Java可执行命令详解之jdb

1️⃣ 概念
2️⃣ 优势和缺点
3️⃣ 使用
- 3.1 语法格式
- - 3.1.1 参数：-sourcepath < path>
  - 3.1.2 指令：run [class [args]]
  - 3.1.3 指令：print < expr>
  - 3.1.4 指令：stop at< class>:< line>
  - 3.1.5 指令：watch [access|all] < class id>.< field name>
  - 3.1.6 指令：step
4️⃣ 应用场景
5️⃣ 注意事项
6️⃣ 扩展：现在流行的调试工具
🌾 总结

在这里插入图片描述

1️⃣ 概念

jdb 是Java开发工具中的一部分，是一个用于调试Java程序的命令行工具。它由Sun Microsystems (现在是Oracle Corporation) 开发，并随JDK（Java Development Kit）一同提供。jdb 旨在提供一个交互式的调试环境，以帮助开发者诊断和修复Java应用程序中的错误。

jdb 提供了一个类似于传统命令行调试器的界面，可以在运行 Java 程序时暂停程序的执行，并允许开发者使用各种调试功能，例如设置断点、查看变量和堆栈信息、执行单步调试、监视变量值等。

其主要作用是帮助开发者定位和解决Java程序中的错误和异常。通过使用 jdb 调试器，开发者可以逐行检查代码、观察变量的值和状态，并在运行时动态地修改和测试代码逻辑。

jdb 是通过使用 Java 虚拟机自身提供的调试接口（JVMTI）来实现的。JVMTI 允许外部工具与正在运行的 Java 程序进行交互，并提供了访问程序状态和控制程序执行的能力，这使得 jdb 可以在程序运行时获取和修改程序的状态。

2️⃣ 优势和缺点

优点：

强大的调试功能：jdb 提供了丰富的调试功能，使得开发者能够更深入地理解和追踪程序的执行过程；
命令行界面：命令行界面提供了更快速和高效的调试体验，并且可以在不同的操作系统上使用。

缺点：

学习曲线较陡峭：与一些集成开发环境（IDE）相比，jdb 的命令行界面可能对于初学者来说有一定的学习曲线；
依赖控制台：由于 jdb 是一个命令行工具，它需要运行在支持终端或命令行界面的操作系统上。它可能不适用于所有的场景，特别是在没有命令行界面访问权限的远程服务器上。

3️⃣ 使用

3.1 语法格式

jdb 的使用语法如下所示：

jdb [options] <class> [arguments]

其中：

options：可选的调试器参数；
<class>：要调试的Java类的名称；
arguments：传递给主程序的参数。

jdb 命令支持一些可选参数来控制调试过程。汇总全部的可选参数如下表：

参数	作用
`-sourcepath <由 ";"分隔的目录>`	要在其中查找源文件的目录
`-attach <address>`	使用标准连接器附加到指定地址处正在运行的 VM
`-listen <address>`	等待正在运行的 VM 使用标准连接器在指定地址处连接
`-listenany`	等待正在运行的 VM 使用标准连接器在任何可用地址处连接
`-launch`	立即启动 VM 而不是等待 ‘run’ 命令
`-listconnectors`	列出此 VM 中的可用连接器
`-connect <connector-name>:<name1>=<value1>,...`	使用所列参数值通过指定的连接器连接到目标 VM
`-dbgtrace [flags]`	输出信息供调试jdb
`-tclient`	在 HotSpot™ 客户机编译器中运行应用程序
`-tserver`	在 HotSpot™ 服务器编译器中运行应用程序

