深入Java调试体系，第2部分: JVMTI和Agent实现 - 编程入门网

JVMTI 数据结构

JVMTI 中使用的数据结构，首先也是一些标准的 JNI 数据结构，比如 jint，jlong ；其次，JVMTI 也定义了一些基本类型，比如 jthread，表示一个 thread，jvmtiEvent，表示 jvmti 所定义的事件；更复杂的有 JVMTI 的一些需要用结构体表示的数据结构，比如堆的信息（jvmtiStackInfo）。这些数据结构在文档中都有清楚的定义，本文就不再详细解释。

一个简单的 Agent 实现

下面将通过一个具体的例子，来阐述如何开发一个简单的 Agent 。这个 Agent 是通过 C++ 编写的（读者可以在最后下载到完整的代码），他通过监听 JVMTI_EVENT_METHOD_ENTRY 事件，注册对应的回调函数来响应这个事件，来输出所有被调用函数名。有兴趣的读者还可以参照这个基本流程，通过 JVMTI 提供的丰富的函数来进行扩展和定制。

Agent 的设计

具体实现都在 MethodTraceAgent 这个类里提供。按照顺序，他会处理环境初始化、参数解析、注册功能、注册事件响应，每个功能都被抽象在一个具体的函数里。

class　MethodTraceAgent　 { 　　public: 　　　　void　Init(JavaVM　*vm)　const　throw(AgentException); 　　　　void　ParseOptions(const　char*　str)　const　throw(AgentException); 　　　　void　AddCapability()　const　throw(AgentException); 　　　　void　RegisterEvent()　const　throw(AgentException); 　　　　... 　　private: 　　　　... 　　　　static　jvmtiEnv　*　m_jvmti; 　　　　static　char*　m_filter; 　};

Agent_OnLoad 函数会在 Agent 被加载的时候创建这个类，并依次调用上述各个方法，从而实现这个 Agent 的功能。

JNIEXPORT　jint　JNICALL　Agent_OnLoad(JavaVM　*vm,　char　*options,　void　*reserved) { 　　... 　　MethodTraceAgent*　agent　=　new　MethodTraceAgent(); 　　agent->Init(vm); 　　agent->ParseOptions(options); 　　agent->AddCapability(); 　　agent->RegisterEvent(); 　　... }

深入Java调试体系，第2部分: JVMTI和Agent实现(5)

运行过程如图 1 所示：

图 1. Agent 时序图

Agent 编译和运行

Agent 的编译非常简单，他和编译普通的动态链接库没有本质区别，只是需要将 JDK 提供的一些头文件包含进来。

Windows: cl　/EHsc　-I${JAVA_HOME}\include\　-I${JAVA_HOME}\include\win32 -LD　MethodTraceAgent.cpp　Main.cpp　-FeAgent.dll

Linux: g++　-I${JAVA_HOME}/include/　-I${JAVA_HOME}/include/linux MethodTraceAgent.cpp　Main.cpp　-fPIC　-shared　-o　libagent.so

在附带的代码文件里提供了一个可运行的 Java 类，默认情况下运行的结果如下图所示：

图 2. 默认运行输出

现在，我们运行程序前告诉 Java 先加载编译出来的 Agent：

java　-agentlib:Agent=first　MethodTraceTest

这次的输出如图 3. 所示：

图 3. 添加 Agent 后输出

可以当程序运行到到 MethodTraceTest 的 first 方法是，Agent 会输出这个事件。“ first ”是 Agent 运行的参数，如果不指定话，所有的进入方法的触发的事件都会被输出，如果读者把这个参数去掉再运行的话，会发现在运行 main 函数前，已经有非常基本的类库函数被调用了。

结语

Java 虚拟机通过 JVMTI 提供了一整套函数来帮助用户检测管理虚拟机运行态，它主要通过 Agent 的方式实现与用户的互操作。本文简单介绍了 Agent 的实现方式和 JVMTI 的使用。通过 Agent 这种方式不仅仅用户可以使用，事实上，JDK 里面的很多工具，比如 Instrumentation 和 JDI,

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