今天，我想談一談我們大多數人每天都不會看到和使用的另一種Java，更確切地說，是有關較低級別的綁定，一些本機代碼以及如何執行一些小的魔術。 盡管我們不會在JVM上找到真正的魔力源，但是在單個帖子的范圍內可以實現一些小奇跡。

我花了整整一天的時間在ZeroTurnaround的RebelLabs團隊進行研究，編寫和編碼，該公司為Java開發人員創建工具，這些工具主要以javaagents的身份運行。 通常情況下，如果您想在不重寫JVM的情況下增強JVM或在JVM上獲得任何不錯的功能，則必須深入研究Java代理的美麗世界。 這些有兩種風格：Java javaagents和本機Javaagents。 在這篇文章中，我們將集中討論后者。

注意， XRebel產品負責人Anton Arhipov的這個GeeCON Prague演示文稿是學習完全用Java編寫的javaagents的一個很好的起點： 與Javassist一起玩 。

在本文中，我們將創建一個小型的本機JVM代理，探討將本機方法公開到Java應用程序中的可能性，并了解如何利用Java虛擬機工具接口 。

如果您想從這篇文章中找到實用的方法，我們將能夠在擾亂警報的情況下計算堆中存在給定類的實例數量。

想象一下，您是圣誕老人值得信賴的黑客精靈，而這位大人物對您來說面臨以下挑戰：

圣誕老人： 我親愛的Hacker Elf，您能否編寫一個程序來指出JVM堆中當前隱藏了多少個Thread對象？

另一個不愿意挑戰自己的小精靈會回答： 這很容易直接，對嗎？

return Thread.getAllStackTraces().size();

但是，如果我們要過度設計解決方案以能夠回答有關任何給定類的問題，該怎么辦？ 說我們要實現以下接口？

public interface HeapInsight {int countInstances(Class klass); }

是的，那是不可能的，對吧？ 如果您將String.class作為參數接收怎么辦？ 不用擔心，我們只需要更深入地研究JVM的內部結構。 JVMTI作者可以使用的一件事是JVMTI （Java虛擬機工具接口）。 它是很久以前添加的，許多看似神奇的工具都在使用它。 JVMTI提供兩件事：

• 本機API
• 一種工具API，用于監視和轉換裝入JVM的類的字節碼。

就我們的示例而言，我們需要訪問本機API。 我們要使用的是IterateThroughHeap函數，該函數使我們可以提供一個自定義回調，以對給定類的每個對象執行該回調。

首先，讓我們創建一個本地代理，該代理將加載和回顯某些內容，以確保我們的基礎架構能夠正常工作。

本機代理是用C / C ++編寫的東西，并編譯成一個動態庫，在我們甚至開始考慮Java之前就已經加載了。 如果您不精通C ++，請不要擔心，沒有很多精靈，也不會很難。 我使用C ++的方法包括2種主要策略：巧合編程和避免段錯誤。 因此，由于我設法編寫了這篇文章的示例代碼并對其進行了注釋，因此，我們可以一起研究一下。 注意：以上段落應作為免責聲明，請勿將此代碼置于任何對您有價值的環境中。

這是創建第一個本機代理的方法：

#include #include using namespace std;JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *jvm, char *options, void *reserved) {cout << "A message from my SuperAgent!" << endl;return JNI_OK; }

該聲明的重要部分是聲明一個名為Agent_OnLoad的函數，該函數遵循動態鏈接的代理的文檔 。

將文件另存為例如native-agent.cpp ，讓我們看看我們可以做些什么來變成一個庫。

我在OSX上，因此我使用clang對其進行編譯，以節省一些時間，下面是完整的命令：

clang -shared -undefined dynamic_lookup -o agent.so -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0.jdk/Contents/Home/include/ -I /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0.jdk/Contents/Home/include/darwin native-agent.cpp

這將創建一個agent.so文件，該文件是準備為我們服務的庫。 為了測試它，讓我們創建一個虛擬的hello world Java類。

package org.shelajev; public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello World!");} }

當你用正確的-agentpath選項指向agent.so運行它，你應該看到下面的輸出：

java -agentpath:agent.so org.shelajev.Main A message from my SuperAgent! Hello World!

