Java SE 6 新特性: JMX 与系统管理
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上图分析了管理系统的基本构架模式。其中 Agent / SubAgent 起到的就是翻译的作用：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，为什么需要 Agent 和 SubAgent 两层体系呢？这里有两个现实的原因：
一般来说，管理系统会将同一物理分布或者功能类似的 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。
和其它的资源系统一样，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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很明显，和其它 MBean 类似，使用 Model MBean 的过程也是下面几步：
唯一不同的是，ModelMBean 需要额外两步 :
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。不同的 Model Bean 实现，以及不同的 MBeanFeatureInfo 支持不同的策略特性。下面我们就以 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 中获得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，事实上所有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，比如：persistPolicy, persistPeriod 是代表了持久化策略；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，比如 "presentation=server.gif"。
事实上，策略特性有两个层次的作用域：整个 Model Bean 和特定的 MBeanFeature。
Model Bean 的策略描述会被施加到该 Model Bean 的所有 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：
如果我们不想让 "upTime" 这个属性被缓存，我们可以在它的策略描述中加入 "currencyTimeLimit=-1":
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getUpTimeDesc 也要改动的原因是 RequiredModelBean 会把获取 upTime 属性的工作 delegate 给 getUpTime invocation。只要其中一处使用 MBean 级的缓存策略，就没法获得实时 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包即是 JMX 在 JDK 的一个应用，它提供了大量的有用的接口，通过 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情况。有了 JMX 之后，我们可以设计一个客户端，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。比如，我们可以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，我们可以在远端指挥 JVM 做一次 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总是 Java 开放人员所关心的，也正是因为如此，出现了大量的 profiler 工具来检测当前的虚拟机状态。从 Java SE 5 之后，在 JDK 中，我们有了一些 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。从名字可以看出，该包提供了虚拟机内存分配、垃圾收集（GC）情况、操作系统层、线程调度和共享锁，甚至编译情况的检测机制。这样一来，Java 的开发人员就可以很简单地为自己做一些轻量级的系统检测，来确定当前程序的各种状态，以便随时调整。
要获得这些信息，我们首先通过 java.lang.management.ManagementFactory这个工厂类来获得一系列的 MXBean。包括：
ClassLoadMXBean 包括一些类的装载信息，比如有多少类已经装载 / 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，还可以帮助用户打开 / 关闭该选项。
CompilationMXBeanCompilationMXBean 帮助用户了解当前的编译器和编译情况，该 mxbean 提供的信息不多。
GarbageCollectorMXBean相对于开放人员对 GC 的关注程度来说，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。但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情况，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，它甚至可以做 gc（实际上是调用 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，因此有对应的内存池信息，因此，在工厂类中，getMemoryPoolMXBean() 得到是一个 MemoryPoolMXBean 的 list。每一个 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该类提供的是操作系统的简单信息，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，对线程的监控是相当重要的。ThreadMXBean 就是起到这个作用。ThreadMXBean 可以提供的信息包括各个线程的各种状态，CPU 占用情况，以及整个系统中的线程状况。从 ThreadMXBean 可以得到某一个线程的 ThreadInfo 对象。这个对象中则包含了这个线程的所有信息。
java.lang.management 和虚拟机的关系
我们知道，management 和底层虚拟机的关系是非常紧密的。其实，有一些的是直接依靠虚拟机提供的公开 API 实现的，比如 JVMTI；而另外一些则不然，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 包可以提供足够的信息，并且使这些信息的提供又有足够的效率；也使 management 包和底层的联系非常紧密。
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Java 6 中的 API 改进
Management 在 Java SE 5 被提出之后，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 程序通常关注是虚拟机内部的负载、内存等状况，而不考虑整个系统的状况。但是很多情况下，Java 程序在运行过程中，整个计算机系统的系统负荷情况也会对虚拟机造成一定的影响。随着 Java 的发展，Java 程序已经覆盖了各个行业，这一点也必须得到关注。在以前，利用 Native 代码来检测系统负载往往是唯一的选择，但是在 Java 6 当中，JDK 自己提供了一个轻量级的系统负载检测 API，即 OperatingSystemMXBean.getSystemLoadAverage()。
当然这个 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，因此它首先保证了这个 API 的效率是非常高的；也因为如此，这个 API 事实上并不适用于所有的系统。
锁检测
我们知道，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 之后的版本中，concurrent 包的加入，大大强化了 Java 语言的同步能力，concurrent 提供了很多不同类型的锁机制可供扩展。因此，要更好地观测当前的虚拟机状况和不同线程的运行态，去观察虚拟机中的各种锁，以及线程与锁的关系是非常必要的。很可惜的是，在过去的 JDK 中，我们并没有非常方便的 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（但是也更复杂并且效率低下）的方案是得到一个 VM 所有对象的快照并查找之，这些策略的代价都比较大，而且往往需要编写复杂的 Native 代码。
JDK 6 里提供了一些相当简单的 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 可以是任何的 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 对象所代表的锁。要检测一个线程所拥有的锁和等待的锁，首先，要得到一个线程的 ThreadInfo，然后可以简单地调用：
getLockedMonitors()返回一个所有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可以知道线程所有的锁信息。通过这些锁信息，我们很方便的可以知道当前虚拟机的所有线程的锁信息。由此，我们还可以推导出更多的信息。
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，一般都有预防（代码实现阶段）和死锁后恢复（运行时）两种方式。以前 Java 程序员都重视前者，因为在运行态再来检测和恢复系统是相当麻烦的，缺少许多必要的信息；但是，对于一些比较复杂的系统，采取后者或者运行时调试死锁信息也是非常重要的。由上面所说，现在我们已经可以知道每一个线程所拥有和等待的锁，因此要计算出当前系统中是否有死锁的线程也是可行的了。当然，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。当然，这个功能复杂，因此比较费时。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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未来的发展
JMX 在 Java SE 5/6 中的功能已经相当强大，但是距离 Java 程序开发人员的要求还是有一段距离，因此 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，并希望这个 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；加入了比如 annotation 等等的新特性；对 JMX 定义的优化，在进一步强化 MBean 扩充性好的优点的同时，尽量改变（用户普遍认为的）MBean 很难实现的缺点；对非 Java 平台客户端的支持。这将是一个令人振奋的新特性；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；也可以使用用户类型的 mapping 了；可以看到，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 用户非常关注的方面。
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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、管理的的功能更加强大。
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参考资料
阅读 Java SE 6 新特性系列文章的完整列表，了解 Java SE 6 其它重要的增强。