JPDA 概述

　　所有的程序员都会遇到 bug，对于运行态的错误，我们往往需要一些方法来观察和测试运行态中的环境。在 Java 程序中，最简单的，您是否尝试过使用 System.out.println() 来输出您的 Java 程序的执行中的各种变量状态来发现您的 Java 程序运行时的问题？这种方式方便易用，在一些简单的情况下能够解决您的问题，但是如果当您的程序运行在远程环境上，或者当前环境不允许控制台终端输出（比如，考虑一下虚拟机初始化之时），您无法获取终端输出的时候呢？或者，如果您根本无法本地修改运行您的程序？

　　无须担心，您可以通过很多的调试工具来帮助您解决这个问题，常见的 IDE 都附带一个非常直观简单的调试工具，比如 Eclipse（图 1）就提供一个功能非常全面，操作非常简单的调试器。

　　图 1. 使用 Eclipse 调试 Java 程序

　　其他的一些常见的 Java IDE，比如 Netbeans 和 IntelliJ 等等也都提供了类似的功能，您甚至能不用 IDE 提供的图形界面，使用 JDK 自带的 jdb 工具，以文本命令的形式来调试您的 Java 程序。这些形形色色的调试器都支持本地和远程的程序调试，那么它们是如何被开发的？它们之间存在着什么样的联系呢？我们不得不提及 Java 的调试体系—— JPDA 。

　　我们知道，Java 程序都是运行在 Java 虚拟机上的，我们要调试 Java 程序，事实上就需要向 Java 虚拟机请求当前运行态的状态，并对虚拟机发出一定的指令，设置一些回调等等，那么 Java 的调试体系，就是虚拟机的一整套用于调试的工具和接口。

　　对于 Java 虚拟机接口熟悉的人来说，您一定还记得 Java 提供了两个接口体系，JVMPI（Java Virtual Machine Profiler Interface）和 JVMDI（Java Virtual Machine Debug Interface），而它们，以及在 Java SE 5 中准备代替它们的 JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface），都是 Java 平台调试体系（Java Platform Debugger Architecture，JPDA）的重要组成部分。 Java SE 自 1.2.2 版就开始推出 Java 平台调试体系结构（JPDA）工具集，而从 JDK 1.3.x 开始，Java SDK 就提供了对 Java 平台调试体系结构的直接支持。顾名思义，这个体系为开发人员提供了一整套用于调试 Java 程序的 API，是一套用于开发 Java 调试工具的接口和协议。本质上说，它是我们通向虚拟机，考察虚拟机运行态的一个通道，一套工具。理解这一点对于学习 JPDA 非常重要。

　　换句话说，通过 JPDA 这套接口，我们就可以开发自己的调试工具。通过这些 JPDA 提供的接口和协议，调试器开发人员就能根据特定开发者的需求，扩展定制 Java 调试应用程序，开发出吸引开发人员使用的调试工具。前面我们提到的 IDE 调试工具都是基于 JPDA 体系开发的，区别仅仅在于它们可能提供了不同的图形界面、具有一些不同的自定义功能。另外，我们要注意的是，JPDA 是一套标准，任何的 JDK 实现都必须完成这个标准，因此，通过 JPDA 开发出来的调试工具先天具有跨平台、不依赖虚拟机实现、JDK 版本无关等移植优点，因此大部分的调试工具都是基于这个体系的。

　　JPDA 组成模块

　　JPDA 定义了一个完整独立的体系，它由三个相对独立的层次共同组成，而且规定了它们三者之间的交互方式，或者说定义了它们通信的接口。这三个层次由低到高分别是 Java 虚拟机工具接口（JVMTI），Java 调试线协议（JDWP）以及 Java 调试接口（JDI）。这三个模块把调试过程分解成几个很自然的概念：调试者（debugger）和被调试者（debuggee），以及他们中间的通信器。被调试者运行于我们想调试的 Java 虚拟机之上，它可以通过 JVMTI 这个标准接口，监控当前虚拟机的信息；调试者定义了用户可使用的调试接口，通过这些接口，用户可以对被调试虚拟机发送调试命令，同时调试者接受并显示调试结果。在调试者和被调试着之间，调试命令和调试结果，都是通过 JDWP 的通讯协议传输的。所有的命令被封装成 JDWP 命令包，通过传输层发送给被调试者，被调试者接收到 JDWP 命令包后，解析这个命令并转化为 JVMTI 的调用，在被调试者上运行。类似的，JVMTI 的运行结果，被格式化成 JDWP 数据包，发送给调试者并返回给 JDI 调用。而调试器开发人员就是通过 JDI 得到数据，发出指令。图 2 展示了这个过程：