Btrace-监控工具

BTrace的最大好处，是可以通过自己编写的脚本，获取应用的一切调用信息。而不需要不断地修改代码，加入System.out.println()， 然后重启，然后重启，然后重启应用！！！
同时，特别严格的约束，保证自己的消耗特别小，只要定义脚本时不作大死，直接在生产环境打开也没影响。

1 使用场景

1. 服务慢，能找出慢在哪一步，哪个函数里么？

2. 谁构造了一个超大的ArrayList?

3. 什么样的入参或对象属性，导致抛出了这个异常？或进入了这个处理分支？

2 限制

为了避免Btrace脚本的消耗过大影响真正业务，所以定义了一系列不允许的事情：比如不允许调用任何类的任何方法，只能调用BTraceUtils 里的一系列方法和脚本里定义的static方法。 比如不允许创建对象，比如不允许For 循环等等，更多规定看User Guide

3 下载

http://github.com/btraceio/btrace，在Release页面里下载最新版本，解压就可以使用

4 基本命令

./btrace $pid HelloWorld.java

./btrace -o mylog.log $pid HelloWorld.java
很坑新人的参数，首先，这个mylog会生成在应用的启动目录，而不是btrace的启动目录。其次，执行过一次-o之后，再执行btrace不加-o 也不会再输出回console，直到应用重启为止。

./btrace $pid HelloWorld.java > mylog.log

预编译脚本
./btracec HelloWorld.java

5 拦截方法定义

5.1 精准定位

@OnMethod(clazz="cn.fraudmetrix.forseti.api.module.screen.RiskService", method="execute")
    public static void execute() {
        println("ttt");
    }

5.2 正则

//下例监控javax.swing下的所有类的所有方法....可能会非常慢，建议范围还是窄些
@OnMethod(clazz="/javax\\.swing\\..*/", method="/.*/")
public static void swingMethods( @ProbeClassName String probeClass, @ProbeMethodName String probeMethod) {

   print("entered " + probeClass + "."  + probeMethod);

}

5.3 按接口，父类，Annotation定位

比如我想匹配所有的Filter类，在接口或基类的名称前面，加个+ 就行
@OnMethod(clazz="+com.vip.demo.Filter", method="doFilter")
也可以按类或方法上的annotaiton匹配，前面加上@就行
@OnMethod(clazz="@javax.jws.WebService", method="@javax.jws.WebMethod")

5.4 其他

1. 构造函数的名字是 <init>
@OnMethod(clazz="java.net.ServerSocket", method="<init>")

2. 静态内部类的写法，是在类与内部类之间加上"$"

@OnMethod(clazz="com.vip.MyServer$MyInnerClass", method="hello")

3. 如果有多个同名的函数，想区分开来，可以在拦截函数上定义不同的参数列表（见4.1）。

6 拦截时机

6.1 Kind.Entry与Kind.Return

@OnMethod( clazz="java.net.ServerSocket", method="bind" )
不写Location，默认就是刚进入函数的时候(Kind.ENTRY)。

OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", method = "getLocalPort", location = @Location(Kind.RETURN))
public static void onGetPort(@Return int port, @Duration long duration)

duration的单位是纳秒，要除以 1,000,000 才是毫秒。

6.2 Kind.Error, Kind.Throw和 Kind.Catch

异常抛出(Throw)，异常被捕获(Catch)，异常没被捕获被抛出函数之外(Error)，主要用于对某些异常情况的跟踪。

在拦截函数的参数定义里注入一个Throwable的参数，代表异常。

@OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", method = "bind", location = @Location(Kind.ERROR))
public static void onBind(Throwable exception, @Duration long duration)

6.3 Kind.Call与Kind.Line

• 监控bind()函数里调用的所有其他函数：

@OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", method = "bind", location = @Location(value = Kind.CALL, clazz = "/.*/", method = "/.*/", where = Where.AFTER))
public static void onBind(@Self Object self, @TargetInstance Object instance, @TargetMethodOrField String method, @Duration long duration)

所调用的类及方法名所注入到@TargetInstance与 @TargetMethodOrField中。

注意这里，一定不要像下面这样大范围的匹配，否则这性能是神仙也没法救了

@OnMethod(clazz = "/javax\\.swing\\..*/", method = "/.*/", location = @Location(value = Kind.CALL, clazz = "/.*/", method = "/.*/"))

• 监控代码是否到达了Socket类的第363行

@OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", location = @Location(value = Kind.LINE, line = 363))
public static void onBind4() {

   println("socket bind reach line:363");

}

line还可以为-1，然后每行都会打印出来，加参数int line 获得的当前行数。此时会显示函数里完整的执行路径，但肯定又非常慢。

7 打印this，参数 与 返回值

import com.sun.btrace.AnyType;

@OnMethod(clazz = "java.io.File", method = "createTempFile", location = @Location(value = Kind.RETURN))
public static void o(@Self Object self, String prefix, String suffix, @Return AnyType result)

