BTrace使用总结（安装，配置，运行）-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011630575/article/details/49404277

一、背景
       在生产环境中可能经常遇到各种问题，定位问题需要获取程序运行时的数据信息，如方法参数、返回值、全局变量、堆栈信息等。为了获取这些数据信息，我们可以通过改写代码，增加日志信息的打印，再发布到生产环境。通过这种方式，一方面将增大定位问题的成本和周期，对于紧急问题无法做到及时响应；另一方面重新部署后环境可能已被破坏，很难重新问题的场景。

二、BTrace功能
       BTrace天生就为解决这类问题而来，它可以动态地跟踪java运行程序。通过hotswap技术，动态将跟踪字节码注入到运行类中，对运行代码侵入较小，对性能上的影响可以忽略不计。
       BTrace在使用上有很多限制条件，如不能创建对象、数组、抛出和捕获异常、循环等，具体限制条件参考用户文档中的BTrace Restrictions。用户文档地址: http://kenai.com/projects/btrace/pages/UserGuide。
       根据官方声明，不当地使用btrace可能导致jvm崩溃，如BTrace使用错误的.class文件，Hotspot JVM自身存在的hotswap bug等。可以先在本地验证BTrace脚本的正确性，再传到生产环境中定位问题。


三、安装步骤
1. 下载安装压缩包，最新版本的是1.2.1，下载地址: http://kenai.com/projects/btrace/downloads/directory/releases。
2. 解压缩，命令脚本是放在bin目录中。

3. 设置脚本环境变量。

（加入PATH 设置加入path路径，输入命令echo $PATH 能找到可执行文件所在路径）

4. 增加脚本可执行权限。

（对btrace可行文件，加入x权限。命令 chmod +x btrace）

加入x权限的btrace，运行时是这样的

[root@gd36 bin]# ./btrace
  Usage: btrace <options> <pid> <btrace source or .class file> <btrace arguments>
  where possible options include:
  -classpath <path> Specify where to find user class files and annotation processors
  -cp <path>        Specify where to find user class files and annotation processors
  -I <path>         Specify where to find include files
  -p <port>         Specify port to which the btrace agent listens for clients

未加入x权限的btrace，运行时是这样的

实战部分，代码来自《实战java虚拟机》一书，第六章<br />样例文件，被监控的文件，文件名HoldNetMain_BTrace.java

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
public class HoldNetMain_BTrace {
	public static class HoldNetTask implements Runnable {
		public void visitWeb(String strUrl){
			URL url = null;
			URLConnection urlcon = null;
			InputStream is = null;
			try {
				url = new URL(strUrl);
				urlcon = url.openConnection();
				is = urlcon.getInputStream();
				BufferedReader buffer = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
				StringBuffer bs = new StringBuffer();
				String l = null;
				while ((l = buffer.readLine()) != null) {
					bs.append(l).append("\r\n");
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				if (is != null) {
					try {
						is.close();
					} catch (IOException e) {
					}
				}
			}
		}
		@Override
		public void run() {
			while (true) {
				visitWeb("http://www.baidu.com");
			}
		}
	}

	public static class LazyTask implements Runnable {
		public void run() {
			try {
				while (true) {
					Thread.sleep(1000);
				}
			} catch (Exception e) {

			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(new HoldNetTask()).start();
		new Thread(new LazyTask()).start();
		new Thread(new LazyTask()).start();
		new Thread(new LazyTask()).start();
	}
}

插桩，用于监控的文件PrintTimes.java文件

import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;  
   
@BTrace  
public class PrintTimes{  
    @TLS
    private static long startTime=0;

    @OnMethod(  
        clazz="/.+/",           //所有类
        method="/visitWeb/"    //被监控的方法
    )  

    public static void startMethod(){
        startTime=timeMillis();
    }
   
     @SuppressWarnings("deprecation")
     @OnMethod(
     clazz="/.+/",
     method="/visitWeb/",
     location=@Location(Kind.RETURN))
     public static void endMethod(){
          print(strcat(strcat(name(probeClass()),"."),probeMethod()));
          print("[");
          print(strcat("Time taken: ",str(timeMillis()-startTime)));
          println("]");

     }
}

编译这两个文件，因为需要系统jdk和额外的jar包（jar包里为.class文件）。

所以需要有系统的jar路径和自带的jar文件路径。（./build/*）

命令如下：

#echo $CLASSPATH;

.:/usr/java/jdk1.7.0/jre/lib:/usr/java/jdk1.7.0/lib/tools.jar:

# javac -classpath .:/usr/java/jdk1.7.0/jre/lib:/usr/java/jdk1.7.0/lib/tools.jar:./build/* HoldNetMain_BTrace.java

#java HoldNetMain_BTrace （运行）

#jps（显示进程号）

# javac -classpath .:/usr/java/jdk1.7.0/jre/lib:/usr/java/jdk1.7.0/lib/tools.jar:../build/* PrintTimes.java

进入bin目录下
# ./btrace -classpath ../build/ 4622 ../PrintTimes.java

注意事项：

运行命令为btrace，而不是为javac。

运行Java字节码文件时，要在当前目录。

运行结果：（ctrl +C 结束，然后有提示选项，选择1. exit 离开）

HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 368]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 351]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 340]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 340]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 350]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 400]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 309]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 321]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 301]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 319]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 299]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 311]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 330]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 370]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 360]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 370]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 359]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 371]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 370]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 359]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 340]
HoldNetMain_BTrace$HoldNetTask.visitWeb[Time taken: 349]

