Attach是什么

在讲这个之前，我们先来点大家都知道的东西，当我们感觉线程一直卡在某个地方，想知道卡在哪里，首先想到的是进行线程dump，而常用的命令是jstack ，我们就可以看到如下线程栈了

大家是否注意过上面圈起来的两个线程，”Attach Listener”和“Signal Dispatcher”，这两个线程是我们这次要讲的Attach机制的关键，先偷偷告诉各位，其实Attach Listener这个线程在jvm起来的时候可能并没有的，后面会细说。

那Attach机制是什么？说简单点就是jvm提供一种jvm进程间通信的能力，能让一个进程传命令给另外一个进程，并让它执行内部的一些操作，比如说我们为了让另外一个jvm进程把线程dump出来，那么我们跑了一个jstack的进程，然后传了个pid的参数，告诉它要哪个进程进行线程dump，既然是两个进程，那肯定涉及到进程间通信，以及传输协议的定义，比如要执行什么操作，传了什么参数等

Attach能做些什么

总结起来说，比如内存dump，线程dump，类信息统计(比如加载的类及大小以及实例个数等)，动态加载agent(使用过btrace的应该不陌生)，动态设置vm flag(但是并不是所有的flag都可以设置的，因为有些flag是在jvm启动过程中使用的，是一次性的)，打印vm flag，获取系统属性等，这些对应的源码(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 }
};

后面是命令对应的处理函数。

Attach在jvm里如何实现的

Attach Listener线程的创建

前面也提到了，jvm在启动过程中可能并没有启动Attach Listener这个线程，可以通过jvm参数来启动，代码（Threads::create_vm）如下：

  if (!DisableAttachMechanism) {
    if (StartAttachListener || AttachListener::init_at_startup()) {
      AttachListener::init();
    }
  }
bool AttachListener::init_at_startup() {
  if (ReduceSignalUsage) {
    return true;
  } else {
    return false;
  }
}

其中DisableAttachMechanism，StartAttachListener ，ReduceSignalUsage均默认是false(globals.hpp)

product(bool, DisableAttachMechanism, false,                              \
         "Disable mechanism that allows tools to Attach to this VM”)   
product(bool, StartAttachListener, false,                                 \
          "Always start Attach Listener at VM startup")  
product(bool, ReduceSignalUsage, false,                                   \
          "Reduce the use of OS signals in Java and/or the VM”)

因此AttachListener::init()并不会被执行，而Attach Listener线程正是在此方法里创建的

既然在启动的时候不会创建这个线程，那么我们在上面看到的那个线程是怎么创建的呢，这个就要关注另外一个线程“Signal Dispatcher”了，顾名思义是处理信号的，这个线程是在jvm启动的时候就会创建的，具体代码就不说了。

下面以jstack的实现来说明触发Attach这一机制进行的过程，jstack命令的实现其实是一个叫做JStack.java的类，查看jstack代码后会走到下面的方法里

请注意VirtualMachine.Attach(pid);这行代码，触发Attach pid的关键，如果是在linux下会走到下面的构造函数

这里要解释下代码了，首先看到调用了createAttachFile方法在目标进程的cwd目录下创建了一个文件/proc//cwd/.Attach_pid，这个在后面的信号处理过程中会取出来做判断(为了安全)，另外我们知道在linux下线程是用进程实现的，在jvm启动过程中会创建很多线程，比如我们上面的信号线程，也就是会看到很多的pid(应该是LWP)，那么如何找到这个信号处理线程呢，从上面实现来看是找到我们传进去的pid的父进程，然后给它的所有子进程都发送一个SIGQUIT信号，而jvm里除了信号线程，其他线程都设置了对此信号的屏蔽，因此收不到该信号，于是该信号就传给了“Signal Dispatcher”，在传完之后作轮询等待看目标进程是否创建了某个文件，AttachTimeout默认超时时间是5000ms，可通过设置系统变量sun.tools.Attach.AttachTimeout来指定，下面是Signal Dispatcher线程的entry实现

当信号是SIGBREAK(在jvm里做了#define，其实就是SIGQUIT)的时候，就会触发
AttachListener::is_init_trigger()的执行

一开始会判断当前进程目录下是否有个.Attach_pid文件（前面提到了），如果没有就会在/tmp下创建一个/tmp/.Attach_pid，当那个文件的uid和自己的uid是一致的情况下（为了安全）再调用init方法

此时水落石出了，看到创建了一个线程，并且取名为Attach Listener。再看看其子类LinuxAttachListener的init方法

看到其创建了一个监听套接字，并创建了一个文件/tmp/.java_pid，这个文件就是客户端之前一直在轮询等待的文件，随着这个文件的生成，意味着Attach的过程圆满结束了。

Attach listener接收请求

看看它的entry实现Attach_listener_thread_entry

从代码来看就是从队列里不断取AttachOperation，然后找到请求命令对应的方法进行执行，比如我们一开始说的jstack命令，找到 { “threaddump”, thread_dump }的映射关系，然后执行thread_dump方法

再来看看其要调用的AttachListener::dequeue()，

AttachOperation* AttachListener::dequeue() {
  JavaThread* thread = JavaThread::current();
  ThreadBlockInVM tbivm(thread);

  thread->set_suspend_equivalent();
  // cleared by handle_special_suspend_equivalent_condition() or
  // java_suspend_self() via check_and_wait_while_suspended()

  AttachOperation* op = LinuxAttachListener::dequeue();

  // were we externally suspended while we were waiting?
  thread->check_and_wait_while_suspended();

  return op;
}

最终调用的是LinuxAttachListener::dequeue()，