CN109684027A - 动态跟踪Java虚拟机运行的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了动态跟踪Java虚拟机运行的方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；基于织入的日志字节码动态跟踪Java虚拟机的运行。本发明在JVM类加载阶段向被监控类动态织入日志字节码，不仅不会对源码产生侵入，还能快速对JVM运行情况和可能出现的异常问题进行跟踪定位；无需部署上线；无需挂起线程，不会对系统的正常运转产生影响；无需开启额外端口，杜绝网络入侵的可能性；可以定制日志字节码，有效避免恶意字节码的织入。

Description

动态跟踪Java虚拟机运行的方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种动态跟踪Java虚拟机运行的方法和装置。
背景技术
Java虚拟机(Java Virtual Machine，英文简称为JVM)在运行过程中，由于非法输入或系统结构设计不严谨，难免会出现一些异常问题，从而需要对程序进行跟踪调试，以排查和解决异常问题。
现有技术中，通常通过以下两种方式跟踪JVM运行：
1)手动添加日志，通过打印日志的方式观察JVM的运行情况；
2)远程调试，通过挂起线程的方式对JVM运行进行跟踪观察。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
1)源码侵入，需上线发布：
采用手动添加日志的方式时，每添加一次日志，均需要进行一次部署上线，而且此种方式会对现有的源码产生侵入，需定时进行清理，效率较低；
2)影响JVM正常运转：
采用远程调试的方式时，需要开放远程调试端口，并且在调试中需要挂起线程，严重影响了JVM的正常运行，降低运行效率；
3)存在网络安全隐患
采用远程调试的方式时，需开启远程调试端口，这种方式的实施难度较大，并且远程调试端口向网络攻击提供了可入侵的端口，存在安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种动态跟踪Java虚拟机运行的方法和装置，能够快速对JVM运行情况和可能出现的异常问题进行跟踪定位，不会对源码产生侵入，无需部署上线，不会对系统的正常运转产生影响，安全性好。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种动态跟踪Java虚拟机运行的方法，其特征在于，包括：
在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；
若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；
基于织入的日志字节码动态跟踪Java虚拟机的运行；
模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。
可选地，按照如下方法对变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
可选地，按照如下方法对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取被监控类的ASM代码文件before.txt；在被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表ASM代码文件中被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.txt中该被监控方法的第lineNum行befLine、after.txt中该被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断该被监控方法的第lineNum行是否是预设的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后日志字节码的织入位置；
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
可选地，依据模型数据在加载类中织入日志字节码，包括：
根据日志字节码的织入位置insertIdx确定日志字节码的织入位置指令，在该织入位置指令后织入日志字节码；
其中，按照如下方法确定日志字节码的织入位置指令：
1)设置i＝0，织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空；
2)获取被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过指令集迭代器insnItr逐条获取被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行所述日志字节码的织入操作；i++；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
可选地，本实施例的方法进一步包括：按照如下方法定制日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
定制打印输出数组元素的内容的方法调用字节码。
可选地，数组的数组长度为localCount。
可选地，按照如下方法定制数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取数组元素在数组中的下标索引；
基于模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从局部变量表中获取与该下标索引对应的变量，并将数组元素初始化为该变量。
根据本发明实施例的再一个方面，提供一种动态跟踪Java虚拟机运行的装置，包括：
监控模型模块，用于预设监控模型的模型数据；
日志织入模块，用于在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；
日志记录模块，用于基于织入的日志字节码动态跟踪所述Java虚拟机的运行；
模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。
可选地，监控模型模块包括：参数初始化单元，用于按照如下方法对变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
可选地，监控模型模块包括：参数初始化单元，用于按照如下方法对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取被监控类的ASM代码文件before.txt；在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表ASM代码文件中被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.txt中该被监控方法的第lineNum行befLine、after.txt中该被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断该被监控方法的第lineNum行是否是预设在监控模型中的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后日志字节码的织入位置；
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
可选地，日志织入模块包括：
