一、什么是Attach機(jī)制？
簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是jdk的一些工具類提供的一種jvm進(jìn)程間通信的能力，能讓一個(gè)進(jìn)程傳命令給另外一個(gè)進(jìn)程，并讓它執(zhí)行內(nèi)部的一些操作，比如說(shuō)我們?yōu)榱俗屃硗庖粋€(gè)jvm進(jìn)程把線程dump出來(lái)，那么我們運(yùn)行了一個(gè)jstack的進(jìn)程，然后給它傳了個(gè)pid的參數(shù)，告訴它要對(duì)哪個(gè)進(jìn)程進(jìn)行線程dump，既然是兩個(gè)進(jìn)程，那肯定涉及到進(jìn)程間通信，以及傳輸協(xié)議的定義，比如要執(zhí)行什么操作，傳了什么參數(shù)等等。
Attach機(jī)制可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)程收集很多信息，如內(nèi)存dump，線程dump，類信息統(tǒng)計(jì)(比如加載的類及大小以及實(shí)例個(gè)數(shù)等)，動(dòng)態(tài)加載agent，動(dòng)態(tài)設(shè)置vm flag(但是并不是所有的flag都可以設(shè)置的，因?yàn)橛行ゝlag是在jvm啟動(dòng)過(guò)程中使用的，是一次性的)，打印vm flag，獲取系統(tǒng)屬性等等，這些對(duì)應(yīng)的源碼(AttachListener.cpp)。
二、Attach方法小結(jié)
1、繼承Tool/HotSpotAgent.attach（采用Serviceability?Agent，簡(jiǎn)稱SA）
SA（Serviceability?Agent）是一個(gè)用于分析HotSpot運(yùn)行時(shí)進(jìn)程和Core文件中數(shù)據(jù)的工具。它可以attach到Java進(jìn)程或分析Core文件中的數(shù)據(jù)，了解加載的class，是一個(gè)包含大量Java API和工具的工具集，目前實(shí)現(xiàn)只支持“snapshot”式的使用方式?！皊napshot”是指不支持在SA保持連接的同時(shí)讓目標(biāo)進(jìn)程運(yùn)行，就是說(shuō)無(wú)論如何在SA進(jìn)行attach的時(shí)候目標(biāo)進(jìn)程都要暫停的（SA在attatch到進(jìn)程之后，會(huì)暫停當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行，拿到的是進(jìn)程的一個(gè)snapshot，當(dāng)前進(jìn)程會(huì)在SA斷開(kāi)后繼續(xù)執(zhí)行），所以在線上使用這類工具進(jìn)行dump時(shí)無(wú)論耗時(shí)長(zhǎng)短必須要摘流量，否則可能會(huì)使服務(wù)不可用而帶來(lái)一些不必要的影響。
SA 在JDK中是以Jar文件的形式提供的，位于JAVA_HOME/lib/sa-jdi.jar?，和一般的Jar文件執(zhí)行一樣。
TBJMap使用了hotspot源碼的sa-jdi.jar的sun.jvm.hotspot.HotSpotAgent這個(gè)類（其中TBJMap繼承了sun.jvm.hotspot.tools.Tool這個(gè)類，最終用到的也是HotSpotAgent作為代理agent，也就是使用的是SA）。
HotSpotAgent.attach方法過(guò)程分析（linux）：
（1）首先通過(guò)/proc/[pid]/maps讀取elf文件，保存符號(hào)表（elf文件除了機(jī)器碼外，還包含其它額外的信息，如段的加載地址，運(yùn)行地址，重定位表，符號(hào)表等，比bin文件要大，通過(guò)gcc編譯出來(lái)的可執(zhí)行文件是elf文件）；
（2）接著通過(guò)保存的符號(hào)表讀取HotSpotVM中l(wèi)ocalHotSpotVMStructs和localHotSpotVMTypes等變量的地址；
（3）然后使用ptrace根據(jù)變量的地址讀取SA需要用到的HotSpotVM中的數(shù)據(jù)的元信息（類型信息，字段offset，地址等）；
（4）最后根據(jù)這些元信息就可以讀取到目標(biāo)VM上這些數(shù)據(jù)的值。
在Linux平臺(tái)上，attach方法最終是使用了/proc和ptrace來(lái)讀取目標(biāo)VM中的數(shù)據(jù)，ptrace提供了一種使父進(jìn)程可以監(jiān)視和控制其它進(jìn)程的方式，它還能夠改變子進(jìn)程中的寄存器和內(nèi)核映像，因而可以實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)用的跟蹤（ptrace會(huì)使內(nèi)核暫停當(dāng)前進(jìn)程并將控制權(quán)交給跟蹤進(jìn)程，使跟蹤進(jìn)程得以察看或者修改被跟蹤進(jìn)程的寄存器，待收集完跟蹤信息以后會(huì)把控制權(quán)交回給當(dāng)前進(jìn)程讓其繼續(xù)運(yùn)行）。?
