JMX 与系统管理--转

前言

在 Java 程序的运行过程当中，对 JVM 和系统的监测一直是 Java 开发人员在开发过程所须要的。一直以来，Java 开发人员必须经过一些底层的 JVM API，好比 JVMPI 和 JVMTI 等，才能监测 Java 程序运行过程当中的 JVM 和系统的一系列状况，这种方式一直以来被人所诟病，由于这须要大量的 C 程序和 JNI 调用，开发效率十分低下。因而出现了各类不一样的专门作资源管理的程序包。为了解决这个问题，Sun 公司也在其 Java SE 5 版本中，正式提出了 Java 管理扩展（Java Management Extensions，JMX）用来管理检测 Java 程序（同时 JMX 也在 J2EE 1.4 中被发布）。

JMX 的提出，让 JDK 中开发自检测程序成为可能，也提供了大量轻量级的检测 JVM 和运行中对象 / 线程的方式，从而提升了 Java 语言本身的管理监测能力。

 

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JMX 和系统管理

管理系统（Management System）

要了解 JMX，咱们就必须对当前的 IT 管理系统有一个初步的了解。随着企业 IT 规模的不断增加，IT 资源（IT resource）数量不断增长，IT 资源的分布也愈来愈分散。能够想象，甚至对于一家只有几百台 PC 公司的 IT 管理人员来讲，分发一个安全补丁而且保证其在每台 PC 上的安装，若是只依赖人工来完成那简直就是一场噩梦。这样，IT 管理系统就应运而生。

然而，CPU、网卡、存储阵列是 IT 资源；OS、MS Office、Oracle database、IBM Websphere 也是 IT 资源。IT 管理系统若要对这些 IT 资源进行管理，就必须对这些管理对象有所了解：形形色色的 IT 资源就像是说着不一样语言的人：Oralce 数据库表达内存紧张的方式和 Window XP 是绝然不一样的， 而 IT 管理系统就像建造通天塔的经理，必须精通全部的语言， 这几乎是一个不可能完成的任务。难道 IT 管理系统是另一个通天塔吗？固然不是！其实咱们只要给每一个 IT 资源配个翻译就能够了。

管理系统的构架

图 1. 管理系统构架

上图分析了管理系统的基本构架模式。其中 Agent / SubAgent 起到的就是翻译的做用：把 IT 资源报告的消息以管理系统能理解的方式传送出去。

也许读者有会问，为何须要 Agent 和 SubAgent 两层体系呢？这里有两个现实的缘由：

1. 管理系统通常是一个中央控制的控制软件，而 SubAgent 直接监控一些资源，每每和这些资源分布在同一物理位置。当这些 SubAgent 把状态信息传输到管理系统或者传达管理系统的控制指令的时候，须要提供一些网络传输的功能。
2. 管理系统的消息是有必定规范的，消息的翻译自己是件复杂而枯燥的事情。

通常来讲，管理系统会将同一物理分布或者功能相似的 SubAgent 分组成一组，由一个共用的 Agent 加以管理。在这个 Agent 里封装了 1 和 2 的功能。

JMX 和管理系统

JMX 既是 Java 管理系统的一个标准，一个规范，也是一个接口，一个框架。图 2 展现了 JMX 的基本架构。

图 2. JMX 构架

和其它的资源系统同样，JMX 是管理系统和资源之间的一个接口，它定义了管理系统和资源之间交互的标准。javax.management.MBeanServer实现了 Agent 的功能，以标准的方式给出了管理系统访问 JMX 框架的接口。而javax.management.MBeans实现了 SubAgent 的功能，以标准的方式给出了 JMX 框架访问资源的接口。而从类库的层次上看，JMX 包括了核心类库 java.lang.management和 javax.management包。java.lang.management包提供了基本的 VM 监控功能，而 javax.management包则向用户提供了扩展功能。

 

