Attach是什么

在講這個(gè)之前，我們先來點(diǎn)大家都知道的東西，當(dāng)我們感覺線程一直卡在某個(gè)地方，想知道卡在哪里，首先想到的是進(jìn)行線程dump，而常用的命令是jstack ，我們就可以看到如下線程棧了

大家是否注意過上面圈起來的兩個(gè)線程，”Attach Listener”和“Signal Dispatcher”，這兩個(gè)線程是我們這次要講的Attach機(jī)制的關(guān)鍵，先偷偷告訴各位，其實(shí)Attach Listener這個(gè)線程在jvm起來的時(shí)候可能并沒有的，后面會細(xì)說。

那Attach機(jī)制是什么？說簡單點(diǎn)就是jvm提供一種jvm進(jìn)程間通信的能力，能讓一個(gè)進(jìn)程傳命令給另外一個(gè)進(jìn)程，并讓它執(zhí)行內(nèi)部的一些操作，比如說我們?yōu)榱俗屃硗庖粋€(gè)jvm進(jìn)程把線程dump出來，那么我們跑了一個(gè)jstack的進(jìn)程，然后傳了個(gè)pid的參數(shù)，告訴它要哪個(gè)進(jìn)程進(jìn)行線程dump，既然是兩個(gè)進(jìn)程，那肯定涉及到進(jìn)程間通信，以及傳輸協(xié)議的定義，比如要執(zhí)行什么操作，傳了什么參數(shù)等

Attach能做些什么

總結(jié)起來說，比如內(nèi)存dump，線程dump，類信息統(tǒng)計(jì)(比如加載的類及大小以及實(shí)例個(gè)數(shù)等)，動(dòng)態(tài)加載agent(使用過btrace的應(yīng)該不陌生)，動(dòng)態(tài)設(shè)置vm flag(但是并不是所有的flag都可以設(shè)置的，因?yàn)橛行ゝlag是在jvm啟動(dòng)過程中使用的，是一次性的)，打印vm flag，獲取系統(tǒng)屬性等，這些對應(yīng)的源碼(AttachListener.cpp)如下 

static AttachOperationFunctionInfo funcs[] = {  
  { "agentProperties",  get_agent_properties },  
  { "datadump",         data_dump },  
  { "dumpheap",         dump_heap },  
  { "load",             JvmtiExport::load_agent_library },  
  { "properties",       get_system_properties },  
  { "threaddump",       thread_dump },  
  { "inspectheap",      heap_inspection },  
  { "setflag",          set_flag },  
  { "printflag",        print_flag },  
  { "jcmd",             jcmd },  
  { NULL,               NULL }  
}; 

后面是命令對應(yīng)的處理函數(shù)。

Attach在jvm里如何實(shí)現(xiàn)的

Attach Listener線程的創(chuàng)建

前面也提到了，jvm在啟動(dòng)過程中可能并沒有啟動(dòng)Attach Listener這個(gè)線程，可以通過jvm參數(shù)來啟動(dòng)，代碼 （Threads::create_vm）如下： 

if (!DisableAttachMechanism) {  
   if (StartAttachListener || AttachListener::init_at_startup()) {  
     AttachListener::init();  
   }  
 }  
ool AttachListener::init_at_startup() {  
 if (ReduceSignalUsage) {  
   return true;  
 } else {  
   return false;  
 } 

其中DisableAttachMechanism，StartAttachListener ，ReduceSignalUsage均默認(rèn)是false(globals.hpp) 

product(bool, DisableAttachMechanism, false,                         
          "Disable mechanism that allows tools to Attach to this VM”)     
product(bool, StartAttachListener, false,                                
           "Always start Attach Listener at VM startup")    
product(bool, ReduceSignalUsage, false,                                    
           "Reduce the use of OS signals in Java and/or the VM”) 

因此AttachListener::init()并不會被執(zhí)行，而Attach Listener線程正是在此方法里創(chuàng)建的

既然在啟動(dòng)的時(shí)候不會創(chuàng)建這個(gè)線程，那么我們在上面看到的那個(gè)線程是怎么創(chuàng)建的呢，這個(gè)就要關(guān)注另外一個(gè)線程“Signal Dispatcher”了，顧名思義是處理信號的，這個(gè)線程是在jvm啟動(dòng)的時(shí)候就會創(chuàng)建的，具體代碼就不說了。

