Debug 實(shí)現(xiàn)原理!還不懂嗎?
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本文將會(huì)講述JPDA的組成,Debugger的實(shí)現(xiàn)原理等。
程序異常了!
返回結(jié)果不對!
在我這兒正常啊。
每一次遇到這種異常的情況,要處理問題時(shí),我們一定會(huì)想到
“等我Debug一下,分分鐘解決?!?/span>
而如果是線上的問題,我們一定會(huì)想
“如果能debug一下該多好啊”
我們在說起Debug的時(shí)候,一般是在IDE里代碼中加斷點(diǎn),一步步跟蹤。然后觀察變量的值,觀察輸出等等。
這種在Debug工具,許多IDE中都有提供,像Eclipse,DEA,NetBeans,甚至我們可以直接使用JDK自帶的jdb工具進(jìn)行高度。這些工具都支持本地調(diào)試和遠(yuǎn)程調(diào)試。
那在我們加斷點(diǎn),debug,單步調(diào)試等一系列動(dòng)作背后,是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
說到這些,就不得不提JPDA(Java Platform Debugger Architecture)。我們每次使用的debug功能,都是靠JPDA的支撐實(shí)現(xiàn)的。
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官方文檔里這樣介紹:
The Java Platform Debugger Architecture (JPDA) consists of three interfaces designed for use by debuggers in development environments for desktop systems.
我們看到,JPDA由三部分組成:
JVMTI(Java Virtual Machine Tool Interface)
JDWP(Java Debugger Wire Protocol)
JDI(Java Debug Interface)
熟悉JVM的朋友可能聽說過JVMPI和JVMDI,在JDK1.5他們統(tǒng)一被替換為JVMTI。
JVMTI
以前的文章里我們提到過Class的hotSwap,就是通過Instrument實(shí)現(xiàn)class的redefine和retransform。
而本質(zhì)上JVMTI是一個(gè)programming interface,主要用在開發(fā)和監(jiān)控上。而且它提供了接口去觀察(inspect) 應(yīng)用狀態(tài)和控制應(yīng)用的執(zhí)行。工具通過它提供的接口,可以進(jìn)行如下功能的實(shí)現(xiàn):
profiling
debuging
monitoring
thread analysis
coverage analysis
可以看到,我們使用到的debug,只是JVMTI提供的眾從能力中的一種。
JDWP
觀察過Java debug進(jìn)程的同學(xué)也許有印象,以debug方式啟動(dòng)的JVM進(jìn)程,看起來是這樣的:
-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=127.0.0.1:63971,server=y,suspend=n
除了進(jìn)程名之外,還在啟動(dòng)參數(shù)里包含agentlib:jdwp這些。這個(gè)就是現(xiàn)在要介紹的JDWP。
什么是JDWP?
Java Debug Wire Protocol,是debugger和它要debug的JVM之間進(jìn)行通訊的協(xié)議。
更多具體協(xié)議的細(xì)節(jié)這里不介紹,感興趣的同學(xué)可以到這兒查看:http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jpda/jdwp-spec.html
注意,這僅僅是一個(gè)協(xié)議的格式,具體的傳輸實(shí)現(xiàn)不是由JDWP來實(shí)現(xiàn)的。我們的debugger執(zhí)行的操作發(fā)送到JDWP的實(shí)現(xiàn)上,然后再轉(zhuǎn)給JVMTI來具體控制。
JDI
JDI是三個(gè)模塊中最高層的一個(gè)接口,通過JDI,debugger可以更方便的編寫符合JDWP格式的數(shù)據(jù),用來進(jìn)行調(diào)試數(shù)據(jù)傳輸。JDI的引入,提高了開發(fā)debugger的效率。
所以,從整體上看,我們可以把JPDA看作一個(gè)兩個(gè)互相通訊的程序,所以我們可以在任意地點(diǎn)很方便的調(diào)試另一個(gè)JVM上運(yùn)行的程序。
我們每次在IDE里進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí),實(shí)質(zhì)上是通過IDE里的debugger這個(gè)界面執(zhí)行GUI操作,然后通過JDI發(fā)送數(shù)據(jù)到JDWP,再經(jīng)過JVMTI最終實(shí)現(xiàn)程序的高度。
每次我們打開IDE調(diào)試一個(gè)Java應(yīng)用的時(shí)候,或者遠(yuǎn)程attach一個(gè)Java進(jìn)程的時(shí)候,別忘了這個(gè)IDE背后的男人---JPDA。
另外,Tomcat啟動(dòng)腳本中也直接包含了debug方式啟動(dòng)的功能,在命令行中輸入catalina jpda start, Tomcat就以debug方式啟動(dòng)了。
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