在运行期通过反射了解jvm内部机制-java开发java经验技巧

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1、在运行期通过反射了解JVM内部机制-Java开发Java经验技巧在运行期通过反射了解JVM内部机制木文由ImportNew・黄飞飞翻译自takipioncodeo欢迎加入翻译小组。转载请见文末要求。在F1常工作中，我们都习惯直接使用或者通过框架使用反射。在没冇反射相关硬编码知识的情况卜，这是Java和Scala编程中使用的类库与我们的代码Z间进行交互的一种主要手段。但是，使用反射仅限于JVM内部运行的Java和Scala代码。假使在运行期通过反射既能查看自己的代码乂能看到JVM的代码，会有怎样的效果呢？当我们开始创建Takipi的时候，试图寻找一种通过分析JVM堆内存来进

2、行一些底层优化的有效方法，比如扫描一个托管堆块（managedheapblock）的地址空间。我们找到了许多有趣的工具和组件用来检测JVM状态的各个方面，具屮一个就是在运行期通过反射了解JVM内部机制。译注:Takipi是一家以色列创业公司,发现了一种构建后端服务器网络的新方式,可以使用非常简化的除错流程帮助企业定位错误。Java可服务性代理（Scrviccablity?Agcnt,简写SA）是最强大和最底层的Java调试工具Z-o这个强大的工具是HotSpot?JDK自带的。使用它不仅可以看到堆中的Java对象，还可以看到内部C++?对彖，包押iJVM本身。那才是真正魔

3、法开始的地方。反射的构成：在运行时动态检测和修改对象时，无论使用何种形式的反射都不能缺少两个必要信息。第一个是想耍检测的对彖引用（或者地址）；第二个是对象结构描述，包括所有字段的偏移量以及它们的类型信息。如果支持动态方法调用，这个结构还需要包括类方法表（比如?vtable）的引用，以及每个方法需要的参数。Java反射本身是非常简单的，通过反射获取目标对象的引用与获取其它方式一样。使用Object.getClass?通用方法（最开始从类的字节码中加载）获取字段和方法结构。真正的问题是：如何反射JVM本身？反射的关键:令人惊奇的是,JVM通过一套公开的输出符号暴露了其内部的类

4、型系统。？这些符号给可服务性代理（或其他工具）提供了访问JVM内部类系统结构和地址的方法。通过这些符号，几乎可以检测到JVM内部在最底层运行机制的所有方面，包括诸如原始堆地址、线程/栈地址以及编译器内部状态等。反射实战：为了增加对这种方式的了解，启动可服务性代理的HotSpot调试程序界面，可以看到止在运行的一些功能。将sun.jvm.hotspot.HSDB作为主类参数启动sa-jdi.jar,可以看到与其它JVM功能强大调试工具,例如?jmap、jinfo?和？jstack等，一样的底层信息。HSDB及其为目标JVM提供的一些非常底层的检测功能具体实现:让我们仔细了解

5、这些出JV"提供的功能。这种方法的基础是由？jvm函数库公开导出的gllotSpotVMStructs?结构。这个结构暴露了JVM内部的类型系统，也为我们捉供了可以开始反射的根对彖地址。可以通过?JN1?或者?JNA访问这个符号，调用方式与访问动态链接的操作系统公开系统库符号一样。接下来问题就变成：怎样解析由?gHotSpotVMStructs符号小地址的数据？从下表中可以看到，JVM不仅暴露了类型系统的地址以及根对象地址，还提供一些额外的符号用來解析需要的数据值。这些数据包括已定位的类描述符及其二进制偏移量。jvm.dl1暴露符号的一个dependencywalker截

6、图清单（manifest）：gHotSpotVMStructs结构指向了类及其字段的一个列表，每个类提供了一个字段列表。对于每个字段，该结构提供了它的名称、类型以及是否静态字段。如果是一个静态字段，这个结构述会捉供目标对象的访问地址。该地址可用作反射JVM内部特定组件的根，包括诸如编译器、线程处理或者收集堆系统等。可以从这里检出Hotspot?JDK中可服务性代理用來解析?gHotSpotVMStructs的实际算法。实例：既然已经大概了解了这些功能，现在看一些由该接口访问数据类型的示例。那些编写SA代理的人，在为gHotSpotVMStructs表中的类创建Java封装

7、时克服了很多麻烦。在访问大多数内部系统时，这些封装提供一套简洁的API,不仅类型安全而且还隐藏了一些解析数据所必须的二进制工作。为了更好地了解这些API提供的强大功能，卜•面是其中的一些底层类介绍：•VM?是一个单例类，它暴露了JVM的许多内部系统，比如线程系统、内存管理以及集合功能。可以把它当作JVM许多了系统的一个入口。当你研究API时，町以从这里入手。•JavaThread?可以让你从JVM角度理解一个Java线程，？同时还有（编译后的、经过解释的和本地）帧位直和类型的深入信息以及实际的本地堆栈和CPU寄存器信息。•Co