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Java管理扩展指南之MBean简介

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Java 深度学习

译文链接：http://www.codeceo.com/article/java-mbean.html
英文原文：Lesson: Introducing MBeans
翻译作者：码农网 – 苏文鹏

2 MBean简介

2.1. MBeans简要介绍

本课程介绍JMX API的基本概念，它被称之为被管理的bean，或者MBean。

MBean是一个被管理的Java对象，就像Javabean组件一样，但是它遵从JMX规范的设计模式。MBean可以表示设备、应用或者任何需要被管理的资源。MBeans暴露如下管理接口：

一组可读和可写属性，或者两者兼而有之。
一组调用方法。
自我描述。

在MBean实例的生命周期中，管理接口都不会发生变化。MBeans可以在某种预定义的事件发生时发送通知。

JMX规范定义了五种MBean：

标准MBeans
动态MBeans
开放MBeans
模型MBeans
MXBeans

本系列的例子主要介绍最简单的MBeans类型-标准MBeans和MXBeans。

2.2. 标准MBeans

本章主要介绍标准MBean的简单例子。

标准MBean通过编写SomethingMBean的java接口进行定义，然后定义一个Java类Something实现接口SomethingMBean。SomethingMBean中的方法用于定义属性和操作。默认情况下，每个方法都会定义一个操作。属性和操作都是满足特定设计模式的java类方法。标准MBean由MBean接口和一个实现类组成。MBean接口的方法列出所有暴露的属性和操作。实现类实现MBean接口以此提供管理资源功能。

下面的章节介绍标准MBean的例子和一个简单的JMX代理管理MBean。

2.2.1. MBean接口

MBean接口HelloMBean，如下：

package com.example; 

public interface HelloMBean { 

    public void sayHello(); 
    public int add(int x, int y); 

    public String getName(); 

    public int getCacheSize(); 
    public void setCacheSize(int size); 
}

按照约定，MBean接口的名称由其实现类名+MBean后缀组成。在本例中，MBean接口类为HelloMBean，Hello类实现该接口。

根据JMX规范，MBean接口由属性（可读getter方法或者可写setter方法）和操作（暴露的方法）组成。HelloMBean接口定义了两种方法：add()和sayHello()。

HelloMBean定义两个属性:Name是只读的（getter方法）String属性，CacheSize是可读且可写的（getter和setter）int属性。Getter和setter方法允许管理程序访问并改变属性的值。在JMX规范中，getter方法是以get开头并且不能返回void的任何public方法。getter方法允许管理程序读取属性的值。Setter方法是以set开头并且接收一个参数的任何public方法。setter方法允许管理程序修改属性的值。

这些操作和属性在MBean实现中展示。

2.2.2. MBean实现

Hello类试下HelloMBean接口如下：

package com.example; 

public class Hello ... 
    implements HelloMBean { 
    public void sayHello() { 
        System.out.println("hello, world"); 
    } 

    public int add(int x, int y) { 
        return x + y; 
    } 

    public String getName() { 
        return this.name; 
    }  

    public int getCacheSize() { 
        return this.cacheSize; 
    } 

    public synchronized void setCacheSize(int size) {
        ...        this.cacheSize = size; 
        System.out.println("Cache size now " + this.cacheSize); 
    } 
    ...    private final String name = "Reginald"; 
    private int cacheSize = DEFAULT_CACHE_SIZE; 
    private static final int 
        DEFAULT_CACHE_SIZE = 200; 
}

Hello类实现HelloMBean。sayHello()和add()操作很简单，实际操作可以可繁可简，依操作简繁而异。

同时，Hello定义了获取Name属性的getter方法和读写CacheSize属性的getter和setter方法。本例中，Name属性不会改变。然而，在实际场景中，该属性随着资源的运行，依然可以改变。例如，这个属性值可以代表运行时间或者内存占用。这里，该属性值为Reginald。
调用setCacheSize 方法使你可以修改CacheSize 的值（初始值为200）。真实场景中，改变CacheSize属性值需要其他操作同时执行，例如申请、释放内存。本例仅打印该值以确保其已经改变。然而，更复杂的操作绝不仅仅调用println()。

HelloMBean接口和其实现类Hello定义之后，便可以使用它们管理资源了，如下节所示。

2.2.3. 创建JMX代理管理资源

资源通过MBean装配后，资源的管理可以通过JMX代理执行。

JMX代理的核心组件时MBean Server。MBean server是用于MBean进行注册的对象管理服务器，包括一系列的管理MBeans的服务。查看MBeanServer的API文档了解MBean server实现详情。

Main class实现了一个基本的JMX代理。

package com.example; 

import java.lang.management.*; 
import javax.management.*; 

public class Main { 

    public static void main(String[] args) 
        throws Exception { 

        MBeanServer mbs = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(); 
        ObjectName name = new ObjectName("com.example:type=Hello"); 
        Hello mbean = new Hello(); 
        mbs.registerMBean(mbean, name); 

        ...

