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前言

對于一個正在運(yùn)行的Java程序，我們希望管理和監(jiān)控它的狀態(tài)，如：內(nèi)存、CPU使用率、線程數(shù)、垃圾回收情況等等，這時使用JMX便是一種非常優(yōu)雅的解決方案。你可能聽過JConsole、VisualVM等性能調(diào)優(yōu)工具，殊不知哥倆底層都依賴于它，本文就帶你走進(jìn)Java的管理擴(kuò)展：JMX。

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JMX既是Java管理系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)，一個規(guī)范;也是一個接口，一個“框架”。有標(biāo)準(zhǔn)、有規(guī)范是為了讓開發(fā)者可以定制開發(fā)自己的擴(kuò)展功能，而且作為一個“框架”來講，JDK 已經(jīng)幫我們實現(xiàn)了常用的功能，尤其是對JVM本身的監(jiān)控和管理。

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版本約定

• Java EE：6、7、8
• Jakarta EE：8、9、9.1

正文

JMX

JMX(Java Management Extensions，即Java管理擴(kuò)展)是一個為應(yīng)用程序、設(shè)備、系統(tǒng)等植入管理功能的框架。我們可以使用jmx對程序的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和管理。

JMX是Java EE內(nèi)嵌(被內(nèi)嵌進(jìn)JRE里面了)的一套標(biāo)準(zhǔn)的代理和服務(wù)，也就是說只要遵循這個接口標(biāo)準(zhǔn)，那么就可以管理和監(jiān)控我們的應(yīng)用程序。為了標(biāo)準(zhǔn)化管理和監(jiān)控，Java平臺使用JMX作為管理和監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)接口，任何程序，只要按JMX規(guī)范訪問這個接口，就可以獲取所有管理與監(jiān)控信息。常用的運(yùn)維監(jiān)控如Zabbix、Nagios等工具對JVM本身的監(jiān)控都是通過JMX獲取的信息。

JMX是一個標(biāo)準(zhǔn)接口，不但可以用于管理JVM，還可以管理應(yīng)用程序自身。

這是官方給出的JMX架構(gòu)圖：

由圖可知，JMX技術(shù)分為三層：

設(shè)備/資源層：這些被管理的資源就是MBean/MXBean們

代理層：MBeanServer就是代理層的最核心組件，MBean們均注冊到此處，讓它代理統(tǒng)一對外提供功能服務(wù)

• 代理層其實就是一個獨(dú)立的Java線程

遠(yuǎn)程管理層：JMX技術(shù)可以通過多種不同的方式去訪問，每個適配器通過一個給定的協(xié)議來訪問MBeanServer中注冊的所有MBean們，比如Html協(xié)議、Http協(xié)議、JDK自己實現(xiàn)的RMI協(xié)議等

什么是MBean

MBean = Managed Bean。其的本質(zhì)就是我們經(jīng)常說的Java Bean，遵循Java Bean規(guī)范，只是它專門用于JMX所以稱為MBean。JMX把所有被管理的資源都稱為MBean，全部交由MBeanServer管理，JVM會將自身各種資源(CPU、內(nèi)存等)注冊到JMX中，自己也可自定義MBean然后放進(jìn)去，從而達(dá)到自定義監(jiān)控的能力。最后對外通過暴露RMI/HTTP協(xié)議提供訪問。

• 說明：JMX不需要安裝任何額外組件，也不需要第三方庫，因為MBeanServer已經(jīng)內(nèi)置在JavaSE標(biāo)準(zhǔn)庫中了。

JDK提供的MBean主要都在java.lang.management 和 javax.management這兩個包里面，MBean一共分為四種類型：

1.Standard MBean：最常用、最簡單的一種，結(jié)構(gòu)和普通Java Bean沒有區(qū)別，管理接口通過方法名來描述。它只要遵循一定的命名規(guī)則即可注冊進(jìn)MBeanServer

• 定義一個接口，該接口名稱必須為xxxMBean(必須以MBean為后綴結(jié)尾)
• 寫該接口的實現(xiàn)類，然后將此實現(xiàn)類注冊進(jìn)MBeanServer即可

