DIYツーリングプロファイラー

私は長い間、コードが主な時間を費やすメソッド、オブジェクト、作成する量を示し、ソースを変更せずにメソッド訪問のトレースをすばやく含めることができるシンプルなユーティリティを書きたいと思っていました。



主な要件は、シンプルさ、テキストモードで実行できること、およびアーキテクチャから独立していることです。





ほとんどのJavaマシンには、 Java Virtual Machine Tool Interface（JVM TI）があります。

しかし、このインターフェースはネイティブモジュールの作成を伴うため、考慮されませんでした。



インストルメンテーション（instrumentation）バイトコードの可能性が残っています。

標準パッケージjava.lang.instrumentを使用すると、バイトコードをダウンロードするプロセスに介入して、その場で変更する可能性があります。



次のようになります。

Javaマシンを起動すると、-javaagentスイッチが示されます：jar-file-name = parameters、

ここで、jar-file-nameはエージェントのjarファイルへの絶対パスで、パラメーターはエージェントに渡されるパラメーターです。



jarファイルのマニフェストでは、メソッドを含むクラスが指定されています

public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

エージェントがロードされた後、どのjvmが呼び出されます。

ここでこのメカニズムに関する詳細を見つけることができます 。



エージェントのタスクは、ロード可能なクラスのメソッドをそのような方法で変更することです

メソッドを開始および終了すると、 TracerAgentクラスのメソッドが呼び出されます。

  @SuppressWarnings("unused") public static void methodEnter(MethodInfo methodInfo) { methodCallProcessor.methodEnter(methodInfo); } @SuppressWarnings("unused") public static void methodExit() { methodCallProcessor.methodExit(); }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

MethodInfoクラスのインスタンスには、メソッドに関する情報が含まれています。

インスツルメントされたメソッドごとにMethodInfoを保存する必要があります。

このため、クラスごとに次の形式のシャドウクラスが作成されます。

 public class ShadowClassXXX { public static MethodInfo m1 = agent.TracerAgent.getMethodInfo(1L); // MethodInfo   /* .. */ public static MethodInfo m99 = agent.TracerAgent.getMethodInfo(99L); // MethodInfo   }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

クラスのシャドウフィールドは静的であるため、ロード時に自動的に初期化されます。 コードは、各可変メソッドの先頭に追加されます。

 TracerAgent.methodEnter(ShadowClass.mXXX);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

最後に

 TracerAgent.methodExit();
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

バイトコードを変更および作成するために、 Javassistライブラリが使用されました 。 バイトコードに集中せずに、Javaでコード変更を記述できます。



メソッドを開始および終了すると、制御がインターセプトされ、

MethodCallProcessorクラスの対応するメソッドに渡されます。



MethodCallProcessorは、ThreadLocalを使用して各スレッドの呼び出しスタックを保存します。

methodEnterは、呼び出し時間とともにMethodCallMarkerをスタックに保存し、呼び出しカウンターをインクリメントします。

メソッド呼び出しをトレースする必要がある場合、呼び出しスタックが表示されます。

methodExitはMethodCallMarkerスタックから選択し、メソッドで費やした時間をMethodInfoに追加します。



スレッドはTracerAgentコンストラクターで作成され、shutdownhookに登録されます。 このスレッドは、シャットダウンシーケンスjvmの間に起動され、収集された統計を出力します。 そこで、定期的に統計を表示するためにスレッドが作成および起動されます。

パラメータ：
 -javaagent：<エージェントjarファイルへのフルパス> = p：regexp [#t：regexp] [＃d：number] [＃i：number]
 p-インストルメントされたクラス（完全一致-一致）
 t-追跡可能なメソッド（部分一致-検索）
 d-デバッグレベル 
 i-秒単位の統計出力の期間（0は定期的な出力を無効にします）

記事のコードの実行例：

 java -version java version "1.7.0_21" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0_21-b11) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 23.21-b01, mixed mode) java -XX:-UseSplitVerifier -javaagent:D:\traceragent\target\traceragent-1.0-SNAPSHOT-complete.jar=p:examples.*#d:1#i:5
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

javassistは、まだ新しいバージョン51クラスのバイトコード形式に対応していません。

スイッチ-XX：-UseSplitVerifierは、JVM7で導入された新しいバイトコード検証、 詳細を無効にします。



当然、エージェントメソッドの呼び出しはパフォーマンスに影響を与えるだけでした。

ご覧のとおり、稼働時間はほぼ500倍に増加しています。

しかし、これはほとんど空のボディを持つメソッドが呼び出される極端なケースであり、通常の生活ではオーバーヘッドを我慢できます。



目標は、正確な時間プロファイリングではなく、正確なコール数です。

作成されたオブジェクトとトレース機能。 コードはGitHubで入手できます 。



PS。 結果のコードを既製の商用レベルのプロファイラーと見なさないでください。 これは、JVMの別のメカニズムを明らかにする実験に過ぎません。