        System.out.println("Waiting forever..."); 
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE); 
    } 
}

JMX代理类Main首先获取MBean server，MBean server通过调用 java.lang.management.ManagementFactory类的getPlatformMBeanServer()方法进行初始化。如果平台之前没有创建MBean server，getPlatformMBeanServer会自动调用JMX方法MBeanServerFactory.createMBeanServer()创建MBean server。Main中MBeanServer的实例名为mbs。

然后，Main类为MBean实例定义一个对象名（ObjectName）。每个JMX MBean必须有一个对象名。对象名是JMX类ObjectName的实例，必须满足JMX规范的语法。即对象名必须包含一个域domain和一系列的key-value属性值。Main中定义的对象名中，域domain是com.example（也就是MBean所在的包名）。同时，key-value属性值声明该对象名额属性type值为Hello。

接下来创建Hello对象的实例mbean，该对象注册到MBean server实例mbs中，注册需传递mbean和对象名，注册方法是MBeanServer.registerMBean()。

Hello MBean注册到MBean server后，Main就只需等待Hello执行管理操作。本例中，这些管理操作时调用sayHell()和add()，获取和设置属性值。

2.2.4. 运行标准MBean实例

完成例子中的各类后，你现在可以运行本例子。本例使用JConsole与MBean进行交互。

要运行本例，执行以下步骤：

a)保存jmx_examples.zip到你的工作目录。

b)在终端窗口中通过如下命令解压压缩包。

unzip jmx_examples.zip

c)在工作目录中编译java类。

javac com/example/*.java

d)如果你使用JDK6及其以上，使用如下命令启动：

java com.example.Main

如果你运行低于JDK6以下的版本，你需要添加额外的启动参数来暴露管理和监控接口。

java -Dcom.sun.management.jmxremote example.Main

Main类会打印信息以确认其运行。

e)在本机另一个终端中启动JConsole。

jconsole

新建连接对话框会展现可连接的、处于运行中的JMX代理列表。

f)在新建连接对话框中，选择com.example.Main并连接。一组当前平台的活动便会展现出来。

g)点击MBean标签。该标签展示所有注册到MBean server的MBean。

h)在左侧边栏，展开MBean树形结构的com.example节点。你会看到例子中的Hello。如果点击Hello，你可以看到它暴露的属性和方法。

i)展开MBean树形结构中Hello中的属性。你会看到Hello类定义的MBean属性。

j)更改CacheSize属性值为150。在启动Main程序的终端窗口中，会提示该属性的值已经发生变化。

k)展开MBean属性结构中Hello中的方法。你将可以看到sayHello和add方法。

l)通过点击sayHello按钮调用sayHello操作。JConsole对话框将会提示你方法调用成功。Main启动的终端窗口将会显示“hello, world”。

m)点击add方法的按钮，输入两个整形参数。JConsole的对话框将会给出结果。

n)通过点击“连接”->“退出”关闭JConsole。

2.3. MXBean

本节介绍特殊的MBean，也称之为MXBean。

MXBean是一种引用预定义数据类型的MBean。通过这种方式，您可以确保任何客户机（包括远程客户机）都可以使用您的MBean，而不需要客户机访问代表MBean类型的特定的类。MXBean提供一种方便的方法来绑定数据，而不需要客户端进行特殊的绑定操作。

类似于标准MBean，MXBean定义一个名为SomethingMXBeans的java接口和一个java类实现。然而，不同于标准MBans，MXBeans不需要java实现类必须名为Something。每个接口中的方法定义属性或者操作。@MXBean注解可以用于注解Java接口，这样接口的名称就不必以MXBean为结尾了。

MXBeans包含于J2SE 5.0版本的java.lang.management包中。然而，除了java.lang.management中定义的一组标准MXBeans，使用者可以定义自己的MXBeans。

MXBeans的主要思想是：MXBean接口java.lang.management.MemoryMBean 中引用的诸如java.lang.managementMemoryUsage类型，该类型映射一组称之为开放类型（定义为javax.management.openbean包中）的类型。映射的具体规则详见MXBean规范。然而，对于简单的诸如int、String类型的映射规则保持不变，而对于复杂类型MemoryUsage则映射为基本类型CompositeDataSupport。

MXBean的例子由如下文件构成，你可以在jmx_examples.zip中找到。

QueueSampler定义MXBean接口
实现上面接口的QueueSampler类
MXBean 接口的getQueueSample方法返回类型QueueSample类
Main类，程序启动类

MXBean例子上述这些类实现如下动作：

定义简单的MXBean，管理Queue<String>类型的资源
定义getter方法：getQueueSample返回Queue的快照QueueSample类，该类将如下类绑定在一起。

快照时间
队列queue大小
特定时间队列queue的头部

将MXBean注册到MBean server

2.3.1. MXBean接口

如下代码展示示例QueueSamplerMXBean的MXBean接口：

package com.example; 

public interface QueueSamplerMXBean { 
    public QueueSample getQueueSample(); 
    public void clearQueue(); 
}

