Jps Jstat Jstack...的工作原理

本文介绍JDK 8的jps、jstat、jstack … 的工作原理。

Jvmstat Performance Counters

jps和jstat命令使用的是Jvmstat Performance Counters。

jps

先说结论：

• jps命令扫描的是 $TMPDIR/hsperfdata_$usr 下的PID文件。比如在 Linux 系统下，/tmp/hsperfdata_foo/2121，这体现两个信息，JVM进程的PID是2121，启动这个进程的是foo用户。

源码脉络：

• Jps.java
• MonitoredHost (javadoc) 有三子类。
• 看local实现：MonitoredHostProvider.java
• LocalVmManager.java
• PerfDataFile.java 规定了PID文件的匹配模式，tmpDirName 属性是平台相关的
• VMSupport.c -> jvm.h -> jvm.cpp 规定了 JVM_GetTemporaryDirectory的返回值

所以说，如果你把别的机器的/tmp/hsperfdata_<usr>/<pid> 复制到你本地，jps也是能够返回结果的。

但是，前提是PID得在你的机器上存在，比如别的机器上PID是2121，那么你的机器上也必须有PID=2121的进程，无论这个进程是什么。否则jps会返回 -- process information unavailable 这样的信息。

如果你这样执行jps（其实所有命令都可以这样执行），可以看到异常：

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java -cp $JAVA_HOME/lib/tools.jar -Djps.debug=true -Djps.printStackTrace=true sun.tools.jps.Jps

sun.jvmstat.monitor.MonitorException: 2121 not found
        at sun.jvmstat.perfdata.monitor.protocol.local.PerfDataBuffer.<init>(PerfDataBuffer.java:84)
        at sun.jvmstat.perfdata.monitor.protocol.local.LocalMonitoredVm.<init>(LocalMonitoredVm.java:68)
        at sun.jvmstat.perfdata.monitor.protocol.local.MonitoredHostProvider.getMonitoredVm(MonitoredHostProvider.java:77)
        at sun.tools.jps.Jps.main(Jps.java:92)
Caused by: java.lang.IllegalArgumentException: Process not found
        at sun.misc.Perf.attach(Native Method)
        at sun.misc.Perf.attachImpl(Perf.java:270)
        at sun.misc.Perf.attach(Perf.java:200)
        at sun.jvmstat.perfdata.monitor.protocol.local.PerfDataBuffer.<init>(PerfDataBuffer.java:64)
        ... 3 more

顺着这个错误分析PerfDataBuffer.java，可以发现解决的办法就是创建一个/tmp/hsperfdata_<pid>的文件。

jstat

先说结论：

• jstat和jps一样，读取的是 $TMPDIR/hsperfdata_$usr 下的PID文件，这个文件准确来说应该是 perfdata。这里面有 jstat 所想要的一切。
• JVM在运行过程中会更新 perfdata，perfdata 采用的是mmap机制（内存映射文件），详见JVM源码分析之jstat工具原理完全解读
• 顺带一提，mmap文件内容的修改是无法通过 inotify(7) 探测到的（见Limitations and caveats）。

源码脉络：

• Jstat.java，你可以看到两个隐藏参数-list和-snap，这不是我们的主题，关键看logSamples()方法
• 可以看到同样依赖于 MonitoredHost (javadoc)
• 然后得到 MonitoredVm，类层级结构是 BufferedMonitoredVm -> AbstractMonitoredVm -> LocalMonitoredVm
• LocalMonitoredVm 用到了 PerfDataBuffer

Dynamic Attach Mechanism

jstack和jmap命令使用的是Dynamic Attach Mechanism。

jstack

先说结论：

• 和socket文件 /tmp/.java_pid$pid 通信
• 如果这个文件不存在，则 touch /proc/$pid/cwd/.attach_pid$pid文件
• 然后 kill -3 $pid，JVM就会创建socket文件
• 然后把attach_pid$pid文件可以删掉

源码脉络：

• Jstack.java 使用 VirtualMachine.attach()
• VirtualMachine，有一个子类HotSpotVirtualMachine
• VirtualMachine.attach() 依赖 AttachProvider javadoc
• AttachProvider 子类 HotSpotAttachProvider 子类 LinuxAttachProvider
• 然后用到了 LinuxVirtualMachine，这里描述了上述逻辑。

jmap

jmap的机制和jstack一摸一样，不做赘述。

参考资料

• Serviceability in the J2SE Repository