寻址单元，用于根据日志字节码的织入位置insertIdx确定日志字节码的织入位置指令；
过滤单元，用于在Java虚拟机启动时，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若加载类与模型数据匹配，则在织入位置指令后织入所述日志字节码；
其中，寻址单元按照如下方法确定日志字节码的织入位置指令：
1)设置i＝0，织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空；
2)获取被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过指令集迭代器insnItr逐条获取被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行所述日志字节码的织入操作；i++；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
可选地，日志织入模块进一步包括：定制单元，用于按照如下方法定制日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
定制打印输出数组元素的内容的方法调用字节码。
可选地，数组的数组长度为localCount。
可选地，定制单元按照如下方法定制数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取数组元素在数组中的下标索引；
基于模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从局部变量表中获取与下标索引对应的变量，并将数组元素初始化为该变量。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种动态跟踪Java虚拟机运行的终端，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现动态跟踪Java虚拟机运行的方法。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现动态跟踪Java虚拟机运行的方法。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
在JVM类加载阶段，通过改变字节码的方式，向被监控类动态织入日志字节码，不仅不会对JVM上的源码产生侵入，还能快速对JVM运行情况和可能出现的异常问题进行跟踪定位；
通过对监控模型中的模型数据进行设置，即可在被监控类的相应位置织入日志字节码，无需部署上线；
日志字节码是动态织入的，无需挂起线程，不会对系统的正常运转产生影响；
无需开启额外端口，杜绝了网络入侵的可能性，无网络入侵的安全性隐患；
可以定制日志字节码，从而有效避免恶意字节码的织入，安全性好。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明实施例的动态跟踪Java虚拟机运行的方法的主要流程的示意图；
图2是根据本发明实施例的对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化的主要流程的示意图；
图3是根据本发明实施例的对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤的主要流程的示意图；
图4是根据本发明实施例的确定日志字节码的织入位置指令的主要流程的示意图；
图5是根据本发明实施例的定制创建数组的字节码的主要流程的示意图；
图6是根据本发明实施例的定制数组中每个数组元素的初始化字节码的主要流程的示意图；
图7是根据本发明实施例的动态跟踪Java虚拟机运行的装置的主要模块的示意图；
图8是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；
图9是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
图1是根据本发明实施例的动态跟踪Java虚拟机运行的方法的主要流程的示意图，如图1所示，包括：
步骤S101、在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；
步骤S102、若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；
步骤S103、基于织入的日志字节码动态跟踪Java虚拟机的运行。
本发明实施例中的模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。例如，可以按照如下方式定义模型数据的数据结构，其伪代码如下所示：
LocalVarTreeParam{
clzName；//要监控的类名
mtdName；//要监控的方法名
mtdDesc；//方法描述符，以便对重载方法进行区分
insertIdx；//日志字节码的织入位置
localCount；//要监控的变量个数
localIdx；//变量在局部变量表中的位置
localType；//变量类型。
变量类型localType可以包括简单类和引用类，简单类也称内置数据类型，由Java本身提供，用以表示整数、字符和浮点数等，主要有boolean布尔类型，char字符型、byte字节、short短整型、int整型、float浮点型、long长整型以及double双精度浮点型等。引用类表示对一个对象的引用。为了便于区别，可以依次用字母Z、C、B、S、I、F、J、D表示上述各个简单类boolean、char、byte、short、int、float、long、double，引用类型则统一用L表示。
本实施例中，如果被监控变量为两个或多个时，变量在局部变量表中的位置localIdx和变量类型localType的设值可以用“；”隔开。例如，被监控的变量有两个，分别为变量a1和变量a2，a1为整型I，a2为浮点型F，a1在局部变量表中的位置为idx1，a2在局部变量表中的位置为idx2，则模型数据的localIdx可以设值为localIdx＝idx1；idx2，模型数据中的localType可以设值为localType＝I；F。
Java中，当多个方法具有相同的名字而含有不同的参数时，会发生重载。通过在监控模型中加入被监控方法的方法描述符mtdDesc，能够快速准确地对加载类中的方法进行区分。通过在监控模型中设置各个模型参数，不仅能够清楚地标识日志字节码织入的位置，还能便于后续根据监控模型中的模型数据对加载类进行过滤和将日志字节码织入加载类。
图3是根据本发明实施例的对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤的主要流程的示意图，包括：
获取监控模型的模型数据；
依据模型数据对正在加载的加载类进行过滤；若加载类同时满足以下各个条件，则过滤通过，表明需要在该加载类的被监控方法中织入日志字节码；否则，过滤不通过，不对该加载类进行日志字节码的织入操作。各个过滤条件依次为：
加载类的类名与监控模型中被监控类的类名clzName相同；
监控模型中日志字节码的织入位置insertIdx、变量在局部变量表中的索引位置localIdx和变量类型localType是否不为空；监控模型中被监控变量的个数localCount中是否大于0。当存在被监控变量时，监控模型中存在与该被监控变量相关的模型数据，例如变量在局部变量表中的索引位置localIdx和变量类型localType等。通过对监控模型中的模型数据进行非空判断，能够保证模型数据的有效性；
