有没有办法计算 IO 活动（文件访问、读取的字节数）？

Question

我希望能够了解正在运行的 JVM 访问磁盘的频率以及如果可能的话它访问的内容。
例如，我想知道： 通过 ImageIO 加载图像真的会将其加载到内存中，还是只是创建一个指向文件的指针并在它真正绘制到屏幕时访问它？ 和其他类似的事情。 有没有办法做到这一点？

更新，我添加了这个：

public class SecurityManagerExtension extends SecurityManager {


    @Override
    public void checkRead(FileDescriptor fd)
    {
        logger.error("reading file1: {}", fd.toString());
        super.checkRead(fd);
    }

    @Override
    public void checkRead(String file)
    {
        logger.error("reading file2: {}", file);
        super.checkRead(file);
    }

    @Override
    public void checkRead(String file, Object context)
    {
        logger.error("reading file3: {} in context {}", file, context.toString());
        super.checkRead(file, context);
    }
}

我已设置安全管理器：

    SecurityManagerExtension secMan = new SecurityManagerExtension();
    java.lang.System.setSecurityManager(secMan);

现在，新问题是： 基本上，我加载或加载的每个文件，除了类文件，似乎都会导致这样的 StackTrace：

原因：java.security.AccessControlException：访问被拒绝（“java.io.FilePermission”“C:\Program Files\Java\jdk-13.0.1\bin\awt.dll”“读取”）

如果我注释掉 setSecurityManager() 行，一切都会再次正常运行。 我什至试图让我的用户完全访问 JDK 目录，所以这不是一个真正的权限问题。它不是，因为如果我回到默认状态，一切都会再次正常运行。

我做错了什么？

Answer 1

对于跟踪 Java 应用程序的文件系统访问，本机跟踪工具始终是首选。在 Windows 上，使用 Process Monitor 跟踪 I/O。在 Linux 上，使用 strace。其他平台也提供类似的设施。

通过直接在 Java 中跟踪文件系统访问，您可以绕过环境限制。例如，strace 在缺少CAP_SYS_PTRACE 能力的容器中不可用，并且容器主机并不总是可访问的。

要走 Java 路线，您可以通过扩展 java.lang.SecurityManager 来实现自己的安全管理器。此类提供checkRead、checkWrite 和checkDelete 方法，只要代码尝试相应的访问，就会调用这些方法。

一个示例实现：

public class TraceSecurityManager extends SecurityManager {
  public void checkRead(String file) {
    System.out.println("Read: " + file);
  }

  public void checkRead(String file, Object context) {
    System.out.println("Read: " + file);
  }

  public void checkWrite(String file) {
    System.out.println("Write: " + file);
  }

  public void checkDelete(String file) {
    System.out.println("Delete: " + file);
  }
}

为了测试示例，我们使用 Java 编译器作为测试对象。要启用跟踪安全管理器，我们设置适当的系统属性并使用有效的 Java 源文件 Test.java 执行命令：

$ java -Djava.security.manager=TraceSecurityManager com.sun.tools.javac.Main Test.java
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/spi/compilerProvider.class
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/compiler_en.properties
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/compiler_en_US.properties
Exception in thread "main" java.security.AccessControlException: access denied ("java.lang.RuntimePermission" "getenv.JDK_JAVAC_OPTIONS")
        at java.base/java.security.AccessControlContext.checkPermission(AccessControlContext.java:472)
        at java.base/java.security.AccessController.checkPermission(AccessController.java:897)
        at java.base/java.lang.SecurityManager.checkPermission(SecurityManager.java:322)
        at java.base/java.lang.System.getenv(System.java:999)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.main.CommandLine.appendParsedEnvVariables(CommandLine.java:252)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.main.CommandLine.parse(CommandLine.java:99)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.main.CommandLine.parse(CommandLine.java:123)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.main.Main.compile(Main.java:215)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.main.Main.compile(Main.java:170)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.Main.compile(Main.java:57)
        at jdk.compiler/com.sun.tools.javac.Main.main(Main.java:43)

跟踪实现有效。我们甚至可以看到类加载尝试。但是，javac 失败，因为缺少权限。原因是，通过系统属性安装安全管理器时，默认的 Java 安全策略是活动的，并且不授予所需的权限。要解决此问题，您可以提供最小的自定义策略，也可以使用空实现覆盖 checkPermission 方法。在这种情况下，我选择了最小策略：

grant {
  permission java.security.AllPermission "", "";
};

政策到位后，我们可以重新测试：

$ java -Djava.security.policy=test.policy -Djava.security.manager=TraceSecurityManager com.sun.tools.javac.Main Test.java
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/spi/compilerProvider.class
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/compiler_en.properties
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/compiler_en_US.properties
Read: Test.java
Read: Test.java
Read: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.10.0.9-1.el7_9.x86_64/lib/modules
Read: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.10.0.9-1.el7_9.x86_64/lib/modules
Read: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.10.0.9-1.el7_9.x86_64/lib/jfxrt.jar
Read: /home/user/META-INF/services/java.nio.file.spi.FileSystemProvider
Read: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.10.0.9-1.el7_9.x86_64/lib/modules
Read: /usr/lib/jvm/java-11-openjdk-11.0.10.0.9-1.el7_9.x86_64/lib/modules
Read: Test.java
Read: /home/user/Test.java
Read: ./.bash_logout
Read: /home/user/.bash_logout
Read: ./.bash_profile
Read: /home/user/.bash_profile
Read: ./.bashrc
Read: /home/user/.bashrc
[...]
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/spi/ctProvider.class
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/ct_en.properties
Read: /home/user/com/sun/tools/javac/resources/ct_en_US.properties
Read: /home/user/TraceSecurityManager.class
Read: /home/user/Test.class
Read: /home/user
Write: /home/user/Test.class
Read: Test.java

这一次，我们得到了 javac 的完整文件系统访问跟踪。安全管理器也可以在运行时启用，如果您由于某种原因无法控制 Java 命令行，这将非常有用：

System.setSecurityManager(new TraceSecurityManager());

在这种特殊情况下，不需要自定义策略，因为默认策略未激活。

使用安全管理器来跟踪文件系统访问肯定不是最佳选择，因为缺少可能与您的调试方案相关的细节，但如果您没有其他选择并且需要完成工作，这是一个很好的折衷方案。