2.Dynamic MBean：在運(yùn)行期才定義它的屬性和方法，也就是說它有什么屬性和方法是可以動態(tài)改變的。所有的動態(tài)MBean必須實現(xiàn)DynamicMBean接口，然后注冊上去即可

• 動態(tài)Bean的輔助類主要有MBeanConstructorInfo、MBeanAttributeInfo、MBeanOperationInfo等等
• 動態(tài)Bean是一種妥協(xié)的產(chǎn)物，因為已經(jīng)存在一些MBean，而將其改造成標(biāo)準(zhǔn)MBean比較費(fèi)力而且不切實際，所以就用動態(tài)Bean妥協(xié)一下。自定義的時候幾乎不會使用

3.Open MBean：Open MBeans需實現(xiàn)DynamicMBean接口，與動態(tài)Bean不同的是提供了更復(fù)雜的metadata數(shù)據(jù)，和在接口中，只使用了幾種預(yù)定義的通用數(shù)據(jù)類型：OpenMBeanInfo、OpenMBeanOperationInfo、OpenMBeanConstructorInfo、OpenMBeanParameterInfo、OpenMBeanAttributeInfo

4.Model MBean：如果不能修改已有的Java類，使用它是個不錯的選擇。通過實現(xiàn)接口javax.management.modelmbean.RequiredModelMBean，我們要做的就是實例化該類然后注冊即可實現(xiàn)對資源的管理

• 編寫Model MBean的最大挑戰(zhàn)是告訴Model MBean對象托管資源的那些熟悉和方法可以暴露給代理層，ModelMBeanInfo對象描述了將會暴露給代理的構(gòu)造函數(shù)、屬性、操作甚至是監(jiān)聽器。

話外音：一般情況下，我們只需要了解Standard MBean即可。

MBean和MXBean區(qū)別

MBean與MXBean的區(qū)別主要是在于在接口中會引用到一些其他類型的類(復(fù)合類型)時，其表現(xiàn)方式的不一樣。

• MBean：屬性不能是復(fù)合類型/自定義類型，否則不能被識別
• MXBean：屬性可以是自定義類型。如JDK自帶的MemoryMXBean中定義了heapMemoryUsage屬性，它就是復(fù)合類型

什么是MBeanServer

顧名思義：用于管理MBean的“服務(wù)器”。一般來講一個JVM只有一個MBeanServer(通過ManagementFactory.getPlatformMBeanServer()這個API來獲得)，用于管理該JVM內(nèi)所有的MBean，并且對外提供服務(wù)。

倘若需要多個MBeanServer(比如不同的domain)，你可通過MBeanServerFactory.newMBeanServer(String domain)這個API來創(chuàng)建。

什么是Connector和Adaptor

當(dāng)MBean都注冊到MBeanServer上面后，功能已經(jīng)具備，就可以通過協(xié)議把這些功能暴露出去啦。針對不同的協(xié)議就有其對應(yīng)的Connector或者Adaptor(這里可把Connector和Adaptor認(rèn)為是相同的角色)。

所以，只要有連接器/適配器，可以通過多種協(xié)議將功能暴露出去，如Http協(xié)議、Saop協(xié)議、RMI等。JDK默認(rèn)實現(xiàn)的只有基于RMI的javax.management.remote.rmi.RMIConnector，像JConsole、VisualVM這類工具默認(rèn)是可直接連接訪問的。

注意：Spring Boot Actuator對其管理、監(jiān)控等端點(diǎn)提供Http和RMI(JMX)兩種訪問方式，但是其Http方式并非實現(xiàn)了Connector/Adaptor哦，甚至來講基于Http的操作方式都并非JMX方式(實為Endpoint方式)，不要讓某些文章給誤導(dǎo)了哈。

既然有Http，JMX意義何在?

