使用Java Debug Interface（JDI）調試多線程應用程式

多線程環境下的程式調試是讓開發人員頭痛的問題。在 IDE 中通過添加斷點的 方式偵錯工具，往往會因為停在某一條線程的某個斷點上而錯失了其他線程的執 行，線程之間的調度往往無法預期，並且會因為斷點影響了實際的線程執行順序 。因此，在調試多線程程式時，開發人員往往會選擇列印 Trace Log 的方式來幫 助調試。

使用 Log 來協助調試的問題在於，開發人員往往無法預期哪些關鍵點需要記錄 ，於是在整個程式的調試過程中，需要不斷的加入 Log 調用，編譯產生可執行 程式並部署，這對於大尺寸的軟體開發項目無疑是噩夢，會直接影響到開發效率 。

有沒有一種辦法，可以獨立於程式碼，能在運行期間綁定到程式上並擷取 程式運行過程當中的關鍵資訊呢？更重要的，這種方法應該是可定製的，開發人員 可以通過少量的努力，就可以達到特定的調試目的。答案是肯定的。通過使用 java Debug Interface（JDI），開發人員可以快速開發定製出適用於自己的線程 Profiling 工具。這樣的工具獨立於主程式，並且可高度定製。在接下來的文章 中，我們將介紹如何?該工具。

認識 JPDA 和 JDI

從 J2SE 1.3 開始，Java 開始提供了一套叫做 Java Platform Debugger Architecture（JPDA）的架構，開發人員可以通過這套架構來開發調試用程式。這 套架構被主流的 Java IDE（如 Eclipse、NetBeans 等）廣泛地採用。

具體來說，JPDA 不僅僅是一套 API 的組合，也不只是一個具體的工具。這 套架構提供了從目標程式、調試雙方的資訊協議，到供開發人員使用的結構調用， 都一一做出了定義。在 J2SE 5.0 中，它由三個部分組成：

Java Virtual Machine Tools Interface（JVMTI），是一套低層級的 native 介面。它定義了 JAVA 虛擬機器所必需為調試提供的服務介面。JVMTI 在 Java 5.0 之前的前身是 JVMDI（Jave Virtual Machine Debug Interface）。

Java Debug Wire Protocol（JDWP），定義了調試雙方資訊和請求的文本格 式。

Java Debuger Interface（JDI），定義了代碼層級的調試介面。

從開發人員的角度來看，調試工具的開發既可以基於 JVMTI 也可以基於 JDI。 JVMTI 是 native 介面，使用起來相對複雜，並且需要 C 語言的基礎，因此， 在本文中，我們將介紹如何使用 JDI 這種最上層的方式來開發 Java 偵錯工具 。

需求分析

在接下的部分，我們將介紹如何使用 JDI 來開發一個用來調試多線程程式的 工具。在開始前，讓我們先列出這個工具需要滿足的功能：

獨立於目標應用程式的。

應該足夠簡單，並且能在通過少量的代碼修改就能完成集中配置，這樣是幫 助開發人員不需要付出太多的努力就能開始調試自己的多線程程式。

能夠抓取足夠的資訊，比如說異常的資訊，程式調用過程中的變數值等等。

所產生的 Log 應該足夠清晰，能夠按不同的線程來分離記錄，而不是按照時 間的順序來產生每一條記錄，否則會給調試帶來不便。

實現

在文章最後的 範例程式碼 中，我們展示了一個典型的基於 JDI 的調試工具邏 輯，並且用它來 Profile 一個簡單的多線程程式的執行。根據前面所提到的需 求，代碼展示了線程運行棧快照、方法調用的入口參數值收集、異常過濾定製、 類過濾配置、線程 Log 記錄等功能。具體來說：

獨立於目標程式

分析工具可以通過如下方式啟動：

java Trace options class args

支援的 options 參數：

-output 檔案名稱：工具產生的 Log 的路徑

class 是目標程式的入口類，args 為目標程式的輸入參數