Java千百问_08JDK详解（013）_JVMTI是什么

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1、JVMTI是什么

JVMTI（JVM Tool Interface）是JPDA体系中的最底层， 由Java虚拟机提供的native编程接口，是JVMPI（Java Virtual Machine Profiler Interface）和 JVMDI（Java Virtual Machine Debug Interface）的更新版本。

了解JPDA体系看这里：JPDA是什么
从它的发展中我们就可以知道，JVMTI提供了调试（debug）和分析（profiler）功能；同时，它还有监听（Monitoring），线程分析（Thread analysis）以及覆盖率分析（Coverage Analysis）等功能。正是由于JVMTI的强大功能，它是实现Java调试器，以及其它Java运行态测试与分析工具的基础。目前已有很多成熟的集成工具提供了JVMTI的实现（例如Sun、IBM以及一些开源项目如Apache Harmony DRLVM），这些工具虽然强大易用，但是在一些特定情况下，开发者常常会有一些特殊的需求，这个时候就需要定制工具来达成目标。

JVMTI是一套本地代码接口，因此我们需要使用C/C++以及JNI。开发时一般采用建立一个Agent（通过C++编写）的方式来使用JVMTI，它可以使用JVMTI函数、设置回调函数、从JVM中得到当前的运行态信息，还可以操作虚拟机的运行态。

2、如何加载JVMTI agent

当我们把Agent编译成一个动态链接库之后，我们可以通过两种方式加载Agent：启动加载模式、活动加载模式。具体如下：

启动加载模式

在Java程序启动时加载它，其实是在java启动时指定加载agent，如下：

-agentlib:<agent-lib-name>=<options>

注意，这里的路径是环境变量的相对路径，例如 java -agentlib:libagent=opt，java启动时会PATH环境变量定义的路径处装载libagent.so

-agentpath:<path-to-agent>=<options>

这里是绝对路径，例如 java -agentpath:/home/admin/agentlib/libagent.so=opt

活动加载模式

Java 5之后可以在运行时加载agent，通过com.sun.tools.attach包的API来实现（需要引入${JAVA_HOME}/lib/tools.jar）。使用非常简单，如下：

public class TestAgent {
    public static void main(String[] args) throws AttachNotSupportedException, IOException, AgentLoadException,
            AgentInitializationException {
        String pid = "831"; // 想要装载的java进程id
        String agentPath = "/Users/sunjie/Desktop/libagent.so"; // agent.so的路径
        String options = null;// 传入agent的参数
        VirtualMachine virtualMachine = com.sun.tools.attach.VirtualMachine.attach(pid);
        virtualMachine.loadAgentPath(agentPath, options);
        virtualMachine.detach();
    }
}

了解AttachAPI看这里：[AttachAPI是什么][3]

3、JVMTI agent是如何工作的

Agent的启动

Agent是在Java虚拟机启动时加载的，这个时间点上：

• 所有的Java类都未被初始化
• 所有的对象实例都未被创建
• 所有的Java代码都没有被执行

但在这个时候，我们已经可以：

• 操作JVMTI的Capability参数
• 使用系统参数

通过启动加载模式加载Agent之后，虚拟机会先寻找一个Agent入口函数：

JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *jvm, char *options, void *reserved)

如果是运行加载模式，则是：

JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnAttach(JavaVM *jvm, char *options, void *reserved);

在这个函数中，虚拟机传入了一个JavaVM指针，以及命令行的参数。我们通过*jvm可以获取jvmtiEnv，即可以使用JVMTI函数，当然不同的JVM实现提供的函数细节可能不一样，但是使用的方式一致。如下：

jvmtiEnv *jvmti;
(*jvm)->GetEnv(jvm, &jvmti, JVMTI_VERSION_1_1);

这里第二个参数为版本信息，不同的JVMTI环境所提供的功能、处理方式可能有所不同，不过它在同一个虚拟机中会保持不变。

Agent的卸载
当Agent完成任务，或者JVM关闭的时候，虚拟机会调用函数来完成最后的清理任务，如下：

JNIEXPORT void JNICALL Agent_OnUnload(JavaVM *jvm)

4、如何编写JVMTI agent程序

只要有一定的C++基础就可以编写JVMTI agent，具体看这里：[如何编写JVMTI agent程序][4]