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JMX 的基本框架

JMX 使用了 Java Bean 模式来传递信息。通常说来，JMX 使用有名的 MBean，其内部包含了数据信息，这些信息多是：应用程序配置信息、模块信息、系统信息、统计信息等。另外，MBean 也能够设立可读写的属性、直接操做某些函数甚至启动 MBean 可发送的 notification 等。MBean 包括 Standard，MXBean，Dynamic，Model，Open 等几种分类，其中最简单是标准 MBean 和 MXBean，而咱们使用得最多的也是这两种。MXBean 主要是 java.lang.management使用较多，将在下一节中介绍。咱们先了解其余一些重要的 MBean 的种类。

标准 MBean

标准 MBean 是最简单的一类 MBean，与动态 Bean 不一样，它并不实现 javax.management包中的特殊的接口。说它是标准 MBean， 是由于其向外部公开其接口的方法和普通的 Java Bean 相同，是经过 lexical，或者说 coding convention 进行的。下面咱们就用一个例子来展示，如何实现一个标准 MBean 来监控某个服务器 ServerImpl 状态的。ServerImpl 表明了用来演示的某个 Server 的实现：

 package standardbeans; 
 public class ServerImpl { 
    public final long startTime; 
    public ServerImpl() { 
        startTime = System.currentTimeMillis(); 
    } 
 }

而后，咱们打算使用一个标准 MBean，ServerMonitor 来监控 ServerImpl：

 package standardbeans; 
 public class ServerMonitor implements ServerMonitorMBean { 
    private final ServerImpl target; 
    public ServerMonitor(ServerImpl target){ 
        this.target = target; 
    } 
    public long getUpTime(){ 
        return System.currentTimeMillis() - target.startTime; 
    } 
 }

这里的 ServerMonitorBean 又是怎么回事呢？ MXBean 规定了标准 MBean 也要实现一个接口，全部向外界公开的方法都要在这个接口中声明。不然，管理系统就不能从中得到相应的信息。此外，该接口的名字也有必定的规范：即在标准 MBean 类名以后加上“MBean”后缀。若 MBean 的类名叫作 MBeansName 的话，对应的接口就要叫作 MBeansNameMBean。

对于管理系统来讲，这些在 MBean 中公开的方法，最终会被 JMX 转化成属性（Attribute）、监听（Listener）和调用（Invoke）的概念。若是读者对 Java Bean 有一些了解的话，不难看出，public long getUpTime()对应了 Bean 中的一个称为“upTime”的只读属性。

下面咱们就看一个模拟管理系统的例子：

 package standardbeans; 
 import javax.management.MBeanServer; 
 import javax.management.MBeanServerFactory; 
 import javax.management.ObjectName; 
 public class Main { 
    private static ObjectName objectName ; 
    private static MBeanServer mBeanServer; 
    public static void main(String[] args) throws Exception{ 
        init(); 
        manage();               
    } 
    private static void init() throws Exception{ 
        ServerImpl serverImpl = new ServerImpl(); 
        ServerMonitor serverMonitor = new ServerMonitor(serverImpl); 
        mBeanServer = MBeanServerFactory.createMBeanServer(); 
        objectName = new ObjectName("objectName:id=ServerMonitor1"); 
        mBeanServer.registerMBean(serverMonitor,objectName);  
    } 
    private static void manage() throws Exception{ 
        Long upTime = (Long) mBeanServer.getAttribute(objectName, 
        "upTime"); 
        System.out.println(upTime); 
    } 
 }

JMX 的核心是 MBServer。Java SE 已经提供了一个默认实现，能够经过 MBServerFactory.createMBeanServer()得到。每一个资源监控者（MBean）通常都会有名称（ObjectName）， 登记在 MBServer 内部的一个 Repository 中。注意，这个 ObjectName 对于每个 MBServer 必须是惟一的，只能对应于一个 MBean。（读者有兴趣的话，能够试着再给 mBeanServer 注册一个同名的 objectName，看看会怎么样。） 上述例子是在 init()方法中完成向 MBeanServer 注册工做的。

在管理过程当中，管理系统并不与资源或者 SubAgent 直接打交道，也就是说，这里不会直接引用到 MBean。而是经过 MBeanServer 的getAttribute方法取得对应 MBean 的属性的。

