JVM(六)：JVM参数可视化工具和字节码技术

1.jconsole可视化工具

从Java 5开始 引入了 JConsole。JConsole 是一个内置 Java 性能分析器，可以从命令行或在 GUI shell 中运行。您可以轻松地使用 JConsole（或者，它更高端的 “近亲” VisualVM ）来监控 Java 应用程序性能和跟踪 Java 中的代码。

如果是从命令行启动，使 JDK 在 PATH 上，运行 jconsole 即可。

如果从 GUI shell 启动，找到 JDK 安装路径，打开 bin 文件夹，双击 jconsole 。
当分析工具弹出时（取决于正在运行的 Java 版本以及正在运行的 Java 程序数量），可能会出现一个对话框，要求输入一个进程的 URL 来连接，也可能列出许多不同的本地 Java 进程（有时包含 JConsole 进程本身）来连接。

如图所示：可以查看堆、新生代、老年代、eden区等地方的内存日志

还可以查看一些其他的jvm信息

2. visualVm

VisualVM 是一款免费的，集成了多个 JDK 命令行工具的可视化工具，它能为您提供强大的分析能力，对 Java 应用程序做性能分析和调优。这些功能包括生成和分析海量数据、跟踪内存泄漏、监控垃圾回收器、执行内存和 CPU 分析，同时它还支持在 MBeans 上进行浏览和操作。本文主要介绍如何使用 VisualVM 进行性能分析及调优。

visualVm比jconsole显示更加全面，而且可以自动检测死锁。

3. 字节码技术

字节码技术应用场景
AOP技术、Lombok去除重复代码插件、动态修改class文件等

字节技术优势
Java字节码增强指的是在Java字节码生成之后，对其进行修改，增强其功能，这种方式相当于对应用程序的二进制文件进行修改。Java字节码增强主要是为了减少冗余代码，提高性能等。
实现字节码增强的主要步骤为：
1、修改字节码
在内存中获取到原来的字节码，然后通过一些工具（如 ASM，Javaasist）来修改它的byte[]数组，得到一个新的byte数组。
2、使修改后的字节码生效
有两种方法：
1） 自定义ClassLoader来加载修改后的字节码；
2）替换掉原来的字节码：在JVM加载用户的Class时，拦截，返回修改后的字节码；或者在运行时，使用Instrumentation.redefineClasses方法来替换掉原来的字节码

常见的字节码操作类库

BCEL
Byte Code Engineering Library(BCEL)，这是Apache Software Foundation的Jakarta项目的一部分。BCEL是Java classworking 广泛使用的一种框架，它可以让您深入jvm汇编语言进行类库操作的细节。BCEL与javassist有不同的处理字节码方法，BCEL在实际的jvm指令层次上进行操作(BCEL拥有丰富的jvm指令集支持) 而javassist所强调的是源代码级别的工作。
ASM
是一个轻量级Java字节码操作框架，直接涉及到JVM底层的操作和指令
高性能，高质量
CGLB
生成类库，基于ASM实现

javassist
是一个开源的分析，编辑和创建Java字节码的类库。性能较ASM差，跟cglib差不多，但是使用简单。很多开源框架都在使用它。

Javassist优势

– 比反射开销小，性能高。
–javassist性能高于反射，低于ASM
运行时操作字节码可以让我们实现如下功能：
– 动态生成 新的类
– 动态改变某个类的结构 ( 添加 / 删除 / 修改 新的属性 / 方法 )
javassist 的最外层的 API 和 JAVA 的反射包中的 API 颇为 类似 。
它 主要 由 CtClass ， CtMethod, ，以及 CtField 几个类组成。用以执行和 JDK 反射 API 中 java.lang.Class， java.lang.reflect.Method， java.lang.reflect.Method .Field 相同的 操作 。

方法操作
– 修改已有方法的方法体（插入代码到已有方法体）
– 新增方法 删除方法

javassist的局限性
（1）JDK5.0 新语法不支持 ( 包括泛型、枚举 ) ，不支持注解修改，但可以通过底层的 javassist 类来解决，具体参考： javassist.bytecode.annotation
（2）不支持数组的初始化，如 String[]{“1”,“2”} ，除非只有数组的容量为 1
（3）不支持内部类和匿名类
（4）不支持 continue 和 break表达式。
（5）对于继承关系，有些不支持。例如
class A {}
class B extends A {}
class C extends B {}

4.使用Javassist创建类

public static void main(String[] args)
			throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException,
			SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
		Class<?> clazz = Class.forName("com.itmayiedu.Test0005");
		Object newInstance = clazz.newInstance();
		Method method = clazz.getDeclaredMethod("sum", int.class, int.class);
		Object invoke = method.invoke(newInstance, 1, 1);
	}

	public void sum(int a, int b) {
		System.out.println("sum:" + a + b);
	}

创建User类，给User类动态添加id和name属性和get、set方法。

public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, NotFoundException, IOException {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		// 创建class文件
		CtClass userClass = pool.makeClass("com.itmayiedu.entity.User");
		// 创建id属性
		CtField idField = CtField.make("private Integer id;", userClass);
		// 创建name属性
		CtField nameField = CtField.make("private Integer name;", userClass);
		// 添加属性
		userClass.addField(idField);
		// 添加属性
		userClass.addField(nameField);
		// 创建方法
		CtMethod getIdMethod = CtMethod.make("public Integer getId() {return id;}", userClass);
		// 创建方法
		CtMethod setIdMethod = CtMethod.make("public void setId(Integer id) { this.id = id; }", userClass);
		// 添加方法
		userClass.addMethod(getIdMethod);
		// 添加方法
		userClass.addMethod(setIdMethod);
		// 添加构造器
		CtConstructor ctConstructor = new CtConstructor(new CtClass[] { CtClass.intType, pool.get("java.lang.String") },
				userClass);
		// 创建Body
		ctConstructor.setBody("	{this.id = id;this.name = name;}");
		userClass.addConstructor(ctConstructor);
		userClass.writeFile("F:/test");// 将构造好的类写入到F:\test 目录下
	}

5.使用Javassist修改类文件信息

public static void main(String[] args)
			throws NotFoundException, CannotCompileException, InstantiationException, IllegalAccessException,
			NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, IOException {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		// 需要加载类信息
		CtClass userClass = pool.get("com.itmayiedu.User");
		// 需要添加的方法
		CtMethod m = new CtMethod(CtClass.intType, "sum", new CtClass[] { CtClass.intType, CtClass.intType },
				userClass);
		// 方法权限
		m.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
		// 方法体内容
		m.setBody("{System.out.println(\"Test003\"); return $1+$2;}");
		userClass.addMethod(m);
		userClass.writeFile("F:/test");// 将构造好的类写入到F:\test 目录下
		// 使用反射技术执行方法
		Class clazz = userClass.toClass();
		Object obj = clazz.newInstance(); // 通过调用User 无参构造函数
		Method method = clazz.getDeclaredMethod("add", int.class, int.class);
		Object result = method.invoke(obj, 200, 300);
		System.out.println(result);
	}

原来User.java类中无sum方法，对User.class进行反编译会出现sum方法。