使用jdb命令和参数之后，就会进入调试行，此时就可以开始调试过程。而在调试行可操作的命令汇总如下表：

指令	作用
`connectors`	列出此 VM 中可用的连接器和传输
`run [class [args]]`	开始执行应用程序的主类
-	-
`threads [threadgroup]`	列出线程
`thread <thread id>`	设置默认线程
`suspend [thread id(s)]`	挂起线程 (默认值: all)
`resume [thread id(s)]`	恢复线程 (默认值: all)
`where [<thread id> \| all]`	转储线程的堆栈
`wherei [<thread id> \| all]`	转储线程的堆栈, 以及 pc 信息
`up [n frames]`	上移线程的堆栈
`down [n frames]`	下移线程的堆栈
`kill <thread id> <expr>`	终止具有给定的异常错误对象的线程
`interrupt <thread id>`	中断线程
-	-
`print <expr>`	输出表达式的值
`dump <expr>`	输出所有对象信息
`eval <expr>`	对表达式求值 (与 print 相同)
`set <lvalue> = <expr>`	向字段/变量/数组元素分配新值
`locals`	输出当前堆栈帧中的所有本地变量
-	-
`classes`	列出当前已知的类
`class <class id>`	显示已命名类的详细资料
`methods <class id>`	列出类的方法
`fields <class id>`	列出类的字段
-	-
`threadgroups`	列出线程组
`threadgroup <name>`	设置当前线程组
-	-
`stop in <class id>.<method>[(argument_type,...)]`	在方法中设置断点
`stop at <class id>:<line>`	在行中设置断点
`clear <class id>.<method>[(argument_type,...)]`	清除方法中的断点
`clear <class id>:<line>`	清除行中的断点
`clear`	列出断点
`catch [uncaught\|caught\|all] <class id>\|<class pattern>`	出现指定的异常错误时中断
`ignore [uncaught\|caught\|all] <class id>\|<class pattern>`	对于指定的异常错误, 取消 ‘catch’
`watch [access\|all] <class id>.<field name>`	监视对字段的访问/修改
`unwatch [access\|all] <class id>.<field name>`	停止监视对字段的访问/修改
`trace [go] methods [thread]`	跟踪方法进入和退出。除非指定 ‘go’, 否则挂起所有线程
`trace [go] method exit \| exits [thread]`	跟踪当前方法的退出, 或者所有方法的退出。除非指定 ‘go’, 否则挂起所有线程
`untrace [methods]`	停止跟踪方法进入和/或退出
`step`	执行当前行
`step up`	一直执行, 直到当前方法返回到其调用方
`stepi`	执行当前指令下一步。步进一行 (步过调用)
`cont`	从断点处继续执行
-	-
`list [line number\|method]`	输出源代码
`use (或 sourcepath) [source file path]`	显示或更改源路径
`exclude [<class pattern>, ... \| "none"]`	对于指定的类, 不报告步骤或方法事件
`classpath`	从目标 VM 输出类路径信息
-	-
`monitor <command>`	每次程序停止时执行命令
`monitor`	列出监视器
`unmonitor <monitor#>`	删除监视器
`read <filename>`	读取并执行命令文件
-	-
`lock <expr>`	输出对象的锁信息
`threadlocks [thread id]`	输出线程的锁信息
-	-
`pop`	通过当前帧出栈, 且包含当前帧
`reenter`	与 pop 相同, 但重新进入当前帧
`redefine <class id> <class file name>`	重新定义类的代码
-	-
`disablegc <expr>`	禁止对象的垃圾收集
`enablegc <expr>`	允许对象的垃圾收集
-	-
`!!`	重复执行最后一个命令
`<n> <command>`	将命令重复执行 n 次
`# <command>`	放弃 (无操作)
`help (或 ?)`	列出命令
`version`	输出版本信息
`exit (或 quit)`	退出调试器

上面表格汇总了jdb的调试模式中，所有一共近60个调试命令，读者可以根据自己的需求参照表格选择所需指令。下是主要介绍一些常用的 jdb 可选参数或指令：

-sourcepath <path>：指定源代码路径；
run [class [args]]：开始执行应用程序的主类；
print <expr>：打印表达式的值；
stop at<class>:<line>：在指定的源代码位置设置断点；
watch [access|all] <class id>.<field name>：监视指定变量的值；
step：执行单步调试。

3.1.1 参数：-sourcepath < path>

jdb -sourcepath <path> 命令用于指定源代码的路径，这对于在调试过程中查看源代码非常有用。以下是一个演示：

假设有一个名为 MyApp 的Java应用程序，并且源代码位于 /path/to/source 目录下。我们希望在调试期间能够访问到正确的源代码。在这种情况下，我们可以使用以下命令来启动 jdb 并设置源代码路径：

jdb -sourcepath /path/to/source MyApp

运行该命令后，jdb 将启动并等待连接到 MyApp 应用程序进程。此时，如果在应用程序中设置了断点，jdb 将暂停应用程序的执行，并允许您逐步调试代码。使用 -sourcepath 选项后，可以使用 list 命令查看当前断点所在位置的源代码，从而更容易地理解正在调试的代码。