动态 MBean

可是对于不少已有的 SubAgent 实现，其 Coding Convention 并不符合标准 MBean 的要求。重构全部这些 SubAgent 以符合标准 MBean 标准既费力也不实际。JMX 中给出了动态（Dynamic） MBean 的概念，MBServer 再也不依据 Coding Convention 而是直接查询动态 MBean 给出的元数据（meta data）以得到 MBean 的对外接口。

 package dynamicbeans; 

 import javax.management.*; 
 import java.lang.reflect.*; 
 public class ServerMonitor implements DynamicMBean { 
 
    private final ServerImpl target;    
    private MBeanInfo mBeanInfo;    
        
    public ServerMonitor(ServerImpl target){ 
        this.target = target; 
    } 
    
    // 实现获取被管理的 ServerImpl 的 upTime 
    public long upTime(){ 
        return System.currentTimeMillis() - target.startTime; 
    } 

	 //javax.management.MBeanServer 会经过查询 getAttribute("Uptime") 得到 "Uptime" 属性值
    public Object getAttribute(String attribute) throws AttributeNotFoundException, 
		 MBeanException, ReflectionException { 
        if(attribute.equals("UpTime")){ 
            return upTime(); 
        } 
        return null; 
    } 
	
	 // 给出 ServerMonitor 的元信息。  
    public MBeanInfo getMBeanInfo() { 
        if (mBeanInfo == null) { 
            try { 
                Class cls = this.getClass(); 
                // 用反射得到 "upTime" 属性的读方法
                Method readMethod = cls.getMethod("upTime", new Class[0]); 
                // 用反射得到构造方法
                Constructor constructor = cls.getConstructor(new Class[] 
					 {ServerImpl.class}); 
                // 关于 "upTime" 属性的元信息 : 名称为 UpTime，只读属性 ( 没有写方法 )。
                MBeanAttributeInfo upTimeMBeanAttributeInfo = new MBeanAttributeInfo( 
                        "UpTime", "The time span since server start", 
                        readMethod, null); 
                // 关于构造函数的元信息
                MBeanConstructorInfo mBeanConstructorInfo = new MBeanConstructorInfo( 
                        "Constructor for ServerMonitor", constructor); 
                //ServerMonitor 的元信息，为了简单起见，在这个例子里，
                // 没有提供 invocation 以及 listener 方面的元信息 
                mBeanInfo = new MBeanInfo(cls.getName(), 
                        "Monitor that controls the server", 
                        new MBeanAttributeInfo[] { upTimeMBeanAttributeInfo }, 
                        new MBeanConstructorInfo[] { mBeanConstructorInfo }, 
                        null, null);                
            } catch (Exception e) { 
                throw new Error(e); 
            } 

        } 
        return mBeanInfo; 
    } 

    public AttributeList getAttributes(String[] arg0) {        
        return null; 
    } 
        
    public Object invoke(String arg0, Object[] arg1, String[] arg2) 
		 throws MBeanException, 
		 ReflectionException {        
        return null; 
    } 

    public void setAttribute(Attribute arg0) throws AttributeNotFoundException, 
		 InvalidAttributeValueException, MBeanException, ReflectionException { 
        return;        
    } 

    public AttributeList setAttributes(AttributeList arg0) {        
        return null; 
    }   
 }

其它动态 MBean

另外还有两类 MBean：Open MBean 和 Model MBean。实际上它们也都是动态 MBean。

Open MBean 与其它动态 MBean 的惟一区别在于，前者对其公开接口的参数和返回值有所限制 —— 只能是基本类型或者javax.management.openmbean包内的 ArrayType、CompositeType、TarbularType 等类型。这主要是考虑到管理系统的分布，极可能远端管理系统甚至 MBServer 层都不具备 MBean 接口中特殊的类。