這個問題一度困擾過我，沒太想明白JMX存在的意義。誠然，JMX能完成的任務(wù)通過Http都能完成，只不過某些情況下用JMX來做會更加方便。簡單來講，Http更重，JMX更輕。

• Http是一個更加抽象、應(yīng)用面更廣泛、功能更強(qiáng)大的協(xié)議/服務(wù)，因此做的工作也會多一些。比如光方法它就有Get、Post、Put、Delete等等
• JMX是一個更加具體、應(yīng)用面不那么廣、功能也沒有Http強(qiáng)大的協(xié)議/服務(wù)。所以它的優(yōu)點(diǎn)是輕便、好用

JMX的特點(diǎn)決定了它非常非常適合做資源監(jiān)控，因此各大監(jiān)控組件、框架為了監(jiān)控JVM的運(yùn)行情況，都會把JMX當(dāng)做首選，而Http協(xié)議只是為了產(chǎn)品化的備選。

jmx被內(nèi)嵌入jdk/jre自帶，無需額外導(dǎo)包 

版本歷程

JMX伴隨著JDK 5的發(fā)布而出現(xiàn)，之后其實也幾乎沒有變化，如下所示。

Java EE 5：

Java EE 8：

JSR 3的內(nèi)容基本和JSR 255沒變，可認(rèn)為一樣。

 生存現(xiàn)狀

高階必備。比如做監(jiān)控、JVM性能分析、調(diào)優(yōu)、問題定位等。

實現(xiàn)(框架)

無

代碼示例

雖說Demo示例才是重頭戲，但由于本文并非JMX專題，所以只會示例原生方式使用JMX，至于在Spring、Spring Boot、借助commons-modeler等使用，點(diǎn)到即止。

直接使用JDK內(nèi)置的MBean/MXBean

JDK內(nèi)置了“大量”的MBean，供你直接使用：

• ClassLoadingMXBean：Java虛擬機(jī)的類加載系統(tǒng)。
• CompilationMXBean：Java虛擬機(jī)的編譯系統(tǒng)。
• MemoryMXBean：Java虛擬機(jī)的內(nèi)存系統(tǒng)。
• ThreadMXBean：Java虛擬機(jī)的線程系統(tǒng)。
• RuntimeMXBean：Java虛擬機(jī)的運(yùn)行時系統(tǒng)。
• OperatingSystemMXBean：Java虛擬機(jī)在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)。
• GarbageCollectorMXBean：Java虛擬機(jī)中的垃圾回收器。
• MemoryManagerMXBean：Java虛擬機(jī)中的內(nèi)存管理器。
• MemoryPoolMXBean：Java虛擬機(jī)中的內(nèi)存池。

這些實例通過ManagementFactory都可拿到。

@Test 
public void test1() { 
    ClassLoadingMXBean classLoadingMXBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean(); 
    ObjectName objectName = classLoadingMXBean.getObjectName(); 
    long totalLoadedClassCount = classLoadingMXBean.getTotalLoadedClassCount(); 
    int loadedClassCount = classLoadingMXBean.getLoadedClassCount(); 
    long unloadedClassCount = classLoadingMXBean.getUnloadedClassCount(); 
 
    System.out.println("objectName：" + objectName); 
    System.out.println("JVM啟動共加載的Class類總數(shù)（一個類被加載多次）：" + totalLoadedClassCount); 
    System.out.println("JVM當(dāng)前狀態(tài)加載Class類總數(shù)：" + loadedClassCount); 
    System.out.println("JVM還未加載的Class類總數(shù)：" + unloadedClassCount); 
} 
 
objectName：java.lang:type=ClassLoading 
JVM啟動共加載的Class類總數(shù)（一個類被加載多次）：1743 
JVM當(dāng)前狀態(tài)加載Class類總數(shù)：1743 
JVM還未加載的Class類總數(shù)：0 

@Test 
public void test2() { 
    RuntimeMXBean runtimeMXBean = ManagementFactory.getRuntimeMXBean(); 
    ObjectName objectName = runtimeMXBean.getObjectName(); 
    String name = runtimeMXBean.getName(); 
    // JVM信息 
    String specVendor = runtimeMXBean.getSpecVendor(); 
    String specName = runtimeMXBean.getSpecName(); 
    String specVersion = runtimeMXBean.getSpecVersion(); 
 
