什么是Debug實現原理

什么是Debug實現原理，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

下面將會講述JPDA的組成，Debugger的實現原理等。

程序異常了！
返回結果不對！
在我這兒正常啊。

每一次遇到這種異常的情況，要處理問題時，我們一定會想到

等我Debug一下，分分鐘解決。

而如果是線上的問題，我們一定會想

如果能debug一下該多好啊

我們在說起Debug的時候，一般是在IDE里代碼中加斷點，一步步跟蹤。然后觀察變量的值，觀察輸出等等。

這種在Debug工具，許多IDE中都有提供，像Eclipse, IDEA,NetBeans，甚至我們可以直接使用JDK自帶的jdb工具進行高度。這些工具都支持本地調試和遠程調試。

那在我們加斷點，debug，單步調試等一系列動作背后，是如何實現的呢？

說到這些，就不得不提JPDA(Java Platform Debugger Architecture)。我們每次使用的debug功能，都是靠JPDA的支撐實現的。

什么是JPDA?

官方文檔里這樣介紹：

The Java Platform Debugger Architecture (JPDA) consists of three interfaces designed for use by debuggers in development environments for desktop systems.

我們看到，JPDA由三部分組成：

• JVMTI(Java Virtual Machine Tool Interface)

• JDWP(Java Debugger Wire Protocol)

• JDI(Java Debug Interface)

熟悉JVM的朋友可能聽說過JVMPI和JVMDI，在JDK1.5他們統一被替換為JVMTI。

JVMTI

以前的文章里我們提到過Class的hotSwap，就是通過Instrument實現class的redefine和retransform。
而本質上JVMTI是一個programming interface，主要用在開發和監控上。而且它提供了接口去觀察(inspect) 應用狀態和控制應用的執行。工具通過它提供的接口，可以進行如下功能的實現：

• profiling

• debuging

• monitoring

• thread analysis

• coverage analysis

可以看到，我們使用到的debug，只是JVMTI提供的眾從能力中的一種。

JDWP

觀察過Java debug進程的同學也許有印象，以debug方式啟動的JVM進程，看起來是這樣的：

-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,address=127.0.0.1:63971,server=y,suspend=n

除了進程名之外，還在啟動參數里包含agentlib:jdwp這些。這個就是現在要介紹的JDWP。

什么是JDWP?
Java Debug Wire Protocol，是debugger和它要debug的JVM之間進行通訊的協議。更多具體協議的細節這里不介紹，感興趣的同學可以到這兒查看：
http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jpda/jdwp-spec.html

注意，這僅僅是一個協議的格式，具體的傳輸實現不是由JDWP來實現的。我們的debugger執行的操作發送到JDWP的實現上，然后再轉給JVMTI來具體控制。

JDI

JDI是三個模塊中最高層的一個接口，通過JDI，debugger可以更方便的編寫符合JDWP格式的數據，用來進行調試數據傳輸。JDI的引入，提高了開發debugger的效率。

所以，從整體上看，我們可以把JPDA看作一個兩個互相通訊的程序，所以我們可以在任意地點很方便的調試另一個JVM上運行的程序。

我們每次在IDE里進行代碼調試時，實質上是通過IDE里的debugger這個界面執行GUI操作，然后通過JDI發送數據到JDWP，再經過JVMTI最終實現程序的高度。

每次我們打開IDE調試一個Java應用的時候，或者遠程attach一個Java進程的時候，別忘了這個IDE背后的身影---JPDA。

PS:Tomcat啟動腳本中也直接包含了debug方式啟動的功能，在命令行中輸入

catalina jpda start， Tomcat就以debug方式啟動了。

對于想了解源碼但不想把源碼以項目形式運行的同學，可以采用這種方式，然后使用遠程調試的方式，把源碼所在項目和這個attach起來就可以了。

關于什么是Debug實現原理問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。