假設(shè)您有一個(gè)在生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)行的應(yīng)用程序。每隔一段時(shí)間，它就會(huì)進(jìn)入中斷狀態(tài)，錯(cuò)誤很難重現(xiàn)，您需要從應(yīng)用程序中獲得更多信息。

那么你想知道解決方案嗎？

您可以做的是動(dòng)態(tài)地將一些代碼集附加到應(yīng)用程序中，并仔細(xì)地重寫(xiě)它，以便代碼轉(zhuǎn)儲(chǔ)您可以記錄的其他信息，或者您可以將應(yīng)用程序階段轉(zhuǎn)儲(chǔ)到文本文件中。Java為我們提供了使用Java Agent實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的工具。

你有沒(méi)有想過(guò)我們的Java代碼是如何在IDE中進(jìn)行熱交換的？這是因?yàn)樘毓?。關(guān)于Java Agent的另一個(gè)有趣的事實(shí)是，應(yīng)用程序探查器在后端使用相同的技術(shù)來(lái)收集內(nèi)存使用情況、內(nèi)存泄漏和方法執(zhí)行時(shí)間的信息。

1、什么是Java Agent

Java Agent是一種特殊類型的類，通過(guò)使用Java Instrumentation API，它可以攔截JVM上運(yùn)行的應(yīng)用程序，修改它們的字節(jié)碼。Java Agent非常強(qiáng)大，也非常危險(xiǎn)。

在開(kāi)始之前，我將解釋Java Agent如何使用簡(jiǎn)單的HelloWorld示例攔截類。

public class Hello {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("hello world");
    }
}

如下圖所示：

類加載器負(fù)責(zé)將類從二進(jìn)制加載到內(nèi)存中。運(yùn)行編譯后的HelloWorld應(yīng)用程序（HelloWorld.class）時(shí)，可以將Agent視為在運(yùn)行時(shí)攔截類加載器行為的一種方式。您可能會(huì)想，java字節(jié)代碼是如何被重新構(gòu)造的，以便Agent可以在正確的位置添加相關(guān)代碼的。有趣的是，對(duì)于Java程序來(lái)說(shuō)，字節(jié)碼的結(jié)構(gòu)非常接近原始Java程序源代碼。因此，雖然我們不為Java程序本身添加工具，但我們使用了它的一個(gè)非常接近的表示形式。需要注意的是，有一些非Java語(yǔ)言可以編譯成Java字節(jié)碼（如Scala、Clojure和Kotlin），這意味著程序字節(jié)碼的結(jié)構(gòu)和形狀可能會(huì)非常不同。

2、實(shí)現(xiàn)Java Agent

JavaAgent基于來(lái)自Java平臺(tái)的facility，它的入口點(diǎn)是Java.lang instrument包，它提供了允許Agent為JVM上運(yùn)行的程序提供工具的服務(wù)。該包非常簡(jiǎn)單且自包含，因?yàn)樗瑑蓚€(gè)異常類、一個(gè)數(shù)據(jù)類、類定義和兩個(gè)接口。在這兩種方法中，如果我們想編寫(xiě)Java Agent，我們只需要實(shí)現(xiàn)classFileTransformer接口。

定義代理有兩種方法。

第一個(gè)是靜態(tài)代理，這意味著我們構(gòu)建Agent代理，將其打包為jar文件，當(dāng)我們啟動(dòng)Java應(yīng)用程序時(shí)，我們傳入一個(gè)名為java agent的特殊JVM參數(shù)。然后我們給它代理jar在磁盤(pán)上的位置，然后JVM發(fā)揮它的魔力。

$ java -javaagent:<path of agent jar file> -jar <path of the packaged jar file you want to intecept>

我們需要添加一個(gè)特殊的清單條目，稱為pre-main類，當(dāng)然，這是一個(gè)完全限定的名稱類定義。

Premain-Class : org.example.JavaAgent

這個(gè)類看起來(lái)像這樣

public class JavaAgent {
    /**
     * As soon as the JVM initializes, This  method will be called.
     *
     * @param agentArgs       The list of agent arguments
     * @param instrumentation The instrumentation object
     * @throws InstantiationException
     */
    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation instrumentation) throws InstantiationException {
        InterceptingClassTransformer interceptingClassTransformer = new InterceptingClassTransformer();
        interceptingClassTransformer.init();
        instrumentation.addTransformer(interceptingClassTransformer);
    }
}

premain方法接受兩個(gè)參數(shù)：

• agentArgs—字符串參數(shù)，用戶選擇作為參數(shù)傳