    String bootClassPath = runtimeMXBean.getBootClassPath(); 
    String classPath = runtimeMXBean.getClassPath(); 
    String libraryPath = runtimeMXBean.getLibraryPath(); 
 
    System.out.println("objectName：" + objectName); 
    System.out.println("運(yùn)行期名稱name：" + name); 
    System.out.println("當(dāng)前JVM進(jìn)程ID：" + name.split("@")[0]); 
    System.out.println("虛擬機(jī)信息：" + specVendor + ":" + specName + ":" + specVersion); 
    // System.out.println("bootClassPath：" + bootClassPath); 
    // System.out.println("classPath：" + classPath); 
    // System.out.println("libraryPath：" + libraryPath); 
} 
 
objectName：java.lang:type=Runtime 
運(yùn)行期名稱name：9966@YourBatman-MBA.local 
當(dāng)前JVM進(jìn)程ID：9966 
虛擬機(jī)信息：Oracle Corporation:Java Virtual Machine Specification:1.8 

RuntimeMXBean它常被用來獲取JVM進(jìn)程ID。

@Test 
public void test3() { 
    // JVM內(nèi)存情況 
    MemoryMXBean memoryMXBean = ManagementFactory.getMemoryMXBean(); 
    ObjectName objectName = memoryMXBean.getObjectName(); 
    MemoryUsage heapMemoryUsage = memoryMXBean.getHeapMemoryUsage(); 
    MemoryUsage nonHeapMemoryUsage = memoryMXBean.getNonHeapMemoryUsage(); 
 
    System.out.println("objectName:" + objectName); 
    System.out.println("已使用堆內(nèi)存:" + heapMemoryUsage); 
    System.out.println("已使用非堆內(nèi)存:" + nonHeapMemoryUsage); 
 
    // 操作系統(tǒng)的內(nèi)存情況？ 
    long l = Runtime.getRuntime().totalMemory(); 
    long l1 = Runtime.getRuntime().freeMemory(); 
} 
 
objectName:java.lang:type=Memory 
已使用堆內(nèi)存:init = 268435456(262144K) used = 24183016(23616K) committed = 257425408(251392K) max = 3817865216(3728384K) 
已使用非堆內(nèi)存:init = 2555904(2496K) used = 12547040(12252K) committed = 13959168(13632K) max = -1(-1K) 

下面OperatingSystemMXBean是操作系統(tǒng)層面的信息：

@Test 
public void test4() { 
    OperatingSystemMXBean osbean = ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean(); 
    System.out.println("操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：" + osbean.getArch()); 
    System.out.println("操作系統(tǒng)名字：" + osbean.getName()); 
    System.out.println("處理器數(shù)目：" + osbean.getAvailableProcessors()); 
    System.out.println("操作系統(tǒng)版本：" + osbean.getVersion()); 
 
    ThreadMXBean threadBean = ManagementFactory.getThreadMXBean(); 
    System.out.println("總線程數(shù)：" + threadBean.getThreadCount());// 
} 
 
操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：aarch64 
操作系統(tǒng)名字：Mac OS X 
處理器數(shù)目：8 
操作系統(tǒng)版本：11.6 
總線程數(shù)：4 

自定義MBean - 本地線程連接

除了以上系統(tǒng)自帶的MBean/MXBean，更重要的是自定義MBean：將普通User實體類暴露成為一個MBean。

/** 
 * MBean資源通過接口暴露，【一定必須】以MBean結(jié)尾才算一個MBean 
 * 
 * @author YourBatman. <a href=mailto:yourbatman@aliyun.com>Send email to me</a> 
 * @site https://yourbatman.cn 
 * @date 2021/10/18 21:14 
 * @since 0.0.1 
 */ 
public interface UserMBean { 
 
    String getName(); 
 
    void setName(String name); 
 
    void setAge(int age); 
} 

User實體類必須實現(xiàn)此接口：

@Getter 
@Setter 
public class User implements UserMBean { 
 
    private String name; 
    private int age; 
 
} 

將此MBean注冊到MBeanServer：

@Test 
public void test1() throws Exception { 
    MBeanServer mBeanServer = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(); 
    ObjectName objectName = new ObjectName("com.yourbatman:type=UserXXX"); // 名字可任意取，但最好見名知意 
    mBeanServer.registerMBean(new User(), objectName); 
 