变量类型localType的数量和变量在局部变量表中的索引位置localIdx的数量是否与监控模型中被监控变量的个数localCount一致。变量类型localType的数量是localType中设值的数量，变量在局部变量表中的索引位置localIdx的数量是指localIdx中设值的数量。一个被监控变量对应一个变量类型，即localType中的一个设值，和一个索引位置，即localIdx中的一个设值。当被监控变量的个数与变量类型的个数或者索引位置的个数不一致时，无法执行织入操作。通过对被监控变量相关信息的一致性进行判断，能够保证变量信息的有效性，防止由于变量信息无效导致的织入日志字节码失败；
监控模型中的变量类型localType是否为指定类型。指定类型可以根据实际应用场景进行确定，以Java语言为例，该指定类型可以为简单类boolean:Z、char:C、byte:B、short:S、int:I、float:F、long:J或double:D，或者为引用类Object:L；本实施例对指定类型的具体内容不做限定。通过判断localType是否为指定类型，能够保证模型数据中的变量类型localType与指定类型匹配，防止监控模型中的变量类型localType录入错误；
加载类中方法名、方法描述是否与监控模型中clzName、mtdDesc一致；若一致，则return ture，此时根据监控模型中的模型数据在加载类的该方法中织入日志字节码，否则，return false，此时不在加载类的该方法中织入日志字节码。
ASM是一个Java字节码操纵框架，它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM可以直接产生二进制class文件，也可以在类被加载入Java虚拟机之前动态改变类行为。在一些实施例中，可以借助ASM的ASMifier工具(ASMifier是ASM的一种工具，ASMifier提供了一个代替TraceClassVisitor的后端调用，这个后端会根据TraceClassVisitor类所调用的每一个方法，打印出生成该方法的Java代码)生成被监控类的ASM代码文件，进而对日志字节码的织入位置insertIdx和/或变量在局部变量表中的位置localIdx数据进行初始化。例如，可以按照如下方法对变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
在一些实施例中，可以采用ASM获取被监控类的ASM代码文件before.text；在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt。通过比较after.txt中相对于before.txt的新增部分，确定日志字节码的织入位置。比如监控两个变量(可以是1个或者多个)的变化，则织入日志字节码后，新增的ASM代码文件如下：
mv.visitInsn(ICONST_2)；
mv.visitTypeInsn(ANEWARRAY,"java/lang/Object")；
mv.visitInsn(DUP)；
mv.visitInsn(ICONST_0)；
mv.visitVarInsn(ALOAD,1)；
mv.visitInsn(AASTORE)；
mv.visitInsn(DUP)；
mv.visitInsn(ICONST_1)；
mv.visitVarInsn(ALOAD,3)；
mv.visitInsn(AASTORE)；
mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC,
"com/jd/treasure/monitor/local/LocalVarLogger","info",
"([Ljava/lang/Object；)V",false)；
由上述新增的ASM代码文件可知，变量1在局部变量表的位置是1，变量2在局部变量表中的位置是3。
图2是根据本发明实施例的对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化的主要流程的示意图。其中，可以按照如下方法对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取被监控类的ASM代码文件before.txt；在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表ASM代码文件中被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.txt中该被监控方法的第lineNum行befLine、after.txt中该被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断被监控方法的第lineNum行是否是预设的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)。指令方法的具体内容可以根据实际应用场景进行设定，以Java语言为例，指令方法可以为：visitFieldlnsn、visitFrame、visitInclnsn、visitIntInsn、visitInvokeDynamicInsn、visitJumplnsn、visitLabel、visitLdcInsn、visitLineNumber、visitLockupSwitchInsn、visitMethodInsn、visitTableSwitch、visitTypeInsnvisitVarInsn；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后日志字节码的织入位置。
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
在一些实施例中，可以先根据日志字节码的织入位置insertIdx确定日志字节码的织入位置指令，然后在该织入位置指令后织入日志字节码。图4是根据本发明实施例的确定日志字节码的织入位置指令的主要流程的示意图，如图4所示，包括：
1)设置i＝0，织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空，即insertIdxInsn＝null；
2)获取被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过指令集迭代器insnItr逐条获取被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行日志字节码的织入操作；i++；其中i++表示i自增加1；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
本实施例通过监控模型中日志字节码的织入位置insertIdx属性，能够确定日志字节码在加载类中的织入位置，定位织入位置的前一条指令节点，然后通过insert方法，在该指令后插入日志字节码。
本实施例的方法可以进一步包括：按照如下方法定制日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
定制打印输出数组元素的内容的方法调用字节码。
通过定制日志字节码，能够防止恶意字节码的侵入，杜绝由于侵入恶意字节码导致的安全隐患。
可选地，数组的数组长度为localCount。
图5是根据本发明实施例的定制创建数组的字节码的主要流程的示意图，如图5所示，包括：
