天下事有难易乎?为之,则难者亦易矣;不为,则易者亦难矣。

Debug 实现原理!看完还不懂吗?

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1

前言


本文将会讲述JPDA的组成,Debugger的实现原理等。


程序异常了!

返回结果不对!

在我这儿正常啊。


每一次遇到这种异常的情况,要处理问题时,我们一定会想到


“等我Debug一下,分分钟解决。”


而如果是线上的问题,我们一定会想


“如果能debug一下该多好啊”


我们在说起Debug的时候,一般是在IDE里代码中加断点,一步步跟踪。然后观察变量的值,观察输出等等。


这种在Debug工具,许多IDE中都有提供,像Eclipse,DEA,NetBeans,甚至我们可以直接使用JDK自带的jdb工具进行高度。这些工具都支持本地调试和远程调试。


那在我们加断点,debug,单步调试等一系列动作背后,是如何实现的呢?


说到这些,就不得不提JPDA(Java Platform Debugger Architecture)。我们每次使用的debug功能,都是靠JPDA的支撑实现的。














大道至简,是宇宙万物发展之规律,是中华文化之精髓,是中华道家哲学,是大道理极其简单,简单到一两句话就能说明白。所谓“真传一句话,假传万卷书”。“万物之始,大道至简,衍化至繁”出自老子的《道德经》。大道至简,不仅被哲学流派道家、儒家等所重视,也是人生在世的生活境界。


大道至简,大道无形,大道无法,这是一种大道自然、返朴归真的高级功态。在这种清净无为、忘我无私、天人合一的状态中,不求长功,功力自然上长;不求治病,身心自然调整;不求功能,功能自然显现;你不求大小周天,百脉自然畅通,最深刻的真理是最简单最普通的真理。把最复杂的变成最简单的,才是最高明的。最伟大的人仅仅因为简单才显得崇高。


大道至简,人生亦简。开悟,深奥了就简单,简单了才深奥,从看山是山,到看山是山,境界不一样,从简单到复杂,再从复杂到简单,就是升华。生活的意义在于简单,人修炼到一定程度,会淡泊一些事,会简单,你可以理解别人,但别人不一定理解你,其实人不在理解,在认同。


精于心,简于形。拷问灵魂这是人的终极问题,简不仅是一种至美,也是一种能力、一种境界。看透了不说透,高境界;朦胧地看,心透 ;透非透、 知未知 ,故意不看透,才是透彻;知道世事看不透,就是透,透彻后的不透彻,明白后的不明白,难得糊涂是真境界。


“大道至简”是做人的智慧,做人做事要将一件复杂的事情化为简单,那是需要智慧的。将繁杂的事情回归到简单,要有智慧、能力,也要有决心。有智慧的人都喜欢大道至简,因此,功和利,不可趋之若鹜;名和财,不可为之所累。淡泊以明志,宁静以致远。我们要简简单单的做人,踏踏实实的做事,用智慧化难为简。


为名利尽抛宠辱,清纯似儿时天真的童贞,朴实如父辈耕耘的沃土,只有心情平静的人方能视见“斜阳照墟落,穷巷牛羊归”的悠闲,听闻“荷风送秋气,竹露滴清响”的天籁,感受那“空山不见人,但闻人语响”的空旷。陶渊明就是这样的人,所以他能够吟出“采菊东篱下,悠然见南山”的绝句;欧阳修也是这样的一个人,所以他在谪居时仍能悠然自得的写出《醉翁亭记》。


大道至简,人生亦简。简不是物质的贫乏,而是精神的自在;简不是生命的空虚,而是心灵的单纯。大道至简是最高的道理往往是最简明的,人要学会简单、简朴生活、简捷行事,放下自己的私心杂念,当超出自我欲望的牢笼,当真正忘记自己的思想,忘记自己的意识,进入忘我忘物的状态。


人生的繁出于惑,以“仁”抗拒诱惑,以“智”解除困惑。不惑,才是人生由繁入简的标志。弱水三千,我只取一瓢饮;人生百态,须当从一而终。乐以忘忧,简以存真,才是人生的“大道至简”。


有个大道至简、平常心是道的故事:一个行者问老道长:“您得道前,做什么?”老道长:“砍柴担水做饭。”行者问:“那得道后呢?”老道长:“砍柴担水做饭。”行者又问:“那何谓得道?”老道长:“得道前,砍柴时惦记着挑水,挑水时惦记着做饭;得道后,砍柴即砍柴,担水即担水,做饭即做饭。”老道长和行者的对话让我们开悟,许多至高至深的道理都是含蕴在一些极其简单的思想中。


大道至简,人生易简。一千个人有一千种生存方式和生活道路,走过岁月、走过生活,心里有许多的感慨,一切放下,一切自在;当下放下,当下自在,生活中的很多问题并不需要放在心里,人生的很多负担并不需要挑在肩上。一念放下,才能感受到简单生活的乐趣,才能感受到心灵飞翔的快感。要想改变一些事情,首先得把自己给找回来。我们都有潜在的能量,只是很容易:被习惯所掩盖,被时间所迷离,被惰性所消磨。我们应该记住该记住的,忘记该忘记的,改变能改变的,接受不能改变的。我们要用最少的悔恨面对过去,用最少的浪费面对现在,用最多的梦面对未来。


