透視寶Java代碼性能監(jiān)控實(shí)現(xiàn)原理

1、透視寶Java代碼性能監(jiān)控實(shí)現(xiàn)原理一、Java平臺體系及應(yīng)用場景從1995年Sun Microsystems公司正式推出Java，到2006年時Sun公司將其開源，迄今為止已經(jīng)有了20年的歷史。Java本身已不僅僅只是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，而是由一系列計(jì)算機(jī)軟件和規(guī)范形成的技術(shù)體系，這個技術(shù)體系提供了完整的跨平臺開發(fā)與部署的支持，實(shí)現(xiàn)“一次編寫、到處運(yùn)行”的目的。Java已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于嵌入式、移動終端、企業(yè)服務(wù)器、大型機(jī)等各種場合。Sun官方所定義的Java技術(shù)體系包括如下幾個組成部分：* Java程序設(shè)計(jì)語言* 各種硬件平臺上的Java虛擬機(jī)* Class文件格式* 來自商業(yè)機(jī)構(gòu)和開源社

2、區(qū)的第三方Java類庫 圖：Java技術(shù)體系組件圖Java Virtual Machine(JVM)是Java體系的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)解釋、編譯執(zhí)行.class文件形式的字節(jié)碼，同時負(fù)責(zé)內(nèi)存管理、熱點(diǎn)代碼檢測和運(yùn)行時編譯優(yōu)化。正是由于有了虛擬機(jī)的基礎(chǔ)，才使Java實(shí)現(xiàn)了“一次編寫、到處運(yùn)行”。Java這20年的發(fā)展，其實(shí)更是虛擬機(jī)的發(fā)展過程。期間經(jīng)歷了Sun、BEA公司各自開發(fā)的虛擬機(jī)，2009年之后，ORACLE將這兩家公司收購，并將這些虛擬機(jī)取長補(bǔ)短、合二為一。目前還是開源的虛擬機(jī)OpenJDK，可供愛好者學(xué)習(xí)研究用。 JRE部分是支持Java程序運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。JDK是JRE的超集，包含JRE的

3、一切，再加上工具如編譯器、調(diào)試器等。二、Java性能監(jiān)控需求對于一個企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，大多數(shù)情況下，肯定是由多種編程語言開發(fā)的各種系統(tǒng)的集成。我們都非常關(guān)心系統(tǒng)的可用性、及時響應(yīng)性、資源的消耗，比如CPU、內(nèi)存、各種I/O、網(wǎng)路帶寬等消耗情況。對于這些問題的性能瓶頸點(diǎn)，我們一般可以歸納為外部服務(wù)（如第三方API）、資源讀寫、代碼異常。如果在發(fā)生這些問題時，能夠及時完整的抓拍記錄保留下來，那么對于我們解決問題將會提供充足的證據(jù)，解決問題會變的非常容易。對于Java應(yīng)用系統(tǒng)來說，JVM自身提供了相應(yīng)的性能監(jiān)控手段和工具，經(jīng)常在出現(xiàn)問題后，比如內(nèi)存泄漏或溢出時，我們會通過jmap命令導(dǎo)出堆的轉(zhuǎn)儲快照，

4、利用相應(yīng)的命令jhat或其他相應(yīng)的第三方內(nèi)存分析工具來分析對象的占用情況。響應(yīng)緩慢時，我們可能會用jstat監(jiān)視命令、或jdk的可視化工具jconsole、visualvm來分析JVM的垃圾回收類型、回收頻率，來推測是否是垃圾回收導(dǎo)致的。有可能我們還要接著分析線程轉(zhuǎn)儲快照，通過jstack取出線程的棧快照，來分析是否有真死鎖、死循環(huán)導(dǎo)致的相應(yīng)緩慢、資源負(fù)載高等情況。當(dāng)有問題出現(xiàn)時，許多開發(fā)人員可能都是比較盲目的用這些工具來試探性定位問題，而大多數(shù)情況下，這種試探會無功而返。因?yàn)檫@些分析工具主要是側(cè)重Java單方面的分析，比如該系統(tǒng)調(diào)用第三方API，如果第三方API有問題，是無法監(jiān)控到的。還有像

5、文件、DB資源的訪問也是是無法監(jiān)控到的。而且，只有對Java虛擬機(jī)機(jī)制較為熟悉的高級開發(fā)人員才能比較好的運(yùn)用、理解這些工具，對于大多數(shù)普通Java開發(fā)人員來說，這些問題只會令他們束手無策。像外部服務(wù)（如第三方API）、資源讀寫、代碼異常這些瓶頸點(diǎn)，需要通過代碼級別的監(jiān)控才能直接、快速、有效的找到癥結(jié)所在。調(diào)用第三方API的耗時、資源訪問的耗時、代碼拋出的非預(yù)知異常，這些常見問題代碼監(jiān)控完全能夠監(jiān)控到，并能夠?qū)崟r抓拍記錄，一旦有問題可以快速還原事故問題現(xiàn)場。通過代碼級別監(jiān)控發(fā)現(xiàn)問題后，也可以在輔助利用虛擬機(jī)內(nèi)置監(jiān)控工具進(jìn)行進(jìn)一步的定位。三、透視寶Java監(jiān)控實(shí)現(xiàn)原理圖：Java的執(zhí)行模型在Jav