获取监控模型中的被监控变量的个数localCount；
将数组的数组长度初始化为localCount；
判断localCount≤5是否成立，若成立，采用ICONST_x指令将数组长度推送至栈顶，此处的x代表数组长度，比如采用ICONST_m1指令将-1推送至栈顶、采用ICONST_0指令将0推送至栈顶，采用ICONST_5指令将5推送至栈顶；若不成立，则采用BIPUSH_x指令将数组长度推送至栈顶。
可选地，按照如下方法定制数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取数组元素在数组中的下标索引；每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
基于模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从局部变量表中获取与该下标索引应的变量，并将数组元素初始化为该变量。
图6是根据本发明实施例的定制数组中每个数组元素的初始化字节码的主要流程的示意图，如图6所示，包括：
获取数组元素在数组中的下标索引arrayIdx，初始化设置arrayIdx＝0；每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
插入DUP指令；此指令的作用时将栈顶元素进行复制并压栈；
判断arrayIdx≤5是否成立，若是，则采用ICONST_arrayIdx指令，将下标arrayIdx推送至栈顶，用于标明初始化下标为arrayIdx的元素；否则，采用BIPUSH_x指令将下标arrayIdx推送至栈顶，用于标明初始化下标为arrayIdx的元素；
判断当前变量的变量类型：
若是Z、或C、或B、或S、或I，则采用ILOAD localIdx指令，将局部变量表中localIdx位置的元素压入栈顶；若是F，采用FLOAD localIdx指令，将局部变量表中localIdx位置的元素压入栈顶；若是J，则采用LLOAD localIdx指令，将局部变量表中localIdx位置的元素压入栈顶；若是D，则采用DLOAD localIdx指令，将局部变量表中localIdx位置的元素压入栈顶；然后插入INVOKESTATIC valueOf，对基本数据类型元素进行装箱操作，然后将装箱后的数据压入栈顶；
若是L，则采用ALOAD localIdx指令，将局部变量表中localIdx位置的元素压入栈顶；
插入AASTORE指令，将数组、数组下标和局部变量表中的变量数据进行出栈操作，设置数组下标arrayIdx位置的元素；
arrayIdx++；此处的++代表arrayIdx自增1；
判断arrayIdx＜localCount是否成立，若是，则循环执行插入DUP指令及后续步骤；否则，结束初始化流程，初始化工作完成。
本实施例能够对数组中的每个数组元素分别进行遍历和初始化。
根据本发明实施例的再一个方面，提供一种动态跟踪Java虚拟机运行的装置。图7示出了本发明实施例的动态跟踪Java虚拟机运行的装置700的主要模块示意图，如图7所示，包括：
监控模型模块701，用于预设监控模型的模型数据；
日志织入模块702，用于在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；
日志记录模块703，用于基于织入的日志字节码动态跟踪Java虚拟机的运行。
模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。
监控模型模块701可以包括模型定义单元7011，用于模型数据的数据结构，监控模型模块701可以包括数据存储单元，用于保存模型数据，以便查询和后续使用。
监控模型模块701还可以包括：参数初始化单元7012，用于按照如下方法对变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
可选地，监控模型模块701包括：参数初始化单元7012，用于按照如下方法对日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取被监控类的ASM代码文件before.txt；在被监控类中添加欲织入日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加日志源码之后被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表ASM代码文件中被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.txt中该被监控方法的第lineNum行befLine、after.txt中该被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断该被监控方法的第lineNum行是否是预设的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后日志字节码的织入位置；
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
可选地，日志织入模块702包括：
寻址单元7022，用于根据日志字节码的织入位置insertIdx确定日志字节码的织入位置指令；
过滤单元7021，用于在Java虚拟机启动时，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若加载类与模型数据匹配，则在织入位置指令后织入所述日志字节码；
其中，寻址单元按照如下方法确定日志字节码的织入位置指令：
1)设置i＝0，织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空；
2)获取被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过指令集迭代器insnItr逐条获取被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行所述日志字节码的织入操作；i++；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
可选地，日志织入模块702进一步包括：定制单元7023，用于按照如下方法定制日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个数组元素对应模型数据中的一个变量；
定制打印输出数组元素的内容的方法调用字节码。
可选地，数组的数组长度为localCount。
可选地，定制单元7023按照如下方法定制数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取数组元素在数组中的下标索引；
基于模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从局部变量表中获取与下标索引对应的变量，并将数组元素初始化为该变量。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种动态跟踪Java虚拟机运行的终端，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现动态跟踪Java虚拟机运行的方法。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现动态跟踪Java虚拟机运行的方法。