天地之道,简易而已。人生苦短,诸事不想太复杂,简单生活。人生这部大戏一旦拉开序幕,不管你如何怯场,都得演到戏的结尾。成长过程中最大的挑战在于有些路段,只能自己寂静地走,快乐工作、简单生活才是幸福生活,人要懂得知足常乐,所有的哀伤、痛楚,所有不能放弃的事情,不过是生命里的一个过渡,你跳过了就可以变得更精彩。


最好的生活就是简单生活,一盏茶,一张桌,一处清幽,日子平淡,心无杂念。可是简单的生活却需要百般的努力,这样才会无忧无虑欣然享受生活。生活总的来说是完美的,不完美的是心态,不懂得欣赏的人,就会用挑剔把一切变得有残缺。简单做人,率性而为,把握分寸,随遇而安,坦然接受现实;简单做事,不惹事、不生事、不怕事,不悔、不怨、不惜自己所做的事。


人生就是一场漫长对抗,有些人笑在开始,有些人却赢在最终。试着微笑,试着回眸,放松自己,不强求、不萎靡、不浮躁。简单生活,随心、随性、随缘,做最好的自己,知足、微笑、淡然,即使再苦再累,只要坚持往前走,属于自己的风景终会出现。


生活容不容易,关键看你怎么活。处境在于心境,心境改变了,处境也会改变。你向生活要得越多,你就会变得越紧张、越复杂,生活也就越不容易。反之,你对生活要求的越少,就越容易满足,越容易快乐。江山明月,本无常主,得闲便是主人;大道至简,活在当下,知足便能常乐。


悟入无怀之静境,一轮之心月独明,尽显心静之境界;心静自然从容洒脱,持心若水笑面人生,更现心静之魅力。人生在世,平淡才是最真,静默才是最美,生命里最持久的不是繁华,而是平淡,不是热闹而是清欢。保持一颗童心,不开心的时候,心无遮拦地向朋友倾诉烦恼,开心的时候,肆无忌惮地开怀大笑,也许所有的忧愁会在倾诉中流走,所有的紧张会在大笑中释放。像孩子一样,简单生活,快乐生活,保持心灵原生态,一切都是美好的。


生命里总有一个故事,想讲述却难以开口,就这样在心底,渐渐谱成了曲。人就是这样,得不到的永远向往,失去了的,才会觉到珍贵。所谓的,得失、情缘、风景、驿站,都在时光的尘烟中,慢慢淡散。虽然,有些事情放下很难,但是,不属于自己的东西,终究会走远。


人的一生,注定要经历很多。红尘路上,有朗朗的笑声,有委屈的泪水,懵懂的坚持着,有成功的自信,有失败的警醒,每一段经历注定珍贵。生命的丰盈缘于心的慈悲,生活的美好缘于拥有一颗平常心,生活简单让人轻松快乐,想法简单让人平和宁静。因为简单,才深悟生命之轻,因为简单,才洞悉心灵之静。




2

什么是JPDA?


官方文档里这样介绍:


The Java Platform Debugger Architecture (JPDA) consists of three interfaces designed for use by debuggers in development environments for desktop systems.


我们看到,JPDA由三部分组成:


  • JVMTI(Java Virtual Machine Tool Interface)

  • JDWP(Java Debugger Wire Protocol)

  • JDI(Java Debug Interface)


熟悉JVM的朋友可能听说过JVMPI和JVMDI,在JDK1.5他们统一被替换为JVMTI。


JVMTI


以前的文章里我们提到过Class的hotSwap,就是通过Instrument实现class的redefine和retransform。


而本质上JVMTI是一个programming interface,主要用在开发和监控上。而且它提供了接口去观察(inspect) 应用状态和控制应用的执行。工具通过它提供的接口,可以进行如下功能的实现:


  • profiling

  • debuging

  • monitoring

  • thread analysis

  • coverage analysis


可以看到,我们使用到的debug,只是JVMTI提供的众从能力中的一种。


JDWP


观察过Java debug进程的同学也许有印象,以debug方式启动的JVM进程,看起来是这样的:


-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=127.0.0.1:63971,server=y,suspend=n


除了进程名之外,还在启动参数里包含agentlib:jdwp这些。这个就是现在要介绍的JDWP。


什么是JDWP?


Java Debug Wire Protocol,是debugger和它要debug的JVM之间进行通讯的协议。


更多具体协议的细节这里不介绍,感兴趣的同学可以到这儿查看:http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jpda/jdwp-spec.html


注意,这仅仅是一个协议的格式,具体的传输实现不是由JDWP来实现的。我们的debugger执行的操作发送到JDWP的实现上,然后再转给JVMTI来具体控制。


JDI


JDI是三个模块中最高层的一个接口,通过JDI,debugger可以更方便的编写符合JDWP格式的数据,用来进行调试数据传输。JDI的引入,提高了开发debugger的效率。


所以,从整体上看,我们可以把JPDA看作一个两个互相通讯的程序,所以我们可以在任意地点很方便的调试另一个JVM上运行的程序。


我们每次在IDE里进行代码调试时,实质上是通过IDE里的debugger这个界面执行GUI操作,然后通过JDI发送数据到JDWP,再经过JVMTI最终实现程序的高度。


每次我们打开IDE调试一个Java应用的时候,或者远程attach一个Java进程的时候,别忘了这个IDE背后的男人—JPDA


另外,Tomcat启动脚本中也直接包含了debug方式启动的功能,在命令行中输入catalina jpda start, Tomcat就以debug方式启动了。


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