JPDA 架构研究4 - JDWP的传输器

引入：
上一篇文章主要分析JDWP层传输的数据包的格式，这篇文章我们主要关注于JDWP层是如何传输的。

分析：
传输的具体实现是根据各个JVM自己实现，但是他们有个共同点就是都是用C/C++实现的，并且都实现了jdwpTransport.h (和上篇一样的这个文件）。实现根据我们的知识可以得知是以dll文件(或者Unix平台下是so文件）的形式存在。因为我们从前面了解到，JDWP层有Agent负责在数据包和JVMTI的函数调用之间转换，所以顺理成章知道，传输层的DLL文件也必定会有一个onload方法，并且让Agent启动时候调用的。

分析1：Agent如何访问VM环境呢？
答案是通过环境指针(environment pointer), 该指针会在onload()方法中返回给Agent.这个环境指针的定义如下：

struct _jdwpTransportEnv;

#ifdef __cplusplus
typedef _jdwpTransportEnv jdwpTransportEnv;

...
struct _jdwpTransportEnv {
const struct jdwpTransportNativeInterface_ *functions;

所以这里可以看出，环境指针本质就是拿到一组可以访问目标VM环境的native接口。

分析2：Agent启动时调用的onload()方法。
当Target VM加载了Agent之后，JDWP会根据参数去加载具体的JDWP的实现，Sun 的 JDK 在 Windows 提供 socket 和 share memory 两种传输方式，而在 Linux 上只有 socket 方式）。传输层实现的动态链接库实现必须暴露 jdwpTransport_OnLoad 接口，来对传输层初始化。
该方法签名如下：

JNIEXPORT jint JNICALL
jdwpTransport_OnLoad(JavaVM *jvm,
jdwpTransportCallback *callback,
jint version,
jdwpTransportEnv** env);

从这里可以看出_OnLoad方法需要下面几个入参：
jvm: 它让Agent通过GetJavaVM方法来获取JVM信息。
callback:它是一个函数表的指针，传输层用它来进行内存的分配与释放。
version:它让Agent获得期望的JDWPTRANSPORT的版本。
然后返回值就是在第四个参数中，它就是我们想要的环境指针。
如果传输层初始化成功，那么_OnLoad方法就会返回JNI_OK，否则会返回对应的错误码。

分析3：jdwpTransport支持的方法概览。
因为jdwpTransport需要维系着Debugger和Target VM之间的关系，所以它有许多方法。我们从几大类来看。

分类1：用于管理连接
管理连接的方法其主要作用是用于建立和关闭到Debugger的连接。
a. Attach.它主要用于关联到Debugger,建立到Debugger之间的可信链路.
步骤1：连接到指定的地址
步骤2：连接成功，则通过交换 ”JDWP-Handshake"来确保到Debugger的连接的确被建立。

/*  3 : Attach */
jdwpTransportError (JNICALL *Attach)(jdwpTransportEnv* env,
const char* address,
jlong attach_timeout,
jlong handshake_timeout);

从这里可以看出，除了环境指针外，它需要下面3个参数：
address: Debugger的地址和端口
attach_timeout:设置连接超时值，单位毫秒。如果设为0则说明永不超时。
handshake_timeout:设置握手超时值，单位毫秒。如果设为0则说明永不超时。

b.StartListening.它主要用于让传输器处于listen模式，这样它就可以监听来自Debugger的连接了。

/*  4: StartListening */
jdwpTransportError (JNICALL *StartListening)(jdwpTransportEnv* env,
const char* address,
char** actual_address);

除环境指针外，它还需要1个参数：
address:Debugger的地址和端口
actualAddress:返回值，返回传输器从address参数获得的真实字符串形式的地址。

c.StopListening.它主要用于让传输器离开listen模式，这样它就不再监听来自Debugger的连接了。

/*  5: StopListening */
jdwpTransportError (JNICALL *StopListening)(jdwpTransportEnv* env);

d.Accept.它主要用于建立来自Debugger的连接。

/*  6: Accept */
jdwpTransportError (JNICALL *Accept)(jdwpTransportEnv* env,
jlong accept_timeout,
jlong handshake_timeout);

e.IsOpen.它用于测试Debugger的连接是否开着。

/*  7: IsOpen */
jboolean (JNICALL *IsOpen)(jdwpTransportEnv* env);

f.Close.它用于关闭到Debugger的连接。

/*  8: Close */
jdwpTransportError (JNICALL *Close)(jdwpTransportEnv* env);

分类2：用于读来自Debugger的数据包和发送到Debugger的数据包。
a. ReadPacket. 它用于在连接开着的状态，从Debugger读取数据包。

/*  9: ReadPacket */
jdwpTransportError (JNICALL *ReadPacket)(jdwpTransportEnv* env,
jdwpPacket *pkt);

需要注意的是，该方法只对数据包做长度校验，而不做完整性校验。

b.WritePacket.它用于在连接开着的状态，往Debugger写数据包。

/*  10: Write Packet */
jdwpTransportError (JNICALL *WritePacket)(jdwpTransportEnv* env,
const jdwpPacket* pkt);

分类3：辅助功能。
a.GetLastError.它用于返回用字符串表示的上次错误。

/*  11:  GetLastError */
jdwpTransportError (JNICALL *GetLastError)(jdwpTransportEnv* env,
char** error);

b.GetCapabilities.它用于返回JDWP传输器所有支持的能力。

/*  2 : Get Capabilities */
jdwpTransportError (JNICALL *GetCapabilities)(jdwpTransportEnv* env,
JDWPTransportCapabilities *capabilities_ptr);

能力的启用和禁用是通过一组位图位来标示的。

整个传输器的架构如下：