JVM和JRE及JDK

云智慧透视宝Java代码性能监控实现原理

 一、Java平台体系及应用场景

从1995年Sun
Microsystems公司正式推出Java,到2006年时Sun公司将其开源,迄今为止已经有了20年的历史。Java本身已不仅仅只是一门面向对象的编程语言,而是由一系列计算机软件和规范形成的技术体系,这个技术体系提供了完整的跨平台开发与部署的支持,实现“一次编写、到处运行”的目的。Java已经广泛的应用于嵌入式、移动终端、企业服务器、大型机等各种场合。

Sun官方所定义的Java技术体系包括如下几个组成部分:

* Java程序设计语言

* 各种硬件平台上的Java虚拟机

* Class文件格式

* 来自商业机构和开源社区的第三方Java类库

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图:Java技术体系组件图

Java Virtual
Machine(JVM)是Java体系的基础,负责解释、编译执行.class文件形式的字节码,同时负责内存管理、热点代码检测和运行时编译优化。正是由于有了虚拟机的基础,才使Java实现了“一次编写、到处运行”。Java这20年的发展,其实更是虚拟机的发展过程。期间经历了Sun、BEA公司各自开发的虚拟机,2009年之后,ORACLE将这两家公司收购,并将这些虚拟机取长补短、合二为一。目前还是开源的虚拟机OpenJDK,可供爱好者学习研究用。

JRE部分是支持Java程序运行的标准环境。JDK是JRE的超集,包含JRE的一切,再加上工具如编译器、调试器等。

二、Java性能监控需求

对于一个企业的应用系统,大多数情况下,肯定是由多种编程语言开发的各种系统的集成。我们都非常关心系统的可用性、及时响应性、资源的消耗,比如CPU、内存、各种I/O、网路带宽等消耗情况。对于这些问题的性能瓶颈点,我们一般可以归纳为外部服务(如第三方API)、资源读写、代码异常。如果在发生这些问题时,能够及时完整的抓拍记录保留下来,那么对于我们解决问题将会提供充足的证据,解决问题会变的非常容易。

对于Java应用系统来说,JVM自身提供了相应的性能监控手段和工具,经常在出现问题后,比如内存泄漏或溢出时,我们会通过jmap命令导出堆的转储快照,利用相应的命令jhat或其他相应的第三方内存分析工具来分析对象的占用情况。

响应缓慢时,我们可能会用jstat监视命令、或jdk的可视化工具jconsole、visualvm来分析JVM的垃圾回收类型、回收频率,来推测是否是垃圾回收导致的。有可能我们还要接着分析线程转储快照,通过jstack取出线程的栈快照,来分析是否有真死锁、死循环导致的相应缓慢、资源负载高等情况。

当有问题出现时,许多开发人员可能都是比较盲目的用这些工具来试探性定位问题,而大多数情况下,这种试探会无功而返。因为这些分析工具主要是侧重Java单方面的分析,比如该系统调用第三方API,如果第三方API有问题,是无法监控到的。还有像文件、DB资源的访问也是是无法监控到的。

而且,只有对Java虚拟机机制较为熟悉的高级开发人员才能比较好的运用、理解这些工具,对于大多数普通Java开发人员来说,这些问题只会令他们束手无策。

像外部服务(如第三方API)、资源读写、代码异常这些瓶颈点,需要通过代码级别的监控才能直接、快速、有效的找到症结所在。调用第三方API的耗时、资源访问的耗时、代码抛出的非预知异常,这些常见问题代码监控完全能够监控到,并能够实时抓拍记录,一旦有问题可以快速还原事故问题现场。通过代码级别监控发现问题后,也可以在辅助利用虚拟机内置监控工具进行进一步的定位。

三、透视宝Java监控实现原理

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图:Java的执行模型

在Java的执行体系中,由.Java源码文件编译后的.class字节码文件,可以理解为中间语言。

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图:透视宝Java监控实现原理

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图:透视宝Java监控实例运行图

1、字节码load至JVM时发生了什么

* 回调函数注册完毕后,凡是当有任何的class文件即将被类加载器加载前,都

会执行回调函数transform,在此方法内实现的类改变操作。

* 实现的transform方法中,我们使用的是ASM字节码操作框架,ASM从二进制

形式的类文件中读取、分析类的信息,然后修改改变类的行为。

* transform方法的基本代码形式如下:

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2、如何实际改变类行为

* 在依赖于ASM基础之上,我们抽象出这样的业务模型

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* 常用的拦截探针

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* 常用的运行时拦截处理器

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* 支持的拦截定义过滤器规则

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* 该业务模型对应的行为

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定义拦截描述时,指定过滤拦截哪些类、哪些方法,然后,在这些行为的点上,可以埋入探针、处理器。重写visitCode、visitInsn、visitMaxs分别实现方法进入、返回、异常的相关操作改写。

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四、透视宝Java监控部署流程

1、登录云智慧透视宝官网:
,点击页面右上角导航的“免费试用”,正确填写免费试用的申请信息后会弹出下面的对话框,同时激活邮件会自动发送到你的邮箱中,按照流程注册帐号即可。

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2、注册成功后,登录透视宝,点击配置-应用,在配置页面中下载安装Smart
Agent。安装成功后,Smart
Agent会根据系统配置自动获取主机信息,大致两分钟后,您就可以在“主机→服务器”模块中查看该服务器的CPU、内存、网卡、磁盘及进程等性能数据。

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3、如果要监控应用运行时代码、主机中服务和数据库性能数据,您需要进一步安装和配置Smart
Agent提供的各种插件,这是因为Smart
Agent实现了一种开放式的插件式结构,对每个运行时代码、服务和数据库的监控都是通过相应的插件来实现的。

