基于 JVMTI 实现 Java 线程的监控
级别： 中级
李 凌
, 软件架构师, IBM
2009 年 12 月 10 日
随
着多核 CPU 的日益普及，越来越多的 Java
应用程序使用多线程并行计算来充分发挥整个系统的性能。多线程的使用也给应用程序开发人员带来了巨大的挑战，不正确地使用多线程可能造成线程死锁或资源竞
争，导致系统瘫痪。因此，需要一种运行时线程监控工具来帮助开发人员诊断和跟踪 Java 线程状态的切换。JDK 1.5
及其后续版本提供了监控虚拟机运行状态的接口 JVMTI。本文深入分析了 JVM 中的 Java
线程模型，设计了用于监控线程状态切换的模型，并基于 JVMTI 实现了对 Java 线程切换进行监控的代理程序。
JVMTI 工具接口
随
着多核 CPU 技术的发展，多线程编程技术被广泛地应用，从而充分发挥整个系统的性能。Java
语言对多线程编程提供了语言级的支持，可以方便地创建、运行、销毁线程。然而，多线程的使用也给应用程序开发人员带来了巨大的挑战，不正确地使用多线程可
能造成线程死锁或资源竞争，导致系统瘫痪。
为了帮助 Java 开发人员诊断和跟踪 Java 线程状态的切换，Sun
公司在 Java 开发工具包（Java2 Software Development Kit, JDK）1.5.0 版本中引进了 Java
虚拟机工具接口（Java Virtual Machine Toolkit Interface，JVMTI），用于替代在先前的 JDK
版本中作为试验功能存在的 Java 虚拟机剖析接口（Java Virtual Machine Profiling
Interface，JVMPI）和 Java 虚拟机调试接口（Java Virtual Machine Debugging
Interface，JVMDI）。通过 JVMTI 接口可以创建代理程序（Agent）以监视和控制 Java
应用程序，包括剖析、调试、监控、分析线程等等，其架构模型如图 1 所示。
图 1. JVMTI 架构模型
Agent 可以向运行中的虚拟机实例订阅感兴趣的事件，当这些事件发生的时候，会以事件回调函数的方式激活代理程序，同时 JVMTI
提供了众多的功能函数，以查询和控制 Java 应用程序的运行状态。Agent 通过 JVMTI
所提供的接口与虚拟机进行通信，并同步监控虚拟机的运行状态，它与运行中的 Java 应用程序是相对独立的，不会干扰程序的正常运行。Agent
可以用任何支持 C 语言标准的本地语言来编写，并以动态链接库的方式存在；Java 程序启动的时候可以加载这个动态链接库。
基于 JVMTI 接口构建的 Agent 可以方便地实现对 Java 线程状态切换的跟踪，从而使开发人员能够在运行时清楚地了解多线程应用程序中线程的工作情况，方便进行调试和除错�
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