CodeFest 2019. Андрей Паньгин (Одноклассники) — JVM TI: как сделать «плагин» для виртуальной машины

JVM Tool Interface — стандартный API для разработки всевозможных инструментов: профайлеров, отладчиков и диагностических утилит. Фактически это единственный легальный способ обратиться к JVM, будь то HotSpot или другая виртуальная машина. Оказывается, JVM TI полезен не только при создании агентов. В докладе мы разберём, в каких случаях JVM TI может пригодиться разработчику, в том числе в обычных Java приложениях. Познакомимся с возможностями интерфейса, включая нововведения из Java 9 и 11, и напишем собственный инструмент. Несмотря на свою мощь, JVM TI не лишён недостатков. Прежде всего, он подразумевает написание кода на C/C++. Но, кроме того, с ним связана масса нетривиальных особенностей и даже JVM-багов. На реальных примерах из практики мы увидим, с какими проблемами JVM TI сталкиваются программисты, и как эти проблемы решить.

Transcript

3. 3 • • • • • Java
4. 4 • • • • • Java
6. 6 java.lang.NullPointerException at one.app.databus.DatabusHandler.addDetails(DatabusHandler.java:462) at one.app.databus.DatabusHandler.handleActivity(DatabusHandler.java:223) at one.app.activity.ActivityService.reportActivity(ActivityService.java:139) at one.app.activity.ActivityService$RunnableActivity.run(ActivityService.java:176) at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
7. 7 public class DatabusHandler { private void addDetails(Activity activity, EventBuilder event) { ... case CHAT_ADD_USERS: for (long userID : activity.getData().getUsers()) { event.addUser(userID); } null?
8. 8 public class DatabusHandler { private void addDetails(Activity activity, EventBuilder event) { ... case CHAT_ADD_USERS: for (long userID : activity.getData().getUsers()) { event.addUser(userID); } null?
9. 9 public class DatabusHandler { private void addDetails(Activity activity, EventBuilder event) { ... case CHAT_ADD_USERS: for (long userID : activity.getData().getUsers()) { event.addUser(userID); } List<Long> null?
10. 10 java.lang.NullPointerException: called "getUsers()" method on null object at one.app.databus.DatabusHandler.addDetails(DatabusHandler.java:462) at one.app.databus.DatabusHandler.handleActivity(DatabusHandler.java:223) at one.app.activity.ActivityService.reportActivity(ActivityService.java:139) at one.app.activity.ActivityService$RunnableActivity.run(ActivityService.java:176) at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266) at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142) at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
14. 14 •
15. 15 •
16. 16 • •
17. 17 • •
18. 18 • • • java –agentpath:path/to/mytool.dll java –javaagent:myagent.jar
23. • • • • 23
25. 25 #include "jmm.h" src/hotspot/share/include
26. 26 #include "jmm.h" JNIEXPORT void* JNICALL JVM_GetManagement(jint version); void JNICALL ExceptionCallback(jvmtiEnv* jvmti, JNIEnv* env, ...) { JmmInterface* jmm = (JmmInterface*) JVM_GetManagement(JMM_VERSION_1_0);
27. 27 #include "jmm.h" JNIEXPORT void* JNICALL JVM_GetManagement(jint version); void JNICALL ExceptionCallback(jvmtiEnv* jvmti, JNIEnv* env, ...) { JmmInterface* jmm = (JmmInterface*) JVM_GetManagement(JMM_VERSION_1_0); jmm->DumpHeap0(env, env->NewStringUTF("dump.hprof"), JNI_FALSE);
36. 36 • java –agentpath:first.dll –agentpath:second.dll
37. 37 • • java –agentpath:first.dll –agentpath:second.dll
39. 39 String getLocation() { StackTraceElement caller = Thread.currentThread().getStackTrace()[3]; return caller.getFileName() + ':' + caller.getLineNumber(); } "AsyncTask.java:14"
40. 40 String getLocation() { StackTraceElement caller = Thread.currentThread().getStackTrace()[3]; return caller.getFileName() + ':' + caller.getLineNumber(); } "AsyncTask.java:14"
42. 42 String getLocation() { return StackWalker.getInstance().walk(s -> { StackWalker.StackFrame frame = s.skip(3).findFirst().get(); return frame.getFileName() + ':' + frame.getLineNumber(); }); } "AsyncTask.java:14"
44. 44 GetStackTrace(jthread thread, jint start_depth, jint max_frame_count, jvmtiFrameInfo* frame_buffer, jint* count_ptr)
45. 45 GetStackTrace(jthread thread, jint start_depth, jint max_frame_count, jvmtiFrameInfo* frame_buffer, jint* count_ptr) = 3 = 1
46. 46 public class StackFrame { public static native String getLocation(int depth); static { System.loadLibrary("stackFrame"); } }
47. 47 jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { vm->GetEnv((void**) &jvmti, JVMTI_VERSION_1_0); ... }
48. 48 jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved) { vm->GetEnv((void**) &jvmti, JVMTI_VERSION_1_0); ... } JNIEXPORT jstring JNICALL Java_StackFrame_getLocation(JNIEnv* env, jclass unused, jint depth) { jvmtiFrameInfo frame; jint count; jvmti->GetStackTrace(NULL, depth, 1, &frame, &count);
50. → 50
51. 51 • • •
52. 52 • • •
53. 53 • • • jcmd <pid> JVMTI.agent_load /path/to/agent.dll [arguments]
54. 54 JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM* vm, char* options, void* reserved) JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnAttach(JavaVM* vm, char* options, void* reserved)
57. 57 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024); ((sun.nio.ch.DirectBuffer) buf).cleaner().clean();
58. 58 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024); ((sun.nio.ch.DirectBuffer) buf).cleaner().clean(); Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessError: class agent.demo6.PrivateApi (in unnamed module @0x3ac3fd8b) cannot access class jdk.internal.ref.Cleaner (in module java.base)
59. 59 Field f = String.class.getDeclaredField("value"); f.setAccessible(true); WARNING: An illegal reflective access operation has occurred WARNING: Illegal reflective access by agent.demo6.Reflection to field java.lang.String.value WARNING: Please consider reporting this to the maintainers of agent.demo6.Reflection
60. 60 • • • •
61. 61 • • • •
63. 63 SampledObjectAlloc(jvmtiEnv* jvmti, JNIEnv* env, jthread thread, jobject object, jclass object_klass, jlong size) jvmti->SetHeapSamplingInterval(jint sampling_interval)
64. 64 •
65. 65 •
67. 67 • • • •