Model Bean

然而，普通的动态 Bean 一般缺少一些管理系统所须要的支持：好比持久化 MBean 的状态、日志记录、缓存等等。若是让用户去一一实现这些功能确实是件枯燥无聊的工做。为了减轻用户的负担，JMX 提供商都会提供不一样的 ModelBean 实现。其中有一个接口是 Java 规范中规定全部厂商必须实现的：javax.management.modelmbean.RequiredModelBean。经过配置 Descriptor 信息，咱们能够定制这个 Model Bean， 指定哪些 MBean 状态须要记入日志、如何记录以及是否缓存某些属性、缓存多久等等。这里，咱们以 RequiredModelBean 为例讨论 ModelBean。好比，咱们先来看一个例子，首先是 server 端：

 package modelmbean; 

 public class Server { 

	 private long startTime; 
	
	 public Server() { 	 } 
	
	 public int start(){ 
		 startTime = System.currentTimeMillis(); 
		 return 0; 
	 } 
	
	 public long getUpTime(){ 
		 return System.currentTimeMillis() - startTime; 
	 } 
 }

而后咱们对它的监测以下：

package modelmbean; 

import javax.management.*; 
import javax.management.modelmbean.*; 
public class Main { 

    public static void main(String[] args) throws Exception{ 
        MBeanServer mBeanServer = MBeanServerFactory.createMBeanServer(); 
        RequiredModelMBean serverMBean = 
            (RequiredModelMBean) mBeanServer.instantiate( 
            "javax.management.modelmbean.RequiredModelMBean"); 

        ObjectName serverMBeanName = 
            new ObjectName("server: id=Server"); 
        serverMBean.setModelMBeanInfo(getModelMBeanInfoForServer(serverMBeanName)); 
        Server server = new Server(); 
        serverMBean.setManagedResource(server, "ObjectReference"); 

        ObjectInstance registeredServerMBean = 
            mBeanServer.registerMBean((Object) serverMBean, serverMBeanName); 

        serverMBean.invoke("start",null, null); 

        Thread.sleep(1000); 

        System.out.println(serverMBean.getAttribute("upTime")); 
        Thread.sleep(5000); 
        System.out.println(serverMBean.getAttribute("upTime")); 
    } 

    private static ModelMBeanInfo getModelMBeanInfoForServer(ObjectName objectName) 
        throws Exception{ 
        ModelMBeanAttributeInfo[] serverAttributes = 
            new ModelMBeanAttributeInfo[1]; 
        Descriptor upTime = 
            new DescriptorSupport( 
            new String[] { 
                "name=upTime", 
                "descriptorType=attribute", 
                "displayName=Server upTime", 
                "getMethod=getUpTime",           
            }); 
            serverAttributes[0] = 
                new ModelMBeanAttributeInfo( 
                "upTime", 
                "long", 
                "Server upTime", 
                true, 
                false, 
                false, 
            upTime); 

        ModelMBeanOperationInfo[] serverOperations = 
            new ModelMBeanOperationInfo[2]; 

        Descriptor getUpTimeDesc = 
            new DescriptorSupport( 
            new String[] { 
                "name=getUpTime", 
                "descriptorType=operation", 
                "class=modelmbean.Server", 
                "role=operation"          
            }); 

        MBeanParameterInfo[] getUpTimeParms = new MBeanParameterInfo[0]; 
        serverOperations[0] = new ModelMBeanOperationInfo("getUpTime", 
            "get the up time of the server", 
            getUpTimeParms, 
            "java.lang.Long", 
            MBeanOperationInfo.ACTION, 
        getUpTimeDesc); 
    
        Descriptor startDesc = 
            new DescriptorSupport( 
            new String[] { 
                "name=start", 
                "descriptorType=operation", 
                "class=modelmbean.Server", 
                "role=operation"
            }); 
        MBeanParameterInfo[] startParms = new MBeanParameterInfo[0]; 
        serverOperations[1] = new ModelMBeanOperationInfo("start", 
            "start(): start server", 
            startParms, 
            "java.lang.Integer", 
            MBeanOperationInfo.ACTION, 
        startDesc); 