如果想打印它们，首先按顺序定义用@Self 注释的this， 完整的参数列表，以及用@Return 注释的返回值。

需要打印哪个就定义哪个，不需要的就不要定义。但定义一定要按顺序，比如参数列表不能跑到返回值的后面。

7.1 Self

如果是静态函数， self为空。
前面提到，如果上述使用了非JDK的类，命令行里要指定classpath。不过，如前所述，因为BTrace里不允许调用类的方法，所以定义具体类很多时候也没意思，所以self定义为Object就够了。

7.2 参数

参数数列表要么不要定义，要定义就要定义完整，否则BTrace无法处理不同参数的同名函数。
如果有些参数你实在不想引入非JDK类，又不会造成同名函数不可区分，可以用AnyType来定义（不能用Object）。
如果拦截点用正则表达式中匹配了多个函数，函数之间的参数个数不一样，你又还是想把参数打印出来时，可以用AnyType[] args来定义。
但不知道是不是当前版本的bug，AnyType[] args 不能和 location＝Kind.RETURN 同用，否则会进入一种奇怪的静默状态，只要有一个函数定义错了，整个Btrace就什么都打印不出来。

7.3 结果

同理，结果也可以用AnyType来定义，特别是用正则表达式匹配多个函数的时候，连void都可以表示。

7.4 打印

如果想打印一个Object的属性，用printFields()来反射。
如果只想反射某个属性，参照下面打印Port属性的写法。从性能考虑，应把field用静态变量缓存起来。

如果只想反射某个属性，参照下面打印Port属性的写法。从性能考虑，应把field用静态变量缓存起来。

注意JDK类与非JDK类的区别：

import java.lang.reflect.Field;

//JDK的类这样写就行
private static Field fdFiled = field("java.io,FileInputStream", "fd");

//非JDK的类，要给出ClassLoader，否则ClassNotFound
private static Field portField = field(classForName("com.vip.demo.MyObject", contextClassLoader()), "port");

public static void onChannelRead(@Self Object self) {

    println("port:" + getInt(portField, self));

}

8 TLS，拦截函数间的通信机制

如果要多个拦截函数之间要通信，可以使用@TLS定义 ThreadLocal的变量来共享

@TLS
private static int port = -1;

@OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", method = "<init>")
public static void onServerSocket(int p){
    port = p;
}

@OnMethod(clazz = "java.net.ServerSocket", method = "bind")
public static void onBind(){
  println("server socket at " + port);
}

9 案例

9.1 打印慢调用

下例打印所有用时超过1毫秒的filter。

@OnMethod(clazz = "+com.vip.demo.Filter", method = "doFilter", location = @Location(Kind.RETURN))
public static void onDoFilter2(@ProbeClassName String pcn,  @Duration long duration) {

    if (duration > 1000000) {

        println(pcn + ",duration:" + (duration / 100000));

    }

}

最好能抽取了打印耗时的函数，减少代码重复度。

定位到某一个Filter慢了之后，可以直接用Location(Kind.CALL)，进一步找出它里面的哪一步慢了。

9.2 谁调用了这个函数

@OnMethod(clazz = "java.lang.System", method = "gc")
public static void onSystemGC() {

    println("entered System.gc()");

    jstack();

}

9.3 其他

按照 sample目录下的demo去学习

样例代码

package samples;  
import com.sun.btrace.BTraceUtils;  
import com.sun.btrace.annotations.*;  
import com.sun.btrace.annotations.Export;  
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;  

@BTrace  
public class OnlineDebug {  

    @OnExit//当成程序退出时，执行一些命令  
    public static void onexit(int code) {  
        println("BTrace program exits! with code: " + code);  
    }  

    @Export //可以用来统计调用次数  
    public static long counter;  

    @OnMethod(clazz="com.test.BtraceTest", method="add",  
            location=@Location(value=Kind.RETURN))  
    public static void m(@Self Object self, int a,int b,@Return int result,@Duration long time) {  
        BTraceUtils.println("参数： a: "+a+"  b: "+b);  
        BTraceUtils.println("花费时间：  "+time*1.0/1000+"ms");  
        jstack();//打印堆栈信息  
        counter++;  
    }  

    @OnEvent("1")//通过事件触发，打印当前的程序调用次数  
    public static void setL1() {  
        BTraceUtils.println("executor count：  "+counter);  
    }  

    //监控程序是否走到第22行代码  
    @OnMethod(clazz = "com.test.BtraceTest", location = @Location(value = Kind.LINE, line = 22))  
    public static void onBind() {  
        println("执行到第22行");  
    }  

    //每隔指定时间打印一下调用次数  
     @OnTimer(5000)  
    public static void run(){  
        BTraceUtils.println("executor count：  "+counter);  
    }  

}  

转自江南白衣