNIEXPORTjintJNICALLAgent_OnLOad(JavaVM*jvm,char*OptiOns,vOid*reserved){/*WereturnJNI_OKtOsignifysuccess*/returnJNI_OK;}在我们的例如代码中，我们必须为将要使用的JVMTI函数和事件启用多种功能。一般情况下均需〔在某些情况下必须〕将这些功能添加到Agent_OnLOad函数中。有关每种函数或事件所需的功能的说明，参见Java虚拟机工具接口页。例如，要使用InterruptThread函数，can_signal_thread功能必须为true。我们把例如所需的全部功能都设置为true，然后使用AddCapabilities函数将它们添加到JVMTI环境中：staticjvmtiEnv*jvmti=NULL;staticjvmtiCapabilitiescapa;jvmtiErrOrerrOr;(void)memset(&capa,0,sizeof(jvmtiCapabilities));capa.can_signal_thread=1;capa.can_get_owned_monitor_info=1;capa.can_generate_method_entry_events=1;capa.can_generate_exception_events=1;capa.can_generate_vm_object_alloc_events=1;capa.can_tag_objects=1;error=(*jvmti)->AddCapabilities(jvmti,&capa);check_jvmti_error(jvmti,error,"UnabletogetnecessaryJVMTIcapabilities.");...止匕外，Agent_OnLoad函数通常用于注册事件通知。在此例如中，我们在使用SetEventNotificationMode函数的Agent_OnLoad中启用了多个事件，如VMInitializationEvent、VMDeathEvent和VMObjectAllocation,如下所示：error=(*jvmti)->SetEventNotificationMode(jvmti,JVMTI_ENABLE,JVMTI_EVENT_VM_INIT,(jthread)NULL);error=(*jvmti)->SetEventNotificationMode(jvmti,JVMTI_ENABLE,JVMTI_EVENT_VM_DEATH,(jthread)NULL);error=(*jvmti)->SetEventNotificationMode(jvmti,JVMTI_ENABLE,JVMTI_EVENT_VM_OBJECT_ALLOC,(jthread)NULL);check_jvmti_error(jvmti,error,"Cannotseteventnotification");...注意，在此例如中，NULL是作为第三个参数传递的，它可以全局地启用事件通知。假设需要，可以为某个特殊线程启用或禁用某些事件。我们为其注册的每个事件还都必须具有一个指定的回调函数，当该事件发生时将调用它。例如，假设一个Exception类型的JVMTIEvent发生，例如代理会将其发送到回调方法callbackException()中。使用jvmtiEventCallbacks构造和SetEventCallbacks函数可以完成此任务：jvmtiEventCallbackscallbacks;...(void)memset(&callbacks,0,sizeof(callbacks));callbacks.VMInit=&callbackVMInit;/*JVMTI_EVENT_VM_INIT*/callbacks.VMDeath=&callbackVMDeath;/*JVMTI_EVENT_VM_DEATH*/callbacks.Exception=&callbackException;/*JVMTI_EVENT_EXCEPTION*/callbacks.VMObjectAlloc=&callbackVMObjectAlloc;/*JVMTI_EVENT_VM_OBJECT_ALLOC*/error=(*jvmti)->SetEventCallbacks(jvmti,&callbacks,(jint)sizeof(callbacks));check_jvmti_error(jvmti,error,"Cannotsetjvmticallbacks");...我们还将设置一个全局代理数据区域以在整个代码中使用。/*Globalagentdatastructure*/typedefstruct{/*JVMTIEnvironment*/jvmtiEnv*jvmti;jbooleanvm_is_started;/*DataaccessLock*/jrawMonitorIDlock;}GlobalAgentData;staticGlobalAgentData*gdata;在Agent_OnLoad函数中，我们执行以下设置：/*SetupinitialglobalagentdataareaUseofstatic/externdatashouldbehandledcarefullyhere.Weneedtomakesurethatweareabletocleanupafterourselvessoanythingallocatedinthislibraryneedstobe