注意，你声明一个MXBean接口的方式与声明标准MBean接口的方式完全相同。QueueSamplerMXBean接口定义getter方法：getQueueSample和操作clearQueue。

2.3.2. 定义MXBean操作

QueueSampler例子中定义的MXBean操作如下：

package com.example; 

import java.util.Date; 
import java.util.Queue; 

public class QueueSampler 
                implements QueueSamplerMXBean { 

    private Queue<String> queue; 

    public QueueSampler (Queue<String> queue) { 
        this.queue = queue; 
    } 

    public QueueSample getQueueSample() { 
        synchronized (queue) { 
            return new QueueSample(new Date(), 
                           queue.size(), queue.peek()); 
        } 
    } 

    public void clearQueue() { 
        synchronized (queue) { 
            queue.clear(); 
        } 
    } 
}

QueueSampler实现MXBean接口中定义的getter方法getQueueSampler和clearQueue操作。getQueueSample操作返回QueueSample类的实例，该实例由java.util.Queue的peek方法和size方法和java.util.Data实例构造而成。

2.3.3. 定义MXBean接口返回的Java类型

QueueSampler 返回QueueSample类型的实例，代码如下：

package com.example; 

import java.beans.ConstructorProperties; 
import java.util.Date; 

public class QueueSample { 

    private final Date date; 
    private final int size; 
    private final String head; 

    @ConstructorProperties({"date", "size", "head"}) 
    public QueueSample(Date date, int size, 
                        String head) { 
        this.date = date; 
        this.size = size; 
        this.head = head; 
    } 

    public Date getDate() { 
        return date; 
    } 

    public int getSize() { 
        return size; 
    } 

    public String getHead() { 
        return head; 
    } 
}

在QueueSample类中，MXBean框架调用QueueSample中所有的getter 方法将自己转化为CompositeDate类型的实例，同时使用@ConstructorProperities注解从CompositeData实例转化为QueueSample实例。

2.3.4. 在MBean server中创建并注册MXBean

截至目前，已经定义如下内容：一个MXBean接口和它的实现类，以及实现类的返回类型。然后，MXBean必须在MXBean server进行注册。这些操作同样由标准MBean中的Main启动JMX代理，只不过相关的代码在标准MBean章节中没有介绍。

package com.example; 

import java.lang.management.ManagementFactory; 
import java.util.Queue; 
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 
import javax.management.MBeanServer; 
import javax.management.ObjectName; 

public class Main { 

    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        MBeanServer mbs = 
            ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(); 

        ...  
        ObjectName mxbeanName = new ObjectName("com.example:type=QueueSampler");        Queue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(10);
        queue.add("Request-1");
        queue.add("Request-2");
        queue.add("Request-3");        QueueSampler mxbean = new QueueSampler(queue);

        mbs.registerMBean(mxbean, mxbeanName);        System.out.println("Waiting..."); 
        Thread.sleep(Long.MAX_VALUE); 
    } 
}

Main执行如下操作：

获得MBean server平台。
为MXBean：QueueSampler创建对象名。
为MXBean：QueueSampler创建一个Queue的实例。
将Queue的实例传递给QueueSampler。
将MXBean注册到MXBean server中。

2.3.5. 运行MXBean实例

MXBean实例详见jmx_examples.zip。本例需要Java SE 6版本以上。运行步骤如下：

a)保存jmx_examples.zip到工作目录。

b)在终端窗口中解压压缩包。

Unzip jmx_exampless.zip

c)在工作目录中编译Java代码。

Javac com/example/*.java

d)启动Main应用。终端会打印提示信息。

Java com.example.Main

e)在本机不同的窗口中启动JConsole。在新建连接对话框中，展示当前可连接的JMX代理列表。

Jconsole

f)在新建连接对话框中，选择com.example.Main并点击连接按钮。当前平台的活动会展示出来。

g)点击MBean标签。该标签展示当前注册到MBean server的MBeans。

h)在左侧框架中，展开MBean树形结构中的com.example节点。你将可以看到QueueSampler。如果你点击QueueSampler，你将看到暴露出来的属性和方法。

i)展开属性节点。你可以看到QueueSample属性出现在右侧标签中，其值为javax.management.openmbean.CompositeDataSupport。

j)双击CompositeDataSupport。你可以看到QueueSample中date、head和size属性（MXBean框架将QueueSample实例转换为ComositeData）。如果将QueueSampler定义为标准的MBean而不是MXBean，JConsole就不会发现QueueSample类，因为它不会在它的类路径中。如果QueueSampler是一个标准的MBean，在访问QueueSample属性值时，您将收到一个ClassNotFoundException消息。通过JConsole等通用JMX客户机连接到JMX代理时，QueueSampler演示了使用mxbean的有用性。

k)展开操作节点。可以看到clearQueue操作的按钮。

l)点击clearQueue按钮。窗口会提示clearQueue方法被调用。

m)再次展开属性节点，双击CompositeDataSupport，head和sie的值将被重置。

通过“连接”->“退出”关闭JConsole。

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