        ModelMBeanInfo serverMMBeanInfo = 
            new ModelMBeanInfoSupport( 
            "modelmbean.Server", 
            "ModelMBean for managing an Server", 
            serverAttributes, 
            null, 
            serverOperations, 
        null); 

        //Default strategy for the MBean. 
        Descriptor serverDescription = 
            new DescriptorSupport( 
            new String[] { 
                ("name=" + objectName), 
                "descriptorType=mbean", 
                ("displayName=Server"), 
                "type=modelmbean.Server", 
                "log=T", 
                "logFile=serverMX.log", 
                "currencyTimeLimit=10" }); 
        serverMMBeanInfo.setMBeanDescriptor(serverDescription); 
        return serverMMBeanInfo; 
    }

很明显，和其它 MBean 相似，使用 Model MBean 的过程也是下面几步：

1. 建立一个 MBServer：mBeanServe
2. 得到管理资源用的 MBean：serverBean
3. 给这个 MBean 一个 ObjectName：serverMBeanName
4. 将 serverBean 以 serverMBeanName 注册到 mBeanServer 上去

惟一不一样的是，ModelMBean 须要额外两步 :

 1.serverMBean.setModelMBeanInfo(getModelMBeanInfoForServer(serverMBeanName)); 
 2.serverMBean.setManagedResource(server, "ObjectReference");

第一步用于提供 serverMBean 的元数据，主要包括如下两类

1. 相似于普通的动态 MBean，须要 MBean 的 Attribute、Invocation、Notification 的类型 / 反射信息，诸如返回类型、参数类型和相关的 get/set 方法等。这里将再也不赘述。
2. 关于缓存、持久化以及日志等的策略。后面咱们将介绍一些这方面的信息。

第二步指出了 ServerMBean 管理的对象，也就是说，从元数据中获得的 Method 将施加在哪一个 Object 上。须要指出的是setManagedResource(Object o, String type);中第二个参数是 Object 类型，能够是 "ObjectReference"、"Handle"、"IOR"、"EJBHandle" 或 "RMIReference"。目前 SE 中的实现只支持 "ObjectReference"。笔者认为后面几种类型是为了未来 JMX 管理对象扩展而设定的，可能未来 Model Bean 不只能够管理 Plain Java Object（POJO），还可能管理 Native Resource, 并给诸如 EJB 和 RMI 对象的管理提供更多的特性。

Model Bean 与普通动态 Bean 区别在于它的元数据类型 ModelMBeanInfo 扩展了前者的 MBeanInfo，使得 ModelMBeanOperationInfo、ModelMBeanConstructor_Info、ModelMBeanAttributeInfo 和 ModelMBeanNotificationInfo 都有一个额外的元数据：javax.management.Descriptor，它是用来设定 Model Bean 策略的。数据的存储是典型的 "key-value" 键值对。不一样的 Model Bean 实现，以及不一样的 MBeanFeatureInfo 支持不一样的策略特性。下面咱们就以 Attribute 为例，看一下 RequiredModelBean 支持的策略。

首先，它最重要的 Descriptor 主要是 name、displayName 和 descriptorType，其中 name 是属性名称。"name" 要与对应 ModelMBeanAttributeInfo 的 name 相同。descriptorType 必须是 "attribute"。

另外，value、default、legalValues "value" 是用来设定初始值的，"default" 指当不能从 resource 中得到该属性时的默认返回值，"legalValues" 是一组合法的属性数据。它并不用来保证 setAttribute 的数据一致性，而是在 UI 系统，如 JConsole 中提示用户可能的数据输入。

在属性访问的 getMethod, setMethod 方法上，事实上全部对属性的访问都会被 delegate 给同一 MBeanInfo 中特定的 Operation。 getMethod/setMethod 给出了对应的 ModelMBeanOperationInfo 名称。

还有一些额外的属性，好比：persistPolicy, persistPeriod 是表明了持久化策略；currencyTimeLimit, lastUpdatedTimeStamp 缓存策略；iterable 属性是否必须使用 iterate 来访问。默认为否；protocolMap 定义了与第三方系统有关的数据转换的 data model；visibility 定义了与第三方 UI 系统有关的 MBean 如何显示的策略；presentationString 也是定义了与第三方 UI 系统有关的 MBean 如何显示策略，好比 "presentation=server.gif"。

