隨筆檔案(496)

2006 年底，Sun 公司發(fā)布了 Java Standard Edition 6（Java SE 6）的最終正式版，代號(hào) Mustang（野馬）。跟 Tiger（Java SE 5）相比，Mustang 在性能方面有了不錯(cuò)的提升。與 Tiger 在 API 庫(kù)方面的大幅度加強(qiáng)相比，雖然 Mustang 在 API 庫(kù)方面的新特性顯得不太多，但是也提供了許多實(shí)用和方便的功能：在腳本，WebService，XML，編譯器 API，數(shù)據(jù)庫(kù)，JMX，網(wǎng)絡(luò)和 Instrumentation 方面都有不錯(cuò)的新特性和功能加強(qiáng)。 本系列 文章主要介紹 Java SE 6 在 API 庫(kù)方面的部分新特性，通過(guò)一些例子和講解，幫助開發(fā)者在編程實(shí)踐當(dāng)中更好的運(yùn)用 Java SE 6，提高開發(fā)效率。

Instrumentation 簡(jiǎn)介

利用 Java 代碼，即 java.lang.instrument 做動(dòng)態(tài) Instrumentation 是 Java SE 5 的新特性，它把 Java 的 instrument 功能從本地代碼中解放出來(lái)，使之可以用 Java 代碼的方式解決問(wèn)題。使用 Instrumentation，開發(fā)者可以構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立于應(yīng)用程序的代理程序（Agent），用來(lái)監(jiān)測(cè)和協(xié)助運(yùn)行在 JVM 上的程序，甚至能夠替換和修改某些類的定義。有了這樣的功能，開發(fā)者就可以實(shí)現(xiàn)更為靈活的運(yùn)行時(shí)虛擬機(jī)監(jiān)控和 Java 類操作了，這樣的特性實(shí)際上提供了一種虛擬機(jī)級(jí)別支持的 AOP 實(shí)現(xiàn)方式，使得開發(fā)者無(wú)需對(duì) JDK 做任何升級(jí)和改動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)某些 AOP 的功能了。

在 Java SE 6 里面，instrumentation 包被賦予了更強(qiáng)大的功能：?jiǎn)?dòng)后的 instrument、本地代碼（native code）instrument，以及動(dòng)態(tài)改變 classpath 等等。這些改變，意味著 Java 具有了更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)控制、解釋能力，它使得 Java 語(yǔ)言變得更加靈活多變。

在 Java SE6 里面，最大的改變使運(yùn)行時(shí)的 Instrumentation 成為可能。在 Java SE 5 中，Instrument 要求在運(yùn)行前利用命令行參數(shù)或者系統(tǒng)參數(shù)來(lái)設(shè)置代理類，在實(shí)際的運(yùn)行之中，虛擬機(jī)在初始化之時(shí)（在絕大多數(shù)的 Java 類庫(kù)被載入之前），instrumentation 的設(shè)置已經(jīng)啟動(dòng)，并在虛擬機(jī)中設(shè)置了回調(diào)函數(shù)，檢測(cè)特定類的加載情況，并完成實(shí)際工作。但是在實(shí)際的很多的情況下，我們沒(méi)有辦法在虛擬機(jī)啟動(dòng)之時(shí)就為其設(shè)定代理，這樣實(shí)際上限制了 instrument 的應(yīng)用。而 Java SE 6 的新特性改變了這種情況，通過(guò) Java Tool API 中的 attach 方式，我們可以很方便地在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)地設(shè)置加載代理類，以達(dá)到 instrumentation 的目的。

另外，對(duì) native 的 Instrumentation 也是 Java SE 6 的一個(gè)嶄新的功能，這使以前無(wú)法完成的功能 —— 對(duì) native 接口的 instrumentation 可以在 Java SE 6 中，通過(guò)一個(gè)或者一系列的 prefix 添加而得以完成。

最后，Java SE 6 里的 Instrumentation 也增加了動(dòng)態(tài)添加 class path 的功能。所有這些新的功能，都使得 instrument 包的功能更加豐富，從而使 Java 語(yǔ)言本身更加強(qiáng)大。

Instrumentation 的基本功能和用法

“java.lang.instrument”包的具體實(shí)現(xiàn)，依賴于 JVMTI。JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）是一套由 Java 虛擬機(jī)提供的，為 JVM 相關(guān)的工具提供的本地編程接口集合。JVMTI 是從 Java SE 5 開始引入，整合和取代了以前使用的 Java Virtual Machine Profiler Interface (JVMPI) 和 the Java Virtual Machine Debug Interface (JVMDI)，而在 Java SE 6 中，JVMPI 和 JVMDI 已經(jīng)消失了。JVMTI 提供了一套”代理”程序機(jī)制，可以支持第三方工具程序以代理的方式連接和訪問(wèn) JVM，并利用 JVMTI 提供的豐富的編程接口，完成很多跟 JVM 相關(guān)的功能。事實(shí)上，java.lang.instrument 包的實(shí)現(xiàn)，也就是基于這種機(jī)制的：在 Instrumentation 的實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，存在一個(gè) JVMTI 的代理程序，通過(guò)調(diào)用 JVMTI 當(dāng)中 Java 類相關(guān)的函數(shù)來(lái)完成 Java 類的動(dòng)態(tài)操作。除開 Instrumentation 功能外，JVMTI 還在虛擬機(jī)內(nèi)存管理，線程控制，方法和變量操作等等方面提供了大量有價(jià)值的函數(shù)。關(guān)于 JVMTI 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考 Java SE 6 文檔（請(qǐng)參見 參考資源）當(dāng)中的介紹。

Instrumentation 的最大作用，就是類定義動(dòng)態(tài)改變和操作。在 Java SE 5 及其后續(xù)版本當(dāng)中，開發(fā)者可以在一個(gè)普通 Java 程序（帶有 main 函數(shù)的 Java 類）運(yùn)行時(shí)，通過(guò) –javaagent 參數(shù)指定一個(gè)特定的 jar 文件（包含 Instrumentation 代理）來(lái)啟動(dòng) Instrumentation 的代理程序。