Java千百问_08JDK详解（012）_JPDA是什么

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1、JPDA是什么

我们可以通过常见的Java IDE提供的图形界面调试工具进行代码调试，甚至可以使用JDK自带的jdb工具，以文本命令的形式来调试Java 程序，这些形形色色的调试工具都是通过JPDA开发的。

JPDA（Java Platform Debugger Architecture）是 Java平台调试体系结构的缩写，通过JPDA提供的API，开发人员可以方便灵活的搭建Java调试工具。

JPDA主要由三个部分组成：Java虚拟机工具接口（JVMTI，Java Virtual Machine Profiler Interface）、Java调试线协议（JDWP，Java Debug Wire Protocol）、 Java 调试接口（JDI，Java Debug Interface）。具体如下：

1. Java虚拟机工具接口（JVMTI，Java Virtual Machine Tool Interface）
   Java虚拟机工具接口，它是一套由虚拟机直接提供的本地接口（native API）。它处于整个JPDA体系的最底层，所有调试功能本质上都需要通过JVMTI来提供。
   通过这些接口，开发人员不仅可以调试在该虚拟机上运行的Java程序，还能查看它们运行的状态、设置回调函数、控制某些环境变量，从而进行优化和提升。JVMTI的前身是JVMDI和JVMPI，它们原来分别被用于提供调试Java程序以及调节性能的功能，在Java 5之后，由JVMTI取代了它们。
   了解JVMTI看这里：JVMTI是什么

2. Java调试线协议（JDWP，Java Debug Wire Protocol）
   Java调试线协议，是一个为Java调试而制定的通讯交互协议，它定义了调试器和被调试程序之间传递信息的格式。JDWP详细完整地定义了请求命令、响应数据和错误代码，保证了调试器和被调试程序间JVMTI和JDI的通信通畅。
   这里需要注意的是，JDWP本身并不包括传输层的实现，JDWP只包括了和传输层交互的定义。

3. Java 调试接口（JDI）
   Java调试接口，是三个模块中最高层的接口，由Java语言实现。 JDI为开人人员提供了若干接口，不仅能格式化JDWP数据，而且还能为JDWP数据传输提供队列、缓存等优化服务。通过它，开发人员就能远程操控后端虚拟机上被调试程序的运行。我们一般的调试器也都是通过JDI接口构造出一套界面化的工具，达到易用的目的。

2、JPDA如何运行

JPDA的调试过程有几个重要的概念：调试者、被调试者、通信器。具体如下：

1. 被调试者
   运行于我们想调试的Java虚拟机之上，它可以通过JVMTI这个标准接口，监控当前虚拟机的信息。

2. 调试者
   定义了用户可使用的调试接口，通过这些接口，用户可以对被调试虚拟机发送调试命令，同时调试者接受并显示调试结果。

3. 通信器
   将调试者与被调试着之间的调试命令和调试结果，封装成JDWP协议的包进行传输的。

一次完整的调试过程如下：

1. 通信器把调试者的调试命令被封装成JDWP命令包，通过传输层发送给被调试者。

2. 被调试者接收到JDWP命令包后，解析这个命令并转化为JVMTI的调用，在被调试者上运行。

3. JVMTI的运行结果，被格式化成JDWP数据包，发送给调试者并返回给JDI调用。

4. 开发所使用的调试器通过JDI得到数据，并可以发出操作指令。

具体过程如图：

这里要说一点，每一个虚拟机都应该实现JVMTI接口，但是JDWP和JDI本身与虚拟机并不是不可分的。这三个层之间是通过标准的交互接口和通信协议联系起来的，因此它们可以被独立替换或取代。因此，开发自己的JDWP和JDI就可以定制自己的调试工具。
例如，Apache提供了JDWP的实现。Eclipse一个子项目org.eclipse.jdt.debug提供了JDI实现。通过标准协议，Eclipse IDE的调试工具就可以完全在Apache的环境上运行。

3、JPDA都有哪些特点

1. 直接操作虚拟机
   在我们调试C/C++程序时，需要先编译一个debug模式的程序，这个程序一般来说非常大。调试过程中，调试者要创建一个运行态，它的程序算法比较复杂，性能消耗也很多。
   而Java则不同，由于Java的运行态已经被虚拟机所很好地管理，因此作为Java的调试者无需再创造一个可控的运行态，而仅仅需要去操作虚拟机就可以了。

2. C/S架构
   JPDA实际上是一个C/S架构，只要符合JDWP协议，我们甚至可以通过网络，在任意地点调试远程的虚拟机。它很好地解决了部署和测试的问题，满足了网络时代中的开发应用的需求。

3. 效率高
   由于Java程序本身就是编译成字节码运行在虚拟机上的，因此调试前后的程序、内存占用都不会有大变化（仅需要启动一个JDWP所需要的内存）。

4. 十分灵活
   Java调试工具是建立在强大的虚拟机上的，因此，很多应用都可以通过对虚拟机的改进而得到实现，例如动态编译运行，字节码实时替换。