什么是Debug實(shí)現(xiàn)原理，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問(wèn)題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。

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下面將會(huì)講述JPDA的組成，Debugger的實(shí)現(xiàn)原理等。

程序異常了！
返回結(jié)果不對(duì)！
在我這兒正常啊。

每一次遇到這種異常的情況，要處理問(wèn)題時(shí)，我們一定會(huì)想到

等我Debug一下，分分鐘解決。

而如果是線上的問(wèn)題，我們一定會(huì)想

如果能debug一下該多好啊

我們?cè)谡f(shuō)起Debug的時(shí)候，一般是在IDE里代碼中加斷點(diǎn)，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(jìn)行高度。這些工具都支持本地調(diào)試和遠(yuǎn)程調(diào)試。

那在我們加斷點(diǎn)，debug，單步調(diào)試等一系列動(dòng)作背后，是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

說(shuō)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(shí)現(xiàn)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(tīng)說(shuō)過(guò)JVMPI和JVMDI，在JDK1.5他們統(tǒng)一被替換為JVMTI。

JVMTI

以前的文章里我們提到過(guò)Class的hotSwap，就是通過(guò)Instrument實(shí)現(xiàn)class的redefine和retransform。
而本質(zhì)上JVMTI是一個(gè)programming interface，主要用在開(kāi)發(fā)和監(jiān)控上。而且它提供了接口去觀察(inspect) 應(yīng)用狀態(tài)和控制應(yīng)用的執(zhí)行。工具通過(guò)它提供的接口，可以進(jìn)行如下功能的實(shí)現(xiàn)：

• 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(guò)Java debug進(jìn)程的同學(xué)也許有印象，以debug方式啟動(dòng)的JVM進(jìn)程，看起來(lái)是這樣的：

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

除了進(jìn)程名之外，還在啟動(dòng)參數(shù)里包含agentlib:jdwp這些。這個(gè)就是現(xiàn)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(jìn)行通訊的協(xié)議。更多具體協(xié)議的細(xì)節(jié)這里不介紹，感興趣的同學(xué)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(gè)協(xié)議的格式，具體的傳輸實(shí)現(xiàn)不是由JDWP來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們的debugger執(zhí)行的操作發(fā)送到JDWP的實(shí)現(xiàn)上，然后再轉(zhuǎn)給JVMTI來(lái)具體控制。

JDI

JDI是三個(gè)模塊中最高層的一個(gè)接口，通過(guò)JDI，debugger可以更方便的編寫(xiě)符合JDWP格式的數(shù)據(jù)，用來(lái)進(jìn)行調(diào)試數(shù)據(jù)傳輸。JDI的引入，提高了開(kāi)發(fā)debugger的效率。

所以，從整體上看，我們可以把JPDA看作一個(gè)兩個(gè)互相通訊的程序，所以我們可以在任意地點(diǎn)很方便的調(diào)試另一個(gè)JVM上運(yùn)行的程序。

我們每次在IDE里進(jìn)行代碼調(diào)試時(shí)，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)IDE里的debugger這個(gè)界面執(zhí)行GUI操作，然后通過(guò)JDI發(fā)送數(shù)據(jù)到JDWP，再經(jīng)過(guò)JVMTI最終實(shí)現(xiàn)程序的高度。

每次我們打開(kāi)IDE調(diào)試一個(gè)Java應(yīng)用的時(shí)候，或者遠(yuǎn)程attach一個(gè)Java進(jìn)程的時(shí)候，別忘了這個(gè)IDE背后的身影---JPDA。

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

catalina jpda start， Tomcat就以debug方式啟動(dòng)了。

對(duì)于想了解源碼但不想把源碼以項(xiàng)目形式運(yùn)行的同學(xué)，可以采用這種方式，然后使用遠(yuǎn)程調(diào)試的方式，把源碼所在項(xiàng)目和這個(gè)attach起來(lái)就可以了。

關(guān)于什么是Debug實(shí)現(xiàn)原理問(wèn)題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開(kāi)，可以關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。