作者：冯世杰
编者按：Java Flight Recorder（简称为JFR）曾经是Oracle JDK商业版的附属组件，在JDK 11中被正式开始开源，后又被移植到JDK8中。JFR本身对运行期系统的侵入性很小，同时又能提供相对准确和丰富的运行期信息；合理使用该工具可以极大地提高工作效率。本文介绍JFR剖析的事件机制，希望能帮助大家从原理上理解JFR并正确使用JFR。
- 本篇文章中的源码大部分来自openjdk8u262
- 本文出发点是梳理 JFR 的事件机制, 侧重点在于理解而非应用
- 使用上可以不要太过拘泥细节，可以具体问题具体分析。
对于JFR我们有着怎样的预期
它是一个辅助分析工具，我们希望借助它，尽可能低开销地收集运行时数据，从而辅助对JVM可能存在的故障、性能瓶颈进行分析。
我们结合JFR的Goals来看：
- 提供基于生成和消费数据作为事件的API
- 提供缓存机制和二进制数据格式
- 允许配置和过滤事件
- 为OS、JVM、JDK库提供相应的事件
从中，我们能粗略地获取这些信息 ：
- 事件以自描述的二进制形式(.jfr)被保存着
- 事件中包含了数据，事件 ≈ 数据
- .jfr 文件 => read by some Provided API => 重现运行时数据 [ => 可视化]
我们想尝试了解JFR的事件驱动机制，具体点就是回答几个问题：
一个事件何时产生/启动监控? 经历了怎样的路径? 如何被保存? 保存到哪里?
JFR是事件驱动的
本节主要是一些前置信息 （假如你有所了解，可以快速浏览或者跳过本节内容）: JVM行为基本都是Event，如类加载对应着Class Load Event, 垃圾回收对应GC Event；Event 主要由 timestamp, event name, additional info, data 这几部分组成。Event 收集四类事件的信息:
- Instant Event , 发生就收集（e.g. Thread Start ...）
- Duration Event，持续收集一段时间（e.g. GC Event ...）
- Timed Event , 收集超过指定时间的事件
- Sample Event，按频率采样
以JFR的Class Load Event为例, 看看一个事件的结构。（共计 24 bytes）
<memory address> : 98 80 80 00 87 02 95 ae e4 b2 92 03 a2 f7 ae 9a 94 02 02 01 8d 11 00 00
- Event Size : 98 80 80 00
- Event ID : 87 02
- TimeStamp : 95 ae e4 b2 92 03
- Duration : a2 f7 ae 9a 94 02
- Thread ID : 02
- Stack trace ID : 01
- PayLoad（记录的数据，fields 取决于各个 Event 类型）：
- 加载的类 : 8d 11
- 定义类的 ClassLoader : 00
- 初始化类的 ClassLoader : 00
多个线程都会产生Event，线程通过无锁（Lock-free）设计记录事件。线程将事件首先写入到 ThreadLocalBuffer（简称TLB）, TLB被填满后，将被转存到 Global buffer（circular），对于较旧的数据，可以通过配置，选择丢弃或者写入磁盘，以便连续保存历史记录。示意图如下所示：
注意：TLB、Global Buffer和磁盘文件中的事件记录不会相互备份，未及时转存的数据可能发生丢失，本文不会就这点展开阐述。
前置内容已经交代清楚，接着回到正轨。
一个事件的生命周期
以下是枯燥乏味的一堆代码，但是不得不看。
首先来看JFR的结构，如下图所示：
肉眼可见的一堆钩子，这些hook用于记录对应的触发事件。
我们简单地挑一个 Thread Start 的事件，关注一下它的整个被触发到被记录的过程。在线程创建并执行时会调用记录JFR事件，代码如下：
可见当一个新的Java线程被创建时，只要开启了JFR, 那么就会执行上述代码;
接着看一下 on_thread_start 干了什么：
在此，我们看到了一个事件EventThreadStart，并且在事件中设置信息后被提交。
在 JEP 328中有一个更为简单直接例子，如下：
无需太过关心其内容。
我们只需关注这个事件生成的结构：
这里的 EventType 定义于 jfrEventClass.hpp, 该文件是编译时生成的，简单贴一下生成逻辑，可以参考Makefile文件，如下 （同样无需在意太多细节）:
回到主旋律，继续来看事件的结构和成员函数，如下：
其中最为重要的成员函数是 JfrEvent::commit 方法，用于提交事件，代码如下.
在函数中，最后一段代码, 也是核心所在，用于真正记录事件：
这下，就可以很容易地和第1节的内容对应上了，特别是其中的事件模型的图片：
小结
用户是否可以自定义一个JFR事件？注意点有哪些？
这里通过JEP 328里的例子（稍微有点改动），来展示如何自定义JFR事件。
通过编译后直接执行如下命令：
> java -XX:StartFlightRecording,filename=event.jfr Test可以得到如下日志信息：
Started recording 1. No limit specified, using maxsize=250MB as default.
Use jcmd 57980 JFR.dump name=1 to copy recording data to file.
日志可以通过标准的API进行解析，下面通过一个简单代码解析上面生成的事件，代码如下：
编译运行
> java Viewer | less可以得到如下结果。
相信此时你已经对JFR的事件机制有了个不错的感觉。
实际上JFR的使用一般配合JMC[1]使用，在JMC中通过页面可以得到统计信息，更有助于判断系统的运行情况。
后记
如果遇到相关技术问题（包括不限于毕昇JDK），可以在论坛求助，也可以进入官网查找所有相关资源（包括二进制下载、代码仓库、使用教学、安装、学习资料等）。毕昇JDK社区每双周周二举行技术例会，同时有一个技术交流群讨论GCC、LLVM、JDK和V8等相关编译技术，感兴趣的同学可以添加如下微信小助手，回复Compiler入群。
原文转载自 openEuler-Java Flight Recorder - 事件机制详解