下面以jstack的實(shí)現(xiàn)來說明觸發(fā)Attach這一機(jī)制進(jìn)行的過程，jstack命令的實(shí)現(xiàn)其實(shí)是一個(gè)叫做JStack.java的類，查看jstack代碼后會走到下面的方法里

請注意VirtualMachine.Attach(pid);這行代碼，觸發(fā)Attach pid的關(guān)鍵，如果是在linux下會走到下面的構(gòu)造函數(shù)

這里要解釋下代碼了，首先看到調(diào)用了createAttachFile方法在目標(biāo)進(jìn)程的cwd目錄下創(chuàng)建了一個(gè)文件/proc//cwd/.Attach_pid，這個(gè)在后面的信號處理過程中會取出來做判斷(為了安全)，另外我們知道在linux下線程是用進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的，在jvm啟動(dòng)過程中會創(chuàng)建很多線程，比如我們上面的信號線程，也就是會看到很多的pid(應(yīng)該是LWP)，那么如何找到這個(gè)信號處理線程呢，從上面實(shí)現(xiàn)來看是找到我們傳進(jìn)去的pid的父進(jìn)程，然后給它的所有子進(jìn)程都發(fā)送一個(gè)SIGQUIT信號，而jvm里除了信號線程，其他線程都設(shè)置了對此信號的屏蔽，因此收不到該信號，于是該信號就傳給了“Signal Dispatcher”，在傳完之后作輪詢等待看目標(biāo)進(jìn)程是否創(chuàng)建了某個(gè)文件，AttachTimeout默認(rèn)超時(shí)時(shí)間是5000ms，可通過設(shè)置系統(tǒng)變量sun.tools.Attach.AttachTimeout來指定，下面是Signal Dispatcher線程的entry實(shí)現(xiàn)

當(dāng)信號是SIGBREAK(在jvm里做了#define，其實(shí)就是SIGQUIT)的時(shí)候，就會觸發(fā)

AttachListener::is_init_trigger()的執(zhí)行

一開始會判斷當(dāng)前進(jìn)程目錄下是否有個(gè).Attach_pid文件（前面提到了），如果沒有就會在/tmp下創(chuàng)建一個(gè)/tmp/.Attach_pid，當(dāng)那個(gè)文件的uid和自己的uid是一致的情況下（為了安全）再調(diào)用init方法

此時(shí)水落石出了，看到創(chuàng)建了一個(gè)線程，并且取名為Attach Listener。再看看其子類LinuxAttachListener的init方法

看到其創(chuàng)建了一個(gè)監(jiān)聽套接字，并創(chuàng)建了一個(gè)文件/tmp/.java_pid，這個(gè)文件就是客戶端之前一直在輪詢等待的文件，隨著這個(gè)文件的生成，意味著Attach的過程圓滿結(jié)束了。

Attach listener接收請求

看看它的entry實(shí)現(xiàn)Attach_listener_thread_entry

從代碼來看就是從隊(duì)列里不斷取AttachOperation，然后找到請求命令對應(yīng)的方法進(jìn)行執(zhí)行，比如我們一開始說的jstack命令，找到 { “threaddump”, thread_dump }的映射關(guān)系，然后執(zhí)行thread_dump方法

再來看看其要調(diào)用的AttachListener::dequeue()， 

AttachOperation* AttachListener::dequeue() {  
  JavaThread* thread = JavaThread::current();  
  ThreadBlockInVM tbivm(thread);  
  thread->set_suspend_equivalent();  
  // cleared by handle_special_suspend_equivalent_condition() or  
  // java_suspend_self() via check_and_wait_while_suspended()  
  AttachOperation* op = LinuxAttachListener::dequeue();  
  // were we externally suspended while we were waiting?  
  thread->check_and_wait_while_suspended();  
  return op;  
} 

最終調(diào)用的是LinuxAttachListener::dequeue()，

我們看到如果沒有請求的話，會一直accept在那里，當(dāng)來了請求，然后就會創(chuàng)建一個(gè)套接字，并讀取數(shù)據(jù)，構(gòu)建出LinuxAttachOperation返回并執(zhí)行。

整個(gè)過程就這樣了，從Attach線程創(chuàng)建到接收請求，處理請求。