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java异常查看利器之使用 jvmti 的Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION 事件查看异常

来源:优德88客服   发布时间:2019-10-29   点击量:267

  阅读本文前需要了解什么是jvmtijvmti全称称之为 JVM Tool Interface,有关jvmti更详细的知识,本文不再详细列出。大家可以借助百度来了解有关它更为详尽的内容。

  在开源文件大行其道的今天,基于java种种解决方案和框架纷绘踏至而来,浩瀚如海看不完也学不尽。在采用这些解决方案和框架进行项目开发时,往往会出现当程序卡壳时,既无异常提示信息亦没有与之对应的日志输出的局面。每每出现这样的困境时,往往只能通过打断点来一步步调试跟踪来解决。更有甚者,基于某一底层的框架进行相应的开发时,受限于框架开发者的精力和时间等因素的影响,如果框架针对某异常处理设计的不合理,处理异常时没有向外抛出异常,同时又没有输出日志信息。当出现问题时,雪上加霜的是框架又没有提供源码用于打断点调试,此时只能借助通过反编译工具,阅读框架源码来尝试解决问题。每每出现这些困境,真希望有一种工具能够洞悉那些被框架“吃掉”没有向往抛出的异常,以便加快问题的解决步伐。

  为了方便开发,一直都想做一个有关java异常查看的小工具。想了很长时间,想到了如下几种实现方式:

借助字节码工具,在每一个方法开头和结尾处插入java异常捕获代码。这种方式实现起来效率太低了,况且如果在方法体内,捕获异常并没有向外抛出的话,就算采用这种方式也看不到异常。SpringMVC框架针对异常进行了统一的封装和处理,只要进行相应的扩展就能捕获到程序抛出的异常。这种实现方式较前一种比较看来,效率大大提高了,但是仍然没有解决前者提到的,如果应用程序内部自己“吃掉异常”,不向外抛出异常的话,依然无法捕捉到异常,而且这种实现实现方式仅仅局限于使用了SpringMVC框架的WEB应用程序,如果使用了其它的WEB架构或者非WEB的应用程序就会无能为力,局限性太强。

  思来索去,想到java应用程序的运行肯定是离不开jvm的,不妨看一下jvm中有没有提供这样的扩展。在网上搜索了一番,发现jvm还真提供了这样的扩展。

JVM Tool Interface 链接地址:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/platform/jvmti/jvmti.html#Exception


 

示例代码,在main方法中吃掉异常之后,不作任何处理。

1 package com.github.torlight.jvmtit; 2 3 /** 4 * Hello world! 5 * 6 */ 7 public class App { 8 9 public static void main( String[] args ){10 11 System.out.println( "Hello World!" );12 13 try {14 throw new NullPointerException("QQQ");15 } catch (Exception e) {16 17 } 18 }19 }

  程序加载相应的扩展,运行之后效果如下所示,可以看到在控制台上面,打印出空指针异常。如果不借助jvmti提供的异常事件进行相应的扩展话,控制台上就不会打印空指针异常信息。其实现原理也很简单,借助jvmti提供的异常事件进行相应的扩展,当jvm捕获到异常时,会回调针对该事件的扩展方法,在该方法体内部调用 printStackTrace 方法,打印异常提示信息。

1 java.lang.ClassNotFoundException: com.github.torlight.jvmtit.App 2 at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:381) 3 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424) 4 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:411) 5 at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:335) 6 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357) 7 at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495) 8 java.lang.ClassNotFoundException: com.github.torlight.jvmtit.App 9 at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:381)10 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)11 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:411)12 at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:335)13 at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)14 at sun.launcher.LauncherHelper.checkAndLoadMain(LauncherHelper.java:495)15 java.lang.NullPointerException: QQQ16 at com.github.torlight.jvmtit.App.main(App.java:14)17 Hello World!18 loaded class name=run in Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION method19 Exception: Ljava/lang/ClassNotFoundException;20 loaded class name=run in Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION method21 Exception: Ljava/lang/ClassNotFoundException;22 loaded class name=run in Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION method23 Exception: Ljava/lang/NullPointerException;24 agent onload


下面贴出针对jvmti Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION 事件进行扩展的agent代码。