6、a的執(zhí)行體系中，由.Java源碼文件編譯后的.class字節(jié)碼文件，可以理解為中間語言。圖：透視寶Java監(jiān)控實(shí)現(xiàn)原理圖：透視寶Java監(jiān)控實(shí)例運(yùn)行圖1、字節(jié)碼load至JVM時發(fā)生了什么 * 回調(diào)函數(shù)注冊完畢后，凡是當(dāng)有任何的class文件即將被類加載器加載前，都 會執(zhí)行回調(diào)函數(shù)transform，在此方法內(nèi)實(shí)現(xiàn)的類改變操作。* 實(shí)現(xiàn)的transform方法中，我們使用的是ASM字節(jié)碼操作框架，ASM從二進(jìn)制 形式的類文件中讀取、分析類的信息，然后修改改變類的行為。* transform方法的基本代碼形式如下：2、如何實(shí)際改變類行為* 在依賴于ASM基礎(chǔ)之上，我們抽象出這樣的業(yè)務(wù)模型* 常用

7、的攔截探針* 常用的運(yùn)行時攔截處理器* 支持的攔截定義過濾器規(guī)則* 該業(yè)務(wù)模型對應(yīng)的行為定義攔截描述時，指定過濾攔截哪些類、哪些方法，然后，在這些行為的點(diǎn)上，可以埋入探針、處理器。重寫visitCode、visitInsn、visitMaxs分別實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)入、返回、異常的相關(guān)操作改寫。四、透視寶Java監(jiān)控部署流程1、登錄云智慧透視寶官網(wǎng)：點(diǎn)擊頁面右上角導(dǎo)航的“免費(fèi)試用”，正確填寫免費(fèi)試用的申請信息后會彈出下面的對話框，同時激活郵件會自動發(fā)送到你的郵箱中，按照流程注冊帳號即可。2、注冊成功后，登錄透視寶，點(diǎn)擊配置-應(yīng)用，在配置頁面中下載安裝Smart Agent。安裝成功后，Smart Age

8、nt會根據(jù)系統(tǒng)配置自動獲取主機(jī)信息，大致兩分鐘后，您就可以在“主機(jī)服務(wù)器”模塊中查看該服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡、磁盤及進(jìn)程等性能數(shù)據(jù)。3、如果要監(jiān)控應(yīng)用運(yùn)行時代碼、主機(jī)中服務(wù)和數(shù)據(jù)庫性能數(shù)據(jù)，您需要進(jìn)一步安裝和配置Smart Agent提供的各種插件，這是因?yàn)镾mart Agent實(shí)現(xiàn)了一種開放式的插件式結(jié)構(gòu)，對每個運(yùn)行時代碼、服務(wù)和數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控都是通過相應(yīng)的插件來實(shí)現(xiàn)的。Smart Agent在安裝完成后，加載過程中自動發(fā)現(xiàn)你的應(yīng)用組件，如果沒有自動監(jiān)測到Java環(huán)境，也可以手動添加Java Agent。如上圖所示，點(diǎn)擊“管理”入口，進(jìn)入“插件管理”，點(diǎn)擊頁面下部的“添加服務(wù)”，選擇Jav

9、aAgent后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。創(chuàng)建完畢后，點(diǎn)擊“ON”。(該ON操作只是初始化用戶的信息，以便以后采集到的信息能夠正確的回傳給該用戶。)以上都操作完后，在smartagent的安裝路徑/plugins，就會看到如下形式的 在到smartagent的安裝路徑/plugins/JavaAgent_X1002x0/conf文件夾下，查看app.conf文件，看看該文件內(nèi)的HostKey的值是否是如下類似的加密形式以上情況，表明JavaAgent已經(jīng)下載啟動初始化成功。4、安裝JavaAgent至各種應(yīng)用服務(wù)器上，如tomcatjbossweblogic。（該操作參考官網(wǎng)https:/www.tous

10、/即可）5、只要啟動相應(yīng)服務(wù)器，然后訪問您的應(yīng)用url即可，該url對用的代碼執(zhí)行情況即可呈現(xiàn)給您，一旦出現(xiàn)緩慢問題也一目了然。如下圖示意五、透視寶Java代碼性能監(jiān)控特點(diǎn)在功能方面，透視寶無論是在Java，還是其他如.NET、PHP等主流語言的監(jiān)控上，都包括：查看執(zhí)行最慢的10個元素，包括元素執(zhí)行次數(shù)、持續(xù)時長和占用時長百分比；查看HTTP請求參數(shù)，包括請求的響應(yīng)狀態(tài)、鏈接頁面、具體的請求參數(shù)及返回結(jié)果；查看代碼執(zhí)行堆棧的詳細(xì)樹狀信息，包括每個方法的計(jì)算時間、總耗時和被調(diào)用的次數(shù)，您能直接看到特殊標(biāo)識的最慢方法；查看涉及SQL語句的總耗時排序，包括SQL執(zhí)行總耗時、執(zhí)行次數(shù)