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Smart
Agent在安装完成后,加载过程中自动发现你的应用组件,如果没有自动监测到Java环境,也可以手动添加Java
Agent。如上图所示,点击“管理”入口,进入“插件管理”,点击页面下部的“添加服务”,选择JavaAgent后,点击“创建”。

创建完毕后,点击“ON”。(该ON操作只是初始化用户的信息,以便以后采集到的信息能够正确的回传给该用户。)

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以上都操作完后,在{smartagent的安装路径}/plugins,就会看到如下形式的

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在到{smartagent的安装路径}/plugins/JavaAgent_1442476463X1002x0/conf文件夹下,查看app.conf文件,看看该文件内的HostKey的值是否是如下类似的加密形式

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以上情况,表明JavaAgent已经下载启动初始化成功。

4、安装JavaAgent至各种应用服务器上,如tomcat\jboss\weblogic。(该操作参考官网)

5、只要启动相应服务器,然后访问您的应用url即可,该url对用的代码执行情况即可呈现给您,一旦出现缓慢问题也一目了然。如下图示意

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五、透视宝Java代码性能监控特点

在功能方面,透视宝无论是在Java,还是其他如.NET、PHP等主流语言的监控上,都包括:查看执行最慢的10个元素,包括元素执行次数、持续时长和占用时长百分比;查看HTTP请求参数,包括请求的响应状态、链接页面、具体的请求参数及返回结果;查看代码执行堆栈的详细树状信息,包括每个方法的计算时间、总耗时和被调用的次数,您能直接看到特殊标识的最慢方法;查看涉及SQL语句的总耗时排序,包括SQL执行总耗时、执行次数和具体的查询语句;第三方API调用。

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端到端性能监控示意图

在性能方面,云智慧透视宝的JavaAgent代码监控探针包,对用户的性能影响到底有多大?从安装包本身来看,它非常小,仅为1.5M。在不安装Java探针包和安装Java探针包,分别运行应用。经过测试对比,CPU使用率差值、内存消耗差值、TPS差值均在5%以内。

一、Java平台体系及应用场景 从1995年Sun
Microsystems公司正式推出Java,到2006年时Sun公司将其开源,迄…

如何安装PHPAgent监控

透视宝PHPAgent遵守SmartAgent插件规范,那么一切从SmartAgent的安装部署开始。

1、登录云智慧透视宝官网:

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透视宝福利 – 01

2、注册成功后,登录透视宝,点击配置-应用,在配置页面中下载安装Smart
Agent。安装成功后,Smart
Agent会根据系统配置自动获取主机信息,大致两分钟后,您就可以在“主机→服务器”模块中查看该服务器的CPU、内存、网卡、磁盘及进程等性能数据。

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透视宝福利 – 02

3、如果要监控应用运行时代码、主机中服务和数据库性能数据,您需要进一步安装和配置Smart
Agent提供的各种插件,这是因为Smart
Agent实现了一种开放式的插件式结构,对每个运行时代码、服务和数据库的监控都是通过相应的插件来实现的。

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透视宝福利 – 03

4。Smart
Agent在安装完成后,加载过程中自动发现你的应用组件,如果没有自动监测到PHP环境,也可以手动添加PHPAgent。如上图所示,点击“管理”入口,进入“插件管理”,点击页面下部的“添加服务”,选择PHPAgent后,点击“创建”。**

创建完毕后,点击“ON”。(该ON操作只是初始化用户的信息,以便以后采集到的信息能够正确的回传给该用户。)

5。当然,如果对于已经安装完成的PHPAgent,也可以直接在此管理界面上方便地进行升级与降级操作。

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透视宝福利 – 04

6。安装过程脚本默认会使用whereisphp寻找系统内PHP进行安装。**

如果编译安装PHP,请赋脚本中APPD_PHP_PATH变量值到PHP bin目录,如:
/usr/local/php-5.5.14/bin。

执行PHPAgent/install.sh start安装命令。

7。重启Web Server**

安装开启PHP代码监控插件后,需要您手动重启web
Server(apache\httpd\Php-fpm等软件)

8。查看PHP应用数据**

恭喜!此时配置已经完成,如果应用有正常访问进入,您就可以在“应用”模块中查看应用数据了。

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透视宝福利 – 05

免费申请入口:

有奖体验
如今,PHP早已由小家子气的 Personal Home Page Tools,演变为 PHP:
Hypertext Preprocessor 能够在生产环境第一时间发现或…

**JRE : Java Runtime
Environment(Java运行环境)。就是可以运行Java程序的地方
。就像是我们要在电脑上运行一个视频软件的时候必须在Windos或者是Linux等操作系统上一样。那我们就可以把它看做是一个操作系统。也就是说JRE提供了Java执行的软件平台。在运行Java的过程中除了需要有JVM执行Java代码这个动作外,还需要Java
API(Application Programming
Interface,应用编程接口)说简单的就是“类库”
。Java程序在运行中没有这些API是不行的,所以JRE包含JVM。**

关于兄弟连

兄弟连成立于2006年,专注于IT技术培训,是国内最早及最大的PHP/LAMP技术专业培训学校。

奖品领取请联系:[email protected]

JDK : Java Development
ToolKit(Java开发工具包)
。我们有了硬件和软件两个平台后就可以做我们自己想做的事情了。JDK就是我们用来做事情的工具,它包括JRE还有其他工具。我们所说版本的不同,也就是说它里面的工具有差异。就像是你不同的工具箱里放着不同的工具一样。举个例子:最常用的一个就是javac,它是把.java的文件翻译成.class文件的工具。然后让JVM来执行.class文件中的字节码。(就像电脑的CPU只认识0或1的道理)