3.1.2 指令：run [class [args]]

当使用 jdb 的 run [class [args]] 指令时，可以运行 Java 应用程序进行调试。以下是一个案例演示：

使用 jdb 运行应用程序，可按照以下步骤操作：

在命令行中输入命令来启动 jdb 调试器：
```
jdb
```
在 jdb 命令提示符下，使用 run 命令并指定要运行的类名和参数（可选）：
```
run MyApp
```
如果应用程序需要命令行参数，可以在 run 命令后添加它们：
```
run MyApp arg1 arg2
```
jdb 将尝试加载并运行指定的类。如果成功，它将开始执行应用程序。
应用程序开始执行时，jdb 将以调试模式暂停应用程序的执行，并返回到 jdb 的命令提示符。这意味着我们可以开始在代码中设置断点、查看变量值，并进行其他调试操作。

需要注意确保已经编译并生成了可调试的 Java 类文件，才能进行运行和调试。

3.1.3 指令：print < expr>

当使用 jdb 的 print <expr> 指令时，可以在调试过程中打印表达式的值。以下是一个案例演示：

假设正在调试一个 Java 应用程序，下面是一个简单的 Java 类：

public class MyApp {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 10;
        int y = 5;
        int sum = x + y;

        System.out.println("Sum: " + sum);
        System.out.println("Product: " + multiply(x, y));
    }

    public static int multiply(int a, int b) {
        return a * b;
    }
}

现在，我们在 jdb 中设置断点，并使用 print 命令来查看变量的值：

在命令行中输入以下命令来启动 jdb 调试器并指定要调试的类：
```
jdb MyApp
```
使用 stop at 命令设置断点，例如在 multiply 方法内的第一行：
```
stop at MyApp.multiply:3
```
使用 run 命令启动应用程序：
```
run
```
当应用程序执行到断点处时，jdb 将暂停应用程序的执行。
现在，可以使用 print 命令来打印表达式的值。例如，要打印变量 x 和 y 的值：
```
print x
print y
```
jdb 将在命令行中显示变量的值。
还可以在 print 命令中使用表达式。例如，要打印 x 和 y 的和以及调用 multiply 方法的返回值：
```
print x + y
print multiply(x, y)
```
jdb 将计算并打印表达式的结果。
在完成调试操作后，可以使用 cont 命令继续执行应用程序。

这个案例演示了如何在 jdb 中使用 print 命令来查看变量和表达式的值。注意，在每个断点处，变量的作用域是可见的。

3.1.4 指令：stop at< class>:< line>

当使用 jdb 的 stop at <class>:<line> 指令时，可以在指定的类和行号上设置断点。以下是一个案例演示：

同样使用上边案例的 MyApp Java类来演示在特定类和行号上设置断点以进行调试。

在命令行中输入以下命令来启动 jdb 调试器并指定要调试的类：
```
jdb MyApp
```
在 jdb 提示符下，使用 stop at 命令来设置断点。例如，设置在 main 方法内的第 6 行处：
```
stop at MyApp:6
```
这将在指定的类和行号上设置一个断点。
使用 run 命令启动应用程序：
```
run
```
应用程序将开始执行，并在达到断点位置时暂停。
当应用程序暂停时，可以查看变量的值、执行其他调试操作以及逐行调试。

注意，jdb 默认情况下会在应用程序开始执行后立即停止。因此需要在应用程序达到断点之前设置断点。

3.1.5 指令：watch [access|all] < class id>.< field name>

当使用 jdb 的 watch [access|all] <class id>.<field name> 指令时，可以设置监视点以在字段访问时触发暂停。以下是一个案例演示：

假设有一个 MyClass 的Java类，其中包含一个实例字段 count，现在希望在每次修改 count 字段值时暂停并进行调试。下面是一个简单的示例：

public class MyClass {
    private int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass();
        obj.increment();
        System.out.println("Count: " + obj.getCount());
    }
}

现在，让我们在 jdb 中设置监视点并进行调试：

在命令行中输入以下命令来启动 jdb 调试器并指定要调试的类：
```
jdb MyClass
```
在 jdb 提示符下，使用 stop in 命令设置断点，例如在 increment 方法内的第一行：
```
stop in MyClass.increment:1
```
使用 run 命令启动应用程序：
```
run
```
应用程序将开始执行，并在达到断点位置时暂停。
当应用程序暂停时，可以使用 watch 命令设置监视点。例如，设置对 count 字段的访问进行监视：
```
watch access MyClass.count
```
此命令将在字段访问时触发暂停。