事实上，策略特性有两个层次的做用域：整个 Model Bean 和特定的 MBeanFeature。

Model Bean 的策略描述会被施加到该 Model Bean 的全部 MBeanFeature 上去，除非该 MBeanFeature 重写了这个策略特性。

在上面的例子里，这一个语句：

	 serverMMBeanInfo.setMBeanDescriptor(serverDescription);

给整个 serverMBeanInfo 设了一个策略描述 serverDescription，其中用 "currencyTimeLimit=10" 指出属性的缓存时间是 10 秒。因此，在 Main 方法中，两次 serverMBean.getAttribute("upTime")；之间的间隔小于 10 秒就会获得一样的缓存值。

若是咱们不想让 "upTime" 这个属性被缓存，咱们能够在它的策略描述中加入 "currencyTimeLimit=-1":

 Descriptor upTime =    new DescriptorSupport( 
		        new String[] { 
		          "name=upTime", 
		          "descriptorType=attribute", 
		          "displayName=Server upTime", 
		          "getMethod=getUpTime", 
		          "currencyTimeLimit=-1" // 不须要缓存
		           }); 

 Descriptor getUpTimeDesc = 
		      new DescriptorSupport( 
		        new String[] { 
		          "name=getUpTime", 
		          "descriptorType=operation", 
		          "class=modelmbean.Server", 
		          "role=operation"
		          ,"currencyTimeLimit=-1" // 不须要缓存
			  });

getUpTimeDesc 也要改动的缘由是 RequiredModelBean 会把获取 upTime 属性的工做 delegate 给 getUpTime invocation。只要其中一处使用 MBean 级的缓存策略，就无法得到实时 upTime 数据了。

 

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虚拟机检测

JMX 与虚拟机检测

JMX 的提出，为 Java 虚拟机提供了 Java 层上的检测机制。J2SE 中，新提出的 java.lang.management包便是 JMX 在 JDK 的一个应用，它提供了大量的有用的接口，经过 MBean 方式，提供了对 Java 虚拟机和运行时远端的监控和检测方式，来帮助用户来检测本地或者远端的虚拟机的运行状况。有了 JMX 以后，咱们能够设计一个客户端，来检测远端一个正在运行的虚拟机中的线程数、线程当前的 Stack、内存管理、GC 所占用的时间、虚拟机中的对象和当前虚拟机参数等重要的参数和运行时信息。JMX 另外的一个重要功能是对配置信息的检测和再配置。好比，咱们能够在远端查看和修改当前 JVM 的 verbose 参数，以达到动态管理的目的。甚至，咱们能够在远端指挥 JVM 作一次 GC，这在下文中有详细介绍。

JMX 提供的虚拟机检测 API

检测虚拟机当前的状态老是 Java 开放人员所关心的，也正是由于如此，出现了大量的 profiler 工具来检测当前的虚拟机状态。从 Java SE 5 以后，在 JDK 中，咱们有了一些 Java 的虚拟机检测 API，即 java.lang.management包。Management 包里面包括了许多 MXBean 的接口类和 LockInfo、MemoryUsage、MonitorInfo 和 ThreadInfo 等类。从名字能够看出，该包提供了虚拟机内存分配、垃圾收集（GC）状况、操做系统层、线程调度和共享锁，甚至编译状况的检测机制。这样一来，Java 的开发人员就能够很简单地为本身作一些轻量级的系统检测，来肯定当前程序的各类状态，以便随时调整。

要得到这些信息，咱们首先经过 java.lang.management.ManagementFactory这个工厂类来得到一系列的 MXBean。包括：

• ClassLoadingMXBean

  ClassLoadMXBean 包括一些类的装载信息，好比有多少类已经装载 / 卸载（unloaded），虚拟机类装载的 verbose 选项（即命令行中的 Java – verbose:class 选项）是否打开，还能够帮助用户打开 / 关闭该选项。