图8示出了可以应用本发明实施例的动态跟踪Java虚拟机运行的方法或动态跟踪Java虚拟机运行的装置的示例性系统架构800。
如图8所示，系统架构800可以包括终端设备801、802、803，网络804和服务器805。网络804用以在终端设备801、802、803和服务器805之间提供通信链路的介质。网络804可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
用户可以使用终端设备801、802、803通过网络804与服务器805交互，以接收或发送消息等。终端设备801、802、803上可以安装有各种通讯客户端应用，例如购物类应用、网页浏览器应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等。
终端设备801、802、803可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
服务器805可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用终端设备801、802、803所浏览的购物类网站提供支持的后台管理服务器。后台管理服务器可以对接收到的产品信息查询请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如目标推送信息、产品信息)反馈给终端设备。
需要说明的是，本发明实施例所提供的动态跟踪Java虚拟机运行的方法一般由服务器805执行，相应地，动态跟踪Java虚拟机运行的装置一般设置于服务器805中。
应该理解，图9中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
下面参考图9，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统900的结构示意图。图9示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，计算机系统900包括中央处理单元(CPU)901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的程序或者从存储部分908加载到随机访问存储器(RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有系统900操作所需的各种程序和数据。CPU 901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。
以下部件连接至I/O接口905：包括键盘、鼠标等的输入部分906；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分907；包括硬盘等的存储部分908；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分909。通信部分909经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器910也根据需要连接至I/O接口905。可拆卸介质911，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器910上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分908。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分909从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)901执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括发送单元或模块、获取单元或模块、确定单元或模块和第一处理单元或模块。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，发送单元或模块还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的单元或模块”。
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：
在Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的Java虚拟机的每个加载类进行过滤；
若加载类与模型数据匹配，则依据模型数据在加载类中织入日志字节码；
基于织入的日志字节码动态跟踪Java虚拟机的运行。
根据本发明实施例的技术方案，具有如下优点或有益效果：
在JVM类加载阶段，通过改变字节码的方式，向被监控类动态织入日志字节码，不仅不会对JVM上的源码产生侵入，还能快速对JVM运行情况和可能出现的异常问题进行跟踪定位；
通过对监控模型中的模型数据进行设置，即可在被监控类的相应位置织入日志字节码，无需部署上线；
无需挂起线程，不会对系统的正常运转产生影响；
无需开启额外端口，杜绝了网络入侵的可能性，无网络入侵的安全性隐患；
可以定制日志字节码，从而有效避免恶意字节码的织入，安全性好。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (16)

1.一种动态跟踪Java虚拟机运行的方法，其特征在于，包括：
在所述Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的所述Java虚拟机的每个加载类进行过滤；
若所述加载类与所述模型数据匹配，则依据所述模型数据在所述加载类中织入日志字节码；
基于织入的日志字节码动态跟踪所述Java虚拟机的运行；
所述模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方法对所述变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在所述被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后所述被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定所述变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照如下方法对所述日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取所述被监控类的ASM代码文件before.txt；在所述被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后所述被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表所述ASM代码文件中所述被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.txt中所述被监控方法的第lineNum行befLine、after.txt中所述被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断所述被监控方法的第lineNum行是否是预设的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后所述日志字节码的织入位置；