如果希望在字段读取或写入时都触发暂停，可以使用 watch all 命令：
```
watch all MyClass.count
```
在监视点设置后，当应用程序访问或修改 count 字段时，jdb 将暂停，并返回到 jdb 的命令提示符以供进一步调试。

需要注意监视点只能设置在可调试的字段上，并且只在第一个访问或修改操作发生时触发暂停。

3.1.6 指令：step

当使用 jdb 的 step 指令时，可以逐语句执行代码并进入方法调用。以下是一个案例演示：

现在有一个 MyClass 的Java类，其中包含一个方法调用链，我们希望在每个方法调用和逐语句执行代码时进行调试。下面是一个简单的示例：

public class MyClass {
    public void methodA() {
        System.out.println("Inside methodA");
        methodB();
    }

    public void methodB() {
        System.out.println("Inside methodB");
        methodC();
    }

    public void methodC() {
        System.out.println("Inside methodC");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj = new MyClass();
        obj.methodA();
    }
}

在命令行中输入以下命令来启动 jdb 调试器并指定要调试的类：
```
jdb MyClass
```
在 jdb 提示符下，使用 stop in 命令设置断点，例如，在 methodA 方法内的第一行：
```
stop in MyClass.methodA:1
```
使用 run 命令启动应用程序：
```
run
```
应用程序将开始执行，并在达到断点位置时暂停。
当应用程序暂停时，您可以使用 step 命令逐语句执行代码。键入以下命令并按回车键：
```
step
```
这将执行当前行，并逐语句地执行代码。
可以重复使用 step 命令，每次执行一行代码并进入方法调用，直到代码执行完成或到达断点。

step 命令会进入所有方法调用，因此可能需要多次执行该命令来查看每个方法的执行。

4️⃣ 应用场景

jdb 在以下情况下特别有用:

错误排查：当程序出现错误、崩溃或异常时，可以使用 jdb 来分析问题并找到修复代码的位置；
代码调试：可以在程序执行的不同位置设置断点，逐行调试以便观察代码行为和验证逻辑；
性能调优：可以使用 jdb 来检测程序中的性能瓶颈，分析 CPU 和内存使用情况，并找到优化的机会。

5️⃣ 注意事项

在使用 jdb 进行调试时，请注意以下几点：

确保使用 -g 选项对源代码进行编译，以便在调试器中能够正确地查看变量和源代码；
仔细阅读 jdb 的文档，并了解每个命令和选项的作用；
使用合适的断点，以避免存在太多或不必要的断点；
在调试期间，观察变量的值及其对程序行为的影响；
避免在生产环境中使用 jdb 调试，应将其限制在开发和测试环境中使用。

6️⃣ 扩展：现在流行的调试工具

在Java开发领域，有许多流行的代码调试工具可供选择，尤其是现在的IDE软件基本都集成了更加直观的图形化调试工具，这也使得本文介绍的传统的命令行调试方式，因其比较繁多及复杂的指令格式逐渐被大众开发者所遗忘或摒弃。以下是一些目前广泛使用的Java代码调试工具：

IntelliJ IDEA：IntelliJ IDEA是一个很流行的Java IDE，也提供了高级的调试功能。它支持断点调试、条件断点、表达式求值和远程调试等功能，并具有用户友好的界面；
Eclipse：Eclipse是一个强大的Java集成开发环境（IDE），具有内置的调试功能。它提供了逐行调试、断点设置、变量监视和堆栈跟踪等实用特性；
NetBeans：NetBeans是一款免费的开源Java IDE，内置了强大的调试功能。它支持基本调试操作，如断点设置、单步执行和变量监视，同时还提供了高级功能，如异常捕获和线程调试；
jdb：在本文我们已经详细介绍了jdb，这是Java自带的命令行调试器，适用于那些更喜欢命令行界面和脚本化操作的开发者。

这些是当前流行的Java代码调试工具，每个工具都有其特定的优点，并适用于不同类型的项目和开发需求。选择适合自己的工具取决于个人偏好、项目要求和团队协作等因素。建议根据自身的需求，尝试并选择最适合您的Java代码调试工具。