1 // 这是主 DLL 文件。 2 3 #include "stdafx.h" 4 5 #include "jvmti_evt_ex.h" 6 #include <stdio.h> 7 #include <memory.h> 8 #include <string.h> 9 #include <jvmti.h> 10 11 void printStackTrace(JNIEnv* env, jobject exception) { 12 jclass throwable_class = (*env).FindClass("java/lang/Throwable"); 13 jmethodID print_method = (*env).GetMethodID(throwable_class, "printStackTrace", "()V"); 14 (*env).CallVoidMethod(exception, print_method); 15 } 16 17 void JNICALL Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION (jvmtiEnv *jvmti_env, 18 JNIEnv* jni_env, 19 jthread thread, 20 jmethodID method, 21 jlocation location, 22 jobject exception, 23 jmethodID catch_method, 24 jlocation catch_location) { 25 26 printf("loaded class name=%s ", "run in Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION method"); 27 char* class_name; 28 29 jclass exception_class = jni_env->GetObjectClass(exception); 30 jvmti_env->GetClassSignature(exception_class, &class_name, NULL); 31 printf("Exception: %s", class_name); 32 33 printStackTrace(jni_env, exception); 34 } 35 36 37 void JNICALL Callback_JVMTI_EVENT_Exception_Catch (jvmtiEnv *jvmti_env, 38 JNIEnv* jni_env, 39 jthread thread, 40 jmethodID method, 41 jlocation location, 42 jobject exception) { 43 44 char* class_name; 45 jclass exception_class = jni_env->GetObjectClass(exception); 46 jvmti_env->GetClassSignature(exception_class, &class_name, NULL); 47 printf("Exception: %s", class_name); 48 49 printStackTrace(jni_env, exception); 50 } 51 52 53 JNIEXPORT jint JNICALL Agent_OnLoad(JavaVM *vm, char *options, void *reserved){ 54 jvmtiEnv *jvmti = NULL; 55 56 fprintf(stderr,"agent onload"); 57 58 //获取JVMTI environment 59 jint erno = vm->GetEnv((void **)&jvmti, JVMTI_VERSION_1_1); 60 if (erno != JNI_OK) { 61 fprintf(stderr, "ERROR: Couldn"t get JVMTI environment"); 62 return JNI_ERR; 63 } 64 65 //注册功能 66 jvmtiCapabilities capabilities; 67 (void)memset(&capabilities, 0, sizeof(jvmtiCapabilities)); 68 capabilities.can_generate_exception_events=1; 69 70 jvmtiError error = jvmti->AddCapabilities(&capabilities); 71 if(error != JVMTI_ERROR_NONE) { 72 fprintf(stderr, "ERROR: Unable to AddCapabilities JVMTI"); 73 return error; 74 } 75 76 //设置JVM事件 (JVMTI_EVENT_EXCEPTION) 回调 77 jvmtiEventCallbacks ex_callbacks; 78 ex_callbacks.Exception = &Callback_JVMTI_EVENT_EXCEPTION; 79 error = jvmti->SetEventCallbacks(&ex_callbacks, (jint)sizeof(ex_callbacks)); 80 if(error != JVMTI_ERROR_NONE) { 81 fprintf(stderr, "ERROR: Unable to SetEventCallbacks JVMTI!"); 82 return error; 83 } 84 85 //设置事件通知 86 error = jvmti->SetEventNotificationMode(JVMTI_ENABLE, JVMTI_EVENT_EXCEPTION, (jthread)NULL); 87 if(error != JVMTI_ERROR_NONE) { 88 fprintf(stderr, " ERROR: Unable to SetEventNotificationMode JVMTI!,the error code=%d",error); 89 return error; 90 } 91 92 return JNI_OK; 93 } 94 95 JNIEXPORT jint JNICALL 96 Agent_OnAttach(JavaVM* vm, char *options, void *reserved){ 97 //do nothing 98 99 return JNI_OK;100 }101 102 JNIEXPORT void JNICALL103 Agent_OnUnload(JavaVM *vm){104 //do nothing105 106 }

 

  示例代码和agent代码均已经上传至github上面(链接地址:https://github.com/gittorlight/java-other/tree/master/jvmti_evt_ex),我是用 visual studio 2010 来编译agent的,编译的时候需要根据所下载的jdk是32位还是64位来选择相对应的头文件。我使用的是64位的jdk 1.8,所以使用的是64位的头文件。截图如下所示:

  编译agent截图(一)

 

编译agent截图(二)

 

编译agent截图(三)

 

 编译完成agent之后,在应用程序的启动参数上面使用-agentpath 参数来加载该agent。以eclipse为例,截图如下所示:

加载agent截图(一)

 

 

加载agent截图(二)

 

 

加载agent截图(三)

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