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述模型数据在所述加载类中织入日志字节码，包括：
根据所述日志字节码的织入位置insertIdx确定所述日志字节码的织入位置指令，在所述织入位置指令后织入所述日志字节码；
其中，按照如下方法确定所述日志字节码的织入位置指令：
1)设置i＝0，所述织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空；
2)获取所述被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过所述指令集迭代器insnItr逐条获取所述被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行所述日志字节码的织入操作；i++；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：按照如下方法定制所述日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制所述数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个所述数组元素对应所述模型数据中的一个所述变量；
定制打印输出所述数组元素的内容的方法调用字节码。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述数组的数组长度为localCount。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，按照如下方法定制所述数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取所述数组元素在所述数组中的下标索引；
基于所述模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从所述局部变量表中获取与所述下标索引对应的变量，并将所述数组元素初始化为该变量。
8.一种动态跟踪Java虚拟机运行的装置，其特征在于，包括：
监控模型模块，用于预设监控模型的模型数据；
日志织入模块，用于在所述Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的所述Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若所述加载类与所述模型数据匹配，则依据所述模型数据在所述加载类中织入日志字节码；
日志记录模块，用于基于织入的日志字节码动态跟踪所述Java虚拟机的运行；
所述模型数据包括：被监控类的类名clzName、被监控方法的方法名mtdName、被监控方法的方法描述符mtdDesc、日志字节码的织入位置insertIdx、被监控变量的个数localCount、变量在局部变量表中的索引位置localIdx、变量类型localType。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述监控模型模块包括：参数初始化单元，用于按照如下方法对所述变量在局部变量表中的索引位置localIdx进行初始化：
在所述被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后所述被监控类的ASM代码文件after.txt；
根据after.txt确定所述变量在局部变量表中的索引位置localIdx。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述监控模型模块包括：参数初始化单元，用于按照如下方法对所述日志字节码的织入位置insertIdx进行初始化：
1)采用ASM获取所述被监控类的ASM代码文件before.txt；在所述被监控类中添加欲织入所述日志字节码的日志源码，采用ASM获取添加所述日志源码之后所述被监控类的ASM代码文件after.txt；
2)设置insertIdx＝0，lineNum＝0；其中，lineNum代表所述ASM代码文件中所述被监控方法的每一行的行号；
3)获取before.text中所述任意一个方法的第lineNum行befLine、after.text中所述被监控方法的第lineNum行aftLine；
4)若befLine＝＝aftLine成立，判断所述被监控方法的第lineNum行是否是预设的指令方法：如果是，则insertIdx++、lineNum++；如果不是，则lineNum++；然后跳至步骤6)；
5)若befLine＝＝aftLine不成立，则返回insertIdx，作为初始化后所述日志字节码的织入位置；
6)循环步骤3)-5)，直至返回insertIdx。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述日志织入模块包括：
寻址单元，用于根据所述日志字节码的织入位置insertIdx确定所述日志字节码的织入位置指令；
过滤单元，用于在所述Java虚拟机的类加载阶段，根据预先设置的监控模型的模型数据对正在加载的所述Java虚拟机的每个加载类进行过滤；若所述加载类与所述模型数据匹配，则在所述织入位置指令后织入所述日志字节码；
其中，所述寻址单元按照如下方法确定所述日志字节码的织入位置指令：
1)设置i＝0，所述织入位置指令insertIdxInsn的初始值为空；
2)获取所述被监控方法的指令集迭代器insnItr，通过所述指令集迭代器insnItr逐条获取所述被监控方法的方法指令；
3)判断指令集迭代器insnItr中是否存在所述方法指令的下一条指令insnItr.next：若存在，则将insnItr.next赋值给insertIdxInsn，若不存在，则结束，不进行所述日志字节码的织入操作；i++；
4)若i＜insertIdx成立，则循环步骤2)-3)；若i＜insertIdx不成立，则返回insertIdxInsn作为日志字节码的织入位置指令。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述日志织入模块进一步包括：定制单元，用于按照如下方法定制所述日志字节码：
定制创建数组的字节码；
定制所述数组中每个数组元素的初始化字节码；其中，每个所述数组元素对应所述模型数据中的一个所述变量；
定制打印输出所述数组元素的内容的方法调用字节码。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述数组的数组长度为localCount。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述定制单元按照如下方法定制所述数组中每个数组元素的初始化字节码：
获取所述数组元素在所述数组中的下标索引；
基于所述模型数据中变量在局部变量表中的索引位置localIdx，从所述局部变量表中获取与所述下标索引对应的变量，并将所述数组元素初始化为该变量。
15.一种动态跟踪Java虚拟机运行的终端，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
16.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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GR01 Patent grant
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