如何加速运行时 Java 代码检测？

Question

我制作了一个 Java 代理，它在运行时连接到 JVM并检测所有加载的项目类并插入一些日志记录语句。总共有11k个班级。余测量由所花费的总时间transform我的方法ClassFileTransformer，它是3秒。但整个仪器过程的持续时间大约需要 30 秒。这就是我重新转换课程的方式：

 instrumentation.retransformClasses(myClassesArray);

我假设 JVM 占用了大部分时间来重新加载更改的类。那正确吗？如何加快检测过程？

更新：
当我的代理被附加时，

 instrumentation.retransformClasses(myClassesArray);

只调用一次。

然后MyTransfomerclass 检测类并测量检测的总持续时间：

instrumentation.addTransformer(new MyTransfomer(), true);
instrumentation.retransformClasses(retransformClassArray);

在所有类都被检测（从初始数组）（全局缓存跟踪检测的类）之后total，打印出来，大约需要 3 秒。但max-min大约是 30 秒。

更新 2：

查看堆栈跟踪后，发生了以下情况：我调用

instrumentation.retransformClasses(retransformClassArray);

它调用本机方法retransformClasses0()。一段时间后（！）JVM 调用该类的transform()方法sun.instrument.InstrumentationImpl（但该方法一次只使用一个类，因此 JVM 连续多次调用该方法），它调用具有包含所有类的列表transform()的sun.instrument.TransformerManager对象ClassTransformers注册并调用这些转换器中的每一个来转换类（我只注册了一个转换器！！）。

所以在我看来，大部分时间都花在 JVM 上（在retransformClasses0()被调用之后和每次调用之前sun.instrument.InstrumentationImpl.transform()）。有没有办法减少 JVM 执行此任务所需的时间？

Answer 1

更正：

因为retransformClasses(classArr) 不会立即重新转换 中的所有元素classArr，而是根据需要重新转换每个元素（例如，在链接时）。（请参阅 jdk [ VM_RedefineClasses][1] 和 [ jvmtiEnv][2]），它确实会立即重新转换所有这些。

retransformClasses() 的作用是：

1. 将控制转移到本机层，并给它一个我们要转换的类列表
2. 对于每个要转换的类，本机代码尝试通过调用我们的 java 转换器来获取新版本，这导致了 java 代码和本机代码之间的控制转移。
3. 本机代码用给定的新类版本相互替换内部表示的适当部分。

在步骤 1 中：

java.lang.instrument.Instrumentation#retransformClasses调用sun.instrument.InstrumentationImpl#retransformClasses0JNI方法，控制权将转移到native层。

// src/hotspot/share/prims/jvmtiEnv.cpp
jvmtiError
JvmtiEnv::RetransformClasses(jint class_count, const jclass* classes) {
  ...
  VM_RedefineClasses op(class_count, class_definitions, jvmti_class_load_kind_retransform);
  VMThread::execute(&op);
  ...
} /* end RetransformClasses */

在步骤 2 中：

该步骤由 实现KlassFactory::create_from_stream，该过程将发布一个ClassFileLoadHook事件，该事件的回调可以通过调用java的transformer方法来获取转换后的字节码。在这一步中，控件将在本机代码和java代码之间来回切换。

// src/hotspot/share/classfile/klassFactory.cpp
// check and post a ClassFileLoadHook event before loading a class
// Skip this processing for VM hidden or anonymous classes
if (!cl_info.is_hidden() && (cl_info.unsafe_anonymous_host() == NULL)) {
  stream = check_class_file_load_hook(stream,
                                      name,
                                      loader_data,
                                      cl_info.protection_domain(),
                                      &cached_class_file,
                                      CHECK_NULL);
}

//src/java.instrument/share/native/libinstrument/JPLISAgent.c :
//call java code sun.instrument.InstrumentationImpl#transform
transformedBufferObject = (*jnienv)->CallObjectMethod(
   jnienv,
   agent->mInstrumentationImpl, //sun.instrument.InstrumentationImpl
   agent->mTransform, //transform
   moduleObject,
   loaderObject,
   classNameStringObject,
   classBeingRedefined,
   protectionDomain,
   classFileBufferObject,
   is_retransformer);

在步骤 3 中：

VM_RedefineClasses::redefine_single_class(jclass the_jclass, InstanceKlass* scratch_class, TRAPS)方法用转换后的类中的部分替换目标类中的部分（例如常量池、方法等）。

// src/hotspot/share/prims/jvmtiRedefineClasses.cpp
for (int i = 0; i < _class_count; i++) {
  redefine_single_class(_class_defs[i].klass, _scratch_classes[i], thread);
}

那么如何加快 Java 代码检测的运行速度呢？

在我的项目中，如果应用程序在转换时处于暂停状态，total时间和max-min时间几乎相同。你能提供一些演示代码吗？

改变jvm的工作方式是不可能的，所以多线程也许不是一个坏主意。在我的演示项目中使用多线程后，速度提高了好几倍。