做得好！ 現在，我們擁有一切使之真正有用的地方。 首先，我們需要一個jvmtiEnv實例，當我們位于Agent_OnLoad中時 ，可以通過JavaVM * jvm獲得該實例 ，但以后將不可用。 因此，我們必須將其存儲在可全局訪問的位置。 我們通過聲明一個全局結構來存儲它。

#include #include using namespace std;typedef struct {jvmtiEnv *jvmti; } GlobalAgentData;static GlobalAgentData *gdata;JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *jvm, char *options, void *reserved) {jvmtiEnv *jvmti = NULL;jvmtiCapabilities capa;jvmtiError error;// put a jvmtiEnv instance at jvmti.jint result = jvm->GetEnv((void **) &jvmti, JVMTI_VERSION_1_1);if (result != JNI_OK) {printf("ERROR: Unable to access JVMTI!\n");}// add a capability to tag objects(void)memset(∩a, 0, sizeof(jvmtiCapabilities));capa.can_tag_objects = 1;error = (jvmti)->AddCapabilities(∩a);// store jvmti in a global datagdata = (GlobalAgentData*) malloc(sizeof(GlobalAgentData));gdata->jvmti = jvmti;return JNI_OK; }

我們還更新了代碼，以添加標記對象的功能，這是我們遍歷堆所需的。 現在準備工作已經完成，我們已經初始化了JVMTI實例并且可供我們使用。 讓我們通過JNI將其提供給我們的Java代碼。

JNI代表Java本機接口 ，這是將本機代碼調用包含到Java應用程序中的一種標準方式。 Java部分將非常簡單，將以下countInstances方法定義添加到Main類：

package org.shelajev;public class Main {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello World!");int a = countInstances(Thread.class);System.out.println("There are " + a + " instances of " + Thread.class);}private static native int countInstances(Class klass); }

為了適應本機方法，我們必須更改本機代理代碼。 我將在稍后解釋，但現在在其中添加以下函數定義：

extern "C" JNICALL jint objectCountingCallback(jlong class_tag, jlong size, jlong* tag_ptr, jint length, void* user_data) {int* count = (int*) user_data;*count += 1; return JVMTI_VISIT_OBJECTS; }extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL Java_org_shelajev_Main_countInstances(JNIEnv *env, jclass thisClass, jclass klass) {int count = 0;jvmtiHeapCallbacks callbacks; (void)memset(&callbacks, 0, sizeof(callbacks)); callbacks.heap_iteration_callback = &objectCountingCallback;jvmtiError error = gdata->jvmti->IterateThroughHeap(0, klass, &callbacks, &count);return count; }

Java_org_shelajev_Main_countInstances在這里更有趣，它的名稱遵循約定，以Java_開頭，然后是_分隔的完全限定的類名，然后是Java代碼中的方法名。 另外，請不要忘記JNIEXPORT聲明，該聲明指出該函數已導出到Java世界中。

在Java_org_shelajev_Main_countInstances內部，我們將objectCountingCallback函數指定為回調，并使用Java應用程序中的參數調用IterateThroughHeap 。

請注意，我們的本機方法是靜態的，因此C副本中的參數為：

JNIEnv *env, jclass thisClass, jclass klass

對于實例方法，它們將有所不同：

JNIEnv *env, jobj thisInstance, jclass klass

這里的thisInstance指向Java方法調用的this對象。

現在， objectCountingCallback的定義直接來自文檔 。 身體無非就是增加一個int。

繁榮！ 全做完了！ 感謝您的耐心等待。 如果您仍在閱讀本文，則可以測試上面的所有代碼。

再次編譯本機代理并運行Main類。 這是我看到的：

java -agentpath:agent.so org.shelajev.Main Hello World! There are 7 instances of class java.lang.Thread

如果我添加一個線程t = new Thread（）; 行到main方法，我在堆上看到8個實例。 聽起來好像真的可行。 您的線程數幾乎肯定會有所不同，不用擔心，這是正常現象，因為它確實計入了JVM簿記線程，進行編譯，GC等操作。

現在，如果我想計算堆上String實例的數量，只需更改參數類即可。 我希望圣誕老人是一個真正通用的解決方案。

哦，如果您有興趣，它會為我找到2423個String實例。 對于小型應用程序來說，這個數字相當高。 也，

return Thread.getAllStackTraces().size();

給我5個而不是8個，因為它不包括簿記線程！ 談論瑣碎的解決方案，是嗎？

現在，您已經掌握了這些知識，并且知道了本教程，并不是說您已經準備好編寫自己的JVM監視或增強工具，但這絕對是一個開始。

在本文中，我們從零開始編寫了本機Java代理，該代理成功編譯，加載和運行。 它使用JVMTI來獲取對JVM的了解，否則無法訪問。 相應的Java代碼調用本機庫并解釋結果。

這通常是最神奇的JVM工具所采用的方法，我希望其中的一些魔術已為您揭開神秘面紗。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2014/12/own-your-heap-iterate-class-instances-with-jvmti.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的拥有您的堆：使用JVMTI迭代类实例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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