四、使用方法
BTrace主要包含btrace和btracec两个命令编译和启动BTrace脚本:
1. btrace
功能: 用于运行BTrace跟踪程序。
命令格式:
btrace [-I <include-path>] [-p <port>] [-cp <classpath>] <pid> <btrace-script> [<args>]
示例:
btrace -cp build/ 1200 AllCalls1.java (cp为classpath的简写)
参数含义:
include-path指定头文件的路径，用于脚本预处理功能，可选；

port指定BTrace agent的服务端监听端口号，用来监听clients，默认为2020，可选；

(端口号可能会被占用查看端口号 #netstat -pan|grep 端口号，，，#kill 进程号)

classpath用来指定类加载路径，默认为当前路径，可选；
pid表示进程号，可通过jps命令获取；
btrace-script即为BTrace脚本；btrace脚本如果以.java结尾，会先编译再提交执行。可使用btracec命令对脚本进行预编译。
args是BTrace脚本可选参数，在脚本中可通过"$"和"$length"获取参数信息。

2. btracec （很重要，可以检查代码的正确性）
功能: 用于预编译BTrace脚本，用于在编译时期验证脚本正确性。
btracec [-I <include-path>] [-cp <classpath>] [-d <directory>] <one-or-more-BTrace-.java-files>
参数意义同btrace命令一致，directory表示编译结果输出目录。

3. btracer

功能: btracer命令同时启动应用程序和BTrace脚本，即在应用程序启动过程中使用BTrace脚本。

而btrace命令针对已运行程序执行BTrace脚本。

命令格式:
btracer <pre-compiled-btrace.class> <application-main-class> <application-args>
参数说明:
pre-compiled-btrace.class表示经过btracec编译后的BTrace脚本。
application-main-class表示应用程序代码；
application-args表示应用程序参数。
该命令的等价写法为:
java -javaagent:btrace-agent.jar=script=<pre-compiled-btrace-script1>[,<pre-compiled-btrace-script1>]* <MainClass> <AppArguments>

以上这些对于命令行操作btrace已经够用了，下面为进阶。可以参考一下。

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4. jvisualvm插件
BTrace提供了jvisualvm插件，强烈推荐在jvisualvm中编写和测试BTrace脚本，启动、关闭、发送事件、增加classpath都非常方便。

五、BTrace实战
1. 示例代码
示例代码定义了Counter计数器，有一个add()方法，每次增加随机值，总数保存在totalCount属性中。

Btracetest.java代码

package com.learnworld;
import java.util.Random;
public class BTraceTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Random random = new Random();
// 计数器
Counter counter = new Counter();
while (true) {
// 每次增加随机值
counter.add(random.nextInt(10));
Thread.sleep(1000);
}
}
}

Counter.java代码

package com.learnworld;
public class Counter {
// 总数
private static int totalCount = 0;
public int add(int num) throws Exception {
totalCount += num;
sleep();
return totalCount;
}
public void sleep() throws Exception {
Thread.sleep(1000);
}
}

2. 常见使用场景
下面通过几个常见使用场景演示如何使用BTrace脚本。

1) 获取add()方法参数值和返回值。

Java代码

import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
@BTrace
public class TracingScript {
@OnMethod(
clazz="com.learnworld.Counter",
method="add",
location=@Location(Kind.RETURN)
)
public static void traceExecute(int num,@Return int result){
println("====== ");
println(strcat("parameter num: ",str(num)));
println(strcat("return value:",str(result)));
}
}

2) 定时获取Counter类的属性值totalCount。

Java代码

import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
@BTrace
public class TracingScript {
private static Object totalCount = 0;
@OnMethod(
clazz="com.learnworld.Counter",
method="add",
location=@Location(Kind.RETURN)
)
public static void traceExecute(@Self com.learnworld.Counter counter){
totalCount = get(field("com.learnworld.Counter","totalCount"), counter);
}
@OnTimer(1000)
public static void print(){
println("====== ");
println(strcat("totalCount: ",str(totalCount)));
}
}

3) 获取add方法执行时间。

Java代码

import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
@BTrace
public class TracingScript {
@TLS private static long startTime = 0;
@OnMethod(
clazz="com.learnworld.Counter",
method="add"
)
public static void startExecute(){
startTime = timeNanos();
}
@OnMethod(
clazz="com.learnworld.Counter",
method="add",
location=@Location(Kind.RETURN)
)
public static void endExecute(@Duration long duration){
long time = timeNanos() - startTime;
println(strcat("execute time(nanos): ", str(time)));
println(strcat("duration(nanos): ", str(duration)));
}
}

4) 获取add()方法调用方法sleep()次数。

Java代码

import com.sun.btrace.annotations.*;
import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
@BTrace
public class TracingScript {
private static long count;
@OnMethod(
clazz="/.*/",
method="add",
location=@Location(value=Kind.CALL, clazz="/.*/", method="sleep")
)
public static void traceExecute(@ProbeClassName String pcm, @ProbeMethodName String pmn,
@TargetInstance Object instance, @TargetMethodOrField String method){
println("====== ");
println(strcat("ProbeClassName: ",pcm));
println(strcat("ProbeMethodName: ",pmn));
println(strcat("TargetInstance: ",str(classOf(instance))));
println(strcat("TargetMethodOrField : ",str(method)));
count++;
}
@OnEvent
public static void getCount(){
println(strcat("count: ", str(count)));
}
}

六、参考文档
1. userGuide: http://kenai.com/projects/btrace/pages/UserGuide
2. JAVA doc: http://btrace.kenai.com/javadoc/1.2/index.html
3. BTrace用户手册<译>，http://macrochen.iteye.com/blog/838920
4. btrace使用简介，http://rdc.taobao.com/team/jm/archives/509
5. btrace记忆,http://agapple.iteye.com/blog/962119

6. btrace一些你不知道的事(源码入手)，http://agapple.iteye.com/blog/1005918