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背景
記得前幾天有人問我：在生產環境中可能經常遇到各種問題，你們一般是如何進行調試的？ 很慚愧，沒有經驗。因爲平時碰不到生產環境的服務器，定位問題需要各種數據，所以大多數問題的解決方式都是在本地打斷點進行調試，或者在測試環境利用輸出日誌進行調試，這種方式簡單粗暴，但過程比較繁瑣，需要各種重新發布，重啓應用，還不能保證一次就找到問題的根源。直到最近才瞭解到Btrace這個工具，對於這樣一個神器，我覺得有必要記錄一篇，讓更多的人知道。
Btrace
BTrace是sun公司推出的一款Java 動態、安全追蹤（監控）工具，可以在不用重啓的情況下監控系統運行情況，方便的獲取程序運行時的數據信息，如方法參數、返回值、全局變量和堆棧信息等，並且做到最少的侵入，佔用最少的系統資源。
由於Btrace會把腳本邏輯直接侵入到運行的代碼中，所以在使用上做很多限制：
1、不能創建對象
2、不能使用數組
3、不能拋出或捕獲異常
4、不能使用循環
5、不能使用synchronized關鍵字
6、屬性和方法必須使用static修飾
根據官方聲明，不恰當的使用BTrace可能導致JVM崩潰，如在BTrace腳本使用錯誤的class文件，所以在上生產環境之前，務必在本地充分的驗證腳本的正確性。
Btrace可以做什麼？
1、接口性能變慢，分析每個方法的耗時情況；
2、當在Map中插入大量數據，分析其擴容情況；
3、分析哪個方法調用了System.gc()，調用棧如何；
4、執行某個方法拋出異常時，分析運行時參數；
5、….
Btrace第一個例子
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package
com.metty.rpc.common;import
java.util.Random;/** *
Created by j_zhan on 2016/11/28. */public
class
BtraceCase { public
static
Random random = new
Random(); public
int
size; public
static
void
main(String[] args) throws
Exception { new
BtraceCase().run(); } public
void
run() throws
Exception { while
(true)
{ add(random.nextInt(10),
random.nextInt(10)); } } public
int
add(int
a, int
b) throws
Exception { Thread.sleep(random.nextInt(10)
* 100); return
a + b; }} |
執行add方法時，對傳入參數、返回值以及執行耗時進行分析，btrace腳本：
通過jps命令獲取pid爲8454
執行btrace 8454 Debug.java實現對運行代碼的監控，輸出結果如下：
可以發現，Btrace可以獲取每次執行add方法時的數據，當然Btrace能做的遠遠不止這些，比如獲取當前jvm堆使用情況、當前線程的執行棧等等。
參數說明
@OnMethod
Btrace使用@OnMethod註解定義需要分析的方法入口
在@OnMethod註解中，需要指定class、method以及location等，class表明需要監控的類，method表明需要監控的方法，指定方式如下：
1、使用全限定名：clazz="com.metty.rpc.common.BtraceCase", method="add"
2、使用正則表達式：clazz="/javax\.swing\..*/", method="/.*/"
3、使用接口：clazz="+com.ctrip.demo.Filter", method="doFilter"
4、使用註解：clazz="@javax.jws.WebService", method=""@javax.jws.WebMethod"
5、如果需要分析構造方法，需要指定method="<init>"
@Location
定義Btrace對方法的攔截位置，通過@Location註解指定，默認爲Kind.ENTRY
1、Kind.ENTRY：在進入方法時，調用Btrace腳本
2、Kind.RETURN：方法執行完時，調用Btrace腳本，只有把攔截位置定義爲Kind.RETURN，才能獲取方法的返回結果@Return和執行時間@Duration
3、Kind.CALL：分析方法中調用其它方法的執行情況，比如在execute方法中，想獲取add方法的執行耗時，必須把where設置成Where.AFTER
4、Kind.LINE：通過設置line，可以監控代碼是否執行到指定的位置
5、Kind.ERROR, Kind.THROW, Kind.CATCH
用於對某些異常情況的跟蹤，包括異常拋出，異常被捕獲，異常未捕獲被拋出方法之外
如何使用Btrace定位問題
1、找出所有耗時超過1ms的過濾器Filter
由於@Dutation返回的時間是納秒級別，需要進行轉換，如果定位一個Filter性能變慢，接着使用@Location(Kind.CALL)進行更細粒度的分析。
2、分析哪個方法調用了System.gc()，調用棧如何？
通過查看調用棧，可以很清楚的發現哪個類哪個方法調用了System.gc()
3、統計方法的調用次數，且每隔1分鐘打印調用次數
Btrace的@OnTimer註解可以實現定時執行腳本中的一個方法
4、方法執行時，查看對象的實例屬性值
通過反射機制，可以很方法的得到當前實例的屬性值
總結
Btrace能做的事情太多，但使用之前切記檢查腳本的可行性，一旦Btrace腳本侵入到系統中，只有通過重啓才能恢復。