10、JVM系列 – 虚拟机性能监控神器

BTrace 是什么？

BTrace 是一个动态安全的 Java 追踪工具，它通过向运行中的 Java 程序植入字节码文件，来对运行中的 Java 程序热更新，方便的获取程序运行时的数据信息，并且，保证自己的消耗特别小，大部分情况下不会影响 Java 程序的性能。

BTrace 能干什么？

相信每一位开发都或多或少的干过这档子事：为了解决线上的一个 bug，不得不在代码中打印下入参、出参数据，然后再重启服务器，观察日志。BTrace 的出现就是为了解决这类事宜，BTrace 的最大好处，是可以通过自己编写的脚本，获取应用的一切调用信息，而不需要不断的修改代码，然后重启应用。

以下是BTrace 的一些典型应用场景：

服务慢，能找出慢在哪一步，哪个函数里么？
谁调用了System.gc()，调用栈如何？
谁构造了一个超大的 ArrayList?
什么样的入参或对象属性，导致抛出了这个异常？或进入了这个处理分支？

BTrace 快速开始

下载最新的 BTrace releases 版本：https://github.com/btraceio/btrace/releases

解压文件夹，在 <BTRACE_HOME>/bin 目录下主要有两个命令：一个是 btrace，一个是 btracec。

btrace

BTRACE_HOME/bin/btrace PID <trace_script>

btrace 将通过 JVM Attach API 连接到的 java 应用程序，然后把脚本绑定到应用进程，进行 AOP 式的代码植入。

btracec

BTRACE_HOME/bin/btracec <trace_script>

类似于javac，btracec 命令是用来预编译脚本的，以此校验脚本语法的正确性，要不然等运行到线上才发现写错就尴尬了。

BTrace 脚本

写到这里，唯一能阻碍我们继续下去的，就是怎么写 BTrace 脚本了。

首先，推荐在集成工具（IDEA、Eclipse）中编写 BTrace 脚本，引入 BTrace 的依赖：

        <dependency>
            <groupId>com.sun.tools.btrace</groupId>
            <artifactId>btrace-agent</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
            <type>jar</type>
            <scope>system</scope>
            <systemPath>D:\btace\libs\btrace-agent.jar</systemPath>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.sun.tools.btrace</groupId>
            <artifactId>btrace-boot</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
            <type>jar</type>
            <scope>system</scope>
            <systemPath>D:\btace\libs\btrace-boot.jar</systemPath>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.sun.tools.btrace</groupId>
            <artifactId>btrace-client</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
            <type>jar</type>
            <scope>system</scope>
            <systemPath>D:\btace\libs\btrace-client.jar</systemPath>
        </dependency>

先来看一个简单的 Demo 示例：

@BTrace//表示这是一个BTrace跟踪脚本
public class Hello {

    @OnMethod(clazz = "org.jvm.demo.chapter4.btrace.BtraceCase", // 全类名
            method = "add", // 方法名
            location = @Location(Kind.RETURN) // 表示跟踪某个类的某个方法，位置为方法返回处
    )
    public static void run(@Self Object self, int a, int b, // 入参，按顺序定义
                           @Return int result, // 出参
                           @Duration long time // 方法耗时
    ) {
        BTraceUtils.print("打印入参, a = " + a + ",b=" + b);
        BTraceUtils.print("打印出参, result = " + result);
        BTraceUtils.print("打印耗时，time = " + time);
    }
}

btrace.bat 4284 src/main/java/org/jvm/demo/chapter4/btrace/Hello.java

BTrace 主要有两类注解需要学习，一类是探测方法的注解，像上面的 @OnMethod 注解，类似的还有 @OnTimer、@OnError、@OnExit、@OnEvent、@OnLowMemory、@OnProbe 等等；另一类是探测方法参数的注解，像上面的 @Return、@Duration、@Self，类似的还有 @ProbeMethodName、@ProbeClassName、@TargetInstance、@TargetMethodOrField 等等

本文不过分说明 BTrace 的语法，私以为平常遇到什么样的业务场景，边学边用就是了，以下是官方的一些 BTrace 资料：

由于BTrace 的安全和性能考虑，一般情况下不允许在探查方法中调用 BTraceUtils 以外的其它方法，但可使用 unsafe 模式。

BTrace 植入过的代码，会一直在，直到应用重启为止。所以即使 Btrace 退出了，业务函数每次执行时都会多出一次 Btrace 是否 Attach 状态的判断。

为了保证程序的安全，BTrace对编写的脚本进行了一些限制，比如不允许在脚本中创建对象，不允许在脚本中抛出异常等，更详细的限制请参考 BTrace 使用限制。

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