• CompilationMXBean

  CompilationMXBean 帮助用户了解当前的编译器和编译状况，该 mxbean 提供的信息很少。

• GarbageCollectorMXBean

  相对于开放人员对 GC 的关注程度来讲，该 mxbean 提供的信息十分有限，仅仅提供了 GC 的次数和 GC 花费总时间的近似值。可是这个包中还提供了三个的内存管理检测类：MemoryManagerMXBean，MemoryMXBean 和 MemoryPoolMXBean。

  • MemoryManagerMXBean

    这个类相对简单，提供了内存管理类和内存池（memory pool）的名字信息。

  • MemoryMXBean

    这个类提供了整个虚拟机中内存的使用状况，包括 Java 堆（heap）和非 Java 堆所占用的内存，提供当前等待 finalize 的对象数量，它甚至能够作 gc（其实是调用 System.gc）。

  • MemoryPoolMXBean

    该信息提供了大量的信息。在 JVM 中，可能有几个内存池，所以有对应的内存池信息，所以，在工厂类中，getMemoryPoolMXBean() 获得是一个 MemoryPoolMXBean 的 list。每个 MemoryPoolMXBean 都包含了该内存池的详细信息，如是否可用、当前已使用内存 / 最大使用内存值、以及设置最大内存值等等。

• OperatingSystemMXBean

  该类提供的是操做系统的简单信息，如构架名称、当前 CPU 数、最近系统负载等。

• RuntimeMXBean

  运行时信息包括当前虚拟机的名称、提供商、版本号，以及 classpath、bootclasspath 和系统参数等等。

• ThreadMXBean

  在 Java 这个多线程的系统中，对线程的监控是至关重要的。ThreadMXBean 就是起到这个做用。ThreadMXBean 能够提供的信息包括各个线程的各类状态，CPU 占用状况，以及整个系统中的线程情况。从 ThreadMXBean 能够获得某一个线程的 ThreadInfo 对象。这个对象中则包含了这个线程的全部信息。

java.lang.management 和虚拟机的关系

咱们知道，management 和底层虚拟机的关系是很是紧密的。其实，有一些的是直接依靠虚拟机提供的公开 API 实现的，好比 JVMTI；而另一些则否则，很大一块都是由虚拟机底层提供某些不公开的 API / Native Code 提供的。这样的设计方式，保证了 management 包能够提供足够的信息，而且使这些信息的提供又有足够的效率；也使 management 包和底层的联系很是紧密。

 

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Java 6 中的 API 改进

Management 在 Java SE 5 被提出以后，受到了欢迎。在 Java 6 当中，这个包提供更多的 API 来更好地提供信息。

OperatingSystemMXBean. getSystemLoadAverage()

Java 程序一般关注是虚拟机内部的负载、内存等情况，而不考虑整个系统的情况。可是不少状况下，Java 程序在运行过程当中，整个计算机系统的系统负荷状况也会对虚拟机形成必定的影响。随着 Java 的发展，Java 程序已经覆盖了各个行业，这一点也必须获得关注。在之前，利用 Native 代码来检测系统负载每每是惟一的选择，可是在 Java 6 当中，JDK 本身提供了一个轻量级的系统负载检测 API，即OperatingSystemMXBean.getSystemLoadAverage()。

固然这个 API 事实上仅仅返回一个对前一分钟系统负载的简单的估测。它设计的主要目标是简单快速地估测当前系统负荷，所以它首先保证了这个 API 的效率是很是高的；也由于如此，这个 API 事实上并不适用于全部的系统。

