JVMTI開發教程之一個簡單的Agent

JVM TI是JDK提供的一套用於開發JVM監控, 問題定位與性能調優工具的通用編程接口（API）。
經過JVMTI，咱們能夠開發各式各樣的JVMTI Agent。這個Agent的表現形式是一個以c/c++語言編寫的動態共享庫。

JVMTI Agent原理: Java啓動或運行時，動態加載一個外部基於JVM TI編寫的dynamic module到Java進程內，而後觸發JVM源生線程Attach Listener來執行這個dynamic module的回調函數。在函數體內，你能夠獲取各類各樣的VM級信息，註冊感興趣的VM事件，甚至控制VM的行爲。

JVMTI從功能上大體能夠分爲4類：

1. Heap
獲取全部類的信息，對象信息，對象引用關係，Full GC開始/結束，對象回收事件等。

2. 線程與堆棧
獲取全部線程的信息，線程組信息，控制線程（start,suspend,resume,interrupt…）, Thread Monitor(Lock)，獲得線程堆棧，控制出棧，方法強制返回，方法棧本地變量等。

3. Class & Object & Method & Field 元信息
class信息，符號表，方法表，redefine class（hotswap）, retransform class，object信息，fields信息，method信息等。

4. 工具類
線程cpu消耗，classloader路徑修改，系統屬性獲取等。

開發jvm ti agent，簡單的來說，就是開發一個c/c++的共享庫。在windows下後綴是dll，Linux/unix下是so，mac下就是dylib。因此咱們建立工程和編譯環境的時候，記得以共享庫(share library)的形式來構建。

JVMTI的啓動方式

JVMTI有兩種啓動方式，第一種是隨java進程啓動時，自動載入共享庫，下文簡稱方式A。另外一種方式是，java運行時，經過attach api動態載入，下文簡稱方式B。

方式A的實現方式是經過在java啓動時傳遞一個特殊的option，例子以下：

java -agentlib:<agent-lib-name>=<options> Sample
注意，這裏的共享庫路徑是環境變量路徑，例如 java -agentlib:foo=opt1,opt2，java啓動時會從linux的LD_LIBRARY_PATH或windows的PATH環境變量定義的路徑處裝載foo.so或foo.dll，找不到則拋異常

java -agentpath:<path-to-agent>=<options> Sample
這是以絕對路徑的方式裝載共享庫，例如 java -agentpath:/home/admin/agentlib/foo.so=opt1,opt2

方式B的實現方式是經過attach api，這是一套純java的api，它負責動態地將dynamic module attach到指定進程id的java進程內並觸發回調。例子以下：

import java.io.IOException;
import com.sun.tools.attach.VirtualMachine;

public class VMAttacher {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
	 // args[0]爲java進程id
         VirtualMachine virtualMachine = com.sun.tools.attach.VirtualMachine.attach(args[0]);
         // args[1]爲共享庫路徑，args[2]爲傳遞給agent的參數
         virtualMachine.loadAgentPath(args[1], args[2]);
         virtualMachine.detach();
    }

}

Attach API位於$JAVA_HOME/lib/tools.jar，因此在編譯時，須要將這個jar放入classpath。例如

javac -cp $JAVA_HOME/lib/tools.jar VMAttacher.java