SA工具的attach和detach分別對(duì)應(yīng)的ptrace方法是：
ptrace(PT_ATTACH, pid, 0, 0);
ptrace(PT_DETACH, pid, 0, 0);
2、VirtualMachine.attach（Attach到Attach Listener線程后執(zhí)行有限命令）
jstack和jhipcup的attach使用的是VirtualMachine.attach。
VirtualMachine.attach方法過(guò)程分析（linux）：
（1）信號(hào)機(jī)制
JVM啟動(dòng)的時(shí)候并不會(huì)馬上創(chuàng)建Attach Listener線程，而是通過(guò)另外一個(gè)線程Signal Dispatcher在接收到信號(hào)處理請(qǐng)求（如jstack，jmap等）時(shí)創(chuàng)建臨時(shí)socket文件/tmp/.java_pid并創(chuàng)建Attach Listener線程（external process會(huì)先發(fā)送一個(gè)SIGQUIT信號(hào)給target VM process，target VM會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Attach Listener線程）；
（2）Unix domain socket
Attach Listener線程會(huì)通過(guò)Unix domain socket與external process建立連接，之后就可以基于這個(gè)socket進(jìn)行通信了。
創(chuàng)建好的Attach Listener線程會(huì)負(fù)責(zé)執(zhí)行這些命令（從隊(duì)列里不斷取AttachOperation，然后找到請(qǐng)求命令對(duì)應(yīng)的方法進(jìn)行執(zhí)行，比如jstack命令，找到 { “threaddump”, thread_dump }的映射關(guān)系，然后執(zhí)行thread_dump方法）并且把結(jié)果通過(guò).java_pid文件返回給發(fā)送者。
????? 整個(gè)過(guò)程中，會(huì)有兩個(gè)文件被創(chuàng)建：
.attach_pid<pid>，external process會(huì)創(chuàng)建這個(gè)文件，為的是觸發(fā)Attach Listener線程的創(chuàng)建，因?yàn)镾IGQUIT信號(hào)不是只有external process才會(huì)發(fā)的，通過(guò)這個(gè)文件來(lái)告訴target VM，有attach請(qǐng)求過(guò)來(lái)了（如果.attach_pid創(chuàng)建好了，說(shuō)明Attach Listener線程已經(jīng)創(chuàng)建成功）。相關(guān)代碼在LinuxVirtualMachine.java中；
.java_pid<pid>，target VM會(huì)創(chuàng)建這個(gè)文件，這個(gè)是因?yàn)閁nix domain socket本身的實(shí)現(xiàn)機(jī)制需要去創(chuàng)建一個(gè)文件，通過(guò)這個(gè)文件來(lái)進(jìn)行IPC。相關(guān)代碼在attachListener_linux.cpp中。
其中的<pid>都是target VM的pid。
具體更詳細(xì)的VirtualMachine.attach的源碼分析見(jiàn)：VirtualMachine.attach源碼分析
???? Attach Listener線程命令對(duì)應(yīng)的源碼(AttachListener.cpp)如下：
static AttachOperationFunctionInfo funcs[] = {
{ "agentProperties", get_agent_properties },
{ "datadump", data_dump },
{ "dumpheap", dump_heap },
{ "load", JvmtiExport::load_agent_library },
{ "properties", get_system_properties },
{ "threaddump", thread_dump },
{ "inspectheap", heap_inspection },
{ "setflag", set_flag },
{ "printflag", print_flag },
{ "jcmd", jcmd },
{ NULL, NULL }
};
?3、Perf.getPerf().attach（通過(guò)PerfData文件獲取信息）
用lsof -p 查看進(jìn)程打開(kāi)了哪些文件時(shí)，經(jīng)?？梢钥吹?b>/tmp/hsperfdata_$username/$pid文件，如：
[root@ospdev-qxtjx]# lsof -p 32098 | grep perf
java 32098 root mem REG 252,1 32768 934145 /tmp/hsperfdata_root/32098
perf attach源碼調(diào)用過(guò)程：
調(diào)用rt.jar包的sun.misc.Perf類的attach方法
--->調(diào)用對(duì)應(yīng)的perf.cpp的Perf_Attach方法--->方法里再調(diào)用PerfMemory::attach
--->最后通過(guò)方法mmap_attach_shared將GC或其他狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到該mmap內(nèi)存映射文件（該mmap內(nèi)存映射文件是在JVM啟動(dòng)時(shí)調(diào)用PerfMemory::create_memory_region就已經(jīng)創(chuàng)建好的）。
?jstat，sjk等工具通過(guò)訪問(wèn)該mmap內(nèi)存映射文件，讀取到相關(guān)的內(nèi)容，顯示在屏幕上。
4、幾種命令工具的attach方式的比較
（1）幾種attach方式的比較：
（2）命令工具以及它的所屬系列及對(duì)應(yīng)的代碼入口：
（3）命令工具以及它所對(duì)應(yīng)的attach方式：
jmap和jstack的“-F”參數(shù)可以把原先VirtualMachine.attach方式強(qiáng)制改為SA attach方式，命令如下：
jmap -F -histo <pid>
jstack -F <pid>
jstack -F -l <pid>