锁检测

咱们知道，同步是 Java 语言很重要的一个特性。在 Java SE 中，最主要的同步机制是依靠 synchronize 关键字对某一个对象加锁实现的；在 Java SE 5 以后的版本中，concurrent 包的加入，大大强化了 Java 语言的同步能力，concurrent 提供了不少不一样类型的锁机制可供扩展。所以，要更好地观测当前的虚拟机情况和不一样线程的运行态，去观察虚拟机中的各类锁，以及线程与锁的关系是很是必要的。很惋惜的是，在过去的 JDK 中，咱们并无很是方便的 API 以供使用。一个比较直接的检测方式是查看线程的 stack trace，更为强大全面（可是也更复杂而且效率低下）的方案是获得一个 VM 全部对象的快照并查找之，这些策略的代价都比较大，并且每每须要编写复杂的 Native 代码。

JDK 6 里提供了一些至关简单的 API 来提供这个服务。首先了解两个新类，LockInfo 和 MonitorInfo 这两个类承载了锁的信息。LockInfo 能够是任何的 Java 锁，包括简单 Java 锁和 java.util.concurrent包中所使用的锁（包括 AbstractOwnableSynchronizer 和 Condition 的实现类 / 子类），而 MonitorInfo 是简单的 Java 对象所表明的锁。要检测一个线程所拥有的锁和等待的锁，首先，要获得一个线程的 ThreadInfo，而后能够简单地调用：

• getLockedMonitors()

  返回一个全部当前线程已经掌握的锁对象的列表。

• getLockedSynchronizers()

  对于使用 concurrent 包的线程，返回一个该线程所掌握的“ownable synchronizer”（即 AbstractOwnableSynchronizer 及其子类）所组成的列表。

• getLockInfo()

  当前线程正在等待的那个锁对象的信息就能够知道线程全部的锁信息。经过这些锁信息，咱们很方便的能够知道当前虚拟机的全部线程的锁信息。由此，咱们还能够推导出更多的信息。

死锁检测

死锁检测一直以来是软件工程师所重视的，显然一个死锁的系统永远是工程师最大的梦魇。Java 程序的死锁检测也一直以来是 Java 程序员所头痛的。为了解决线程间死锁问题，通常都有预防（代码实现阶段）和死锁后恢复（运行时）两种方式。之前 Java 程序员都重视前者，由于在运行态再来检测和恢复系统是至关麻烦的，缺乏许多必要的信息；可是，对于一些比较复杂的系统，采起后者或者运行时调试死锁信息也是很是重要的。由上面所说，如今咱们已经能够知道每个线程所拥有和等待的锁，所以要计算出当前系统中是否有死锁的线程也是可行的了。固然，Java 6 里面也提供了一个 API 来完成这个功能，即：

• ThreadMXBean.findDeadlockedThreads()

  这个函数的功能就是检测出当前系统中已经死锁的线程。固然，这个功能复杂，所以比较费时。基本上仅仅将之用于调试，以便对复杂系统线程调用的改进。

 

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将来的发展

JMX 在 Java SE 5/6 中的功能已经至关强大，可是距离 Java 程序开发人员的要求仍是有一段距离，所以 Sun 公司已经向 JCP 提出了 JSR 255 （JMX API 2.0 版本）来扩充和进一步发展 JMX，并但愿这个 JSR 将在 Java SE 7 中实现。在这个文档中，新的 JMX 2.0 将着重于：

• 对 management 模型的优化，并提供更好的支持；加入了好比 annotation 等等的新特性；
• 对 JMX 定义的优化，在进一步强化 MBean 扩充性好的优势的同时，尽可能改变（用户广泛认为的）MBean 很难实现的缺点；
• 对非 Java 平台客户端的支持。这将是一个使人振奋的新特性；

具体的扩展可能包括：

• 层次性的命名域（Hierarchical namespace）；
• 新的事件服务功能；
• 对 locales 的新支持；
• 为 MBean 启用 annotation 服务；
• 也可使用用户类型的 mapping 了；

能够看到，JMX 的进一步发展主要关注的是可扩展性、动态性和易用性等 Java 用户很是关注的方面。

 

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总结

在 Java SE 5 出现的 JMX 在 Java SE 6 中有了更多的功能和扩展能力，这很好地适应了 Java 语言的发展和用户的要求，让 Java 的监测、管理的的功能更增强大。

 

来源：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jse63/