    // 線程保活，方便獲取MBean 
    Thread.sleep(Long.MAX_VALUE); 
} 

使用JConsole即可連接到此線程：

鏈接上后即可以進(jìn)行“操作”啦：

自定義MBean - 遠(yuǎn)程連接

除了通過本地進(jìn)程連接外，JDK原生還支持通過RMI協(xié)議暴露，供以連接。我們只需要將其通過RMI協(xié)議暴露出去即可：

JMX并不限制通過上面協(xié)議暴露出去，只是JDK默認(rèn)只實現(xiàn)了RMI協(xié)議，夠用就好!

@Test 
public void test2() throws Exception { 
    MBeanServer mBeanServer = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(); 
 
    LocateRegistry.createRegistry(9090); // 這一步不能少，不需要返回值 
    JMXServiceURL url = new JMXServiceURL("service:jmx:rmi:///jndi/rmi://127.0.0.1:9090/userXXX"); 
    JMXConnectorServer cntorServer = JMXConnectorServerFactory.newJMXConnectorServer(url, null, mBeanServer); 
    cntorServer.start(); 
 
    ObjectName objectName = new ObjectName("com.yourbatman:type=UserXXX"); 
    mBeanServer.registerMBean(new User(), objectName); 
 
    // 線程?；?，方便獲取MBean 
    Thread.sleep(Long.MAX_VALUE); 
} 

使用JConsole通過RMI協(xié)議遠(yuǎn)程連接：

自定義MBean - 編程方式連接

除了通過JConsole這類工具連接外，通過編程方式也是能夠通過JMX搞的。畢竟RMI協(xié)議用Java可以直接操作嘛：

@Test 
public void test1() throws Exception { 
    JMXServiceURL url = new JMXServiceURL("service:jmx:rmi:///jndi/rmi://127.0.0.1:9090/userXXX"); 
    JMXConnector conn = JMXConnectorFactory.connect(url, null); 
 
    UserMBean userMBean = JMX.newMBeanProxy(conn.getMBeanServerConnection(), new ObjectName("com.yourbatman:type=UserXXX"), UserMBean.class); 
    System.out.println("通過RMI協(xié)議拿到：" + userMBean); 
    System.out.println("user的名字：" + userMBean.getName()); 
 
    conn.close(); 
} 
 
通過RMI協(xié)議拿到：MBeanProxy(javax.management.remote.rmi.RMIConnector$RemoteMBeanServerConnection@706a04ae[com.yourbatman:type=UserXXX]) 
user的名字：null 

注意：執(zhí)行client前請確保Server端已啟動，否則會連接失敗!

自定義MBean - 遠(yuǎn)程連接(啟動參數(shù)方式)

對于已打好的Jar包/war包，不可能改其代碼再讓其支持JMX遠(yuǎn)程連接。這時，我們可以通過啟動參數(shù)方式來開啟遠(yuǎn)程連接。這些啟動參數(shù)一般放在命令行、環(huán)境變量里。

java  
 
-Djava.rmi.server.hostname=你的主機(jī) 
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=端口號 
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false 
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 
 
-jar xxx.jar 

總結(jié)

JMX是Java EE規(guī)范、JDK提供的一個小工具，使用起來不難但能量不小，推薦你可花點(diǎn)時間學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)、寫一寫、用一用以發(fā)揮效用，向高級進(jìn)階。

其實JMX并不“稀有”，它存在于很多流行軟件/中間件里：Kafka、Spring Boot、RocketMQ，以及Logback都可看到JMX的影子，實現(xiàn)了很好的功能。如：使用JMX(無需重啟)動態(tài)更改Logback的日志級別。

關(guān)于JMX的內(nèi)容，本文點(diǎn)到即止。若你在Spring/Spring Boot場景下開發(fā)，依托于Spring的抽象能力，“集成/使用”JMX將變得更加容易，期待你的探索，以后有機(jī)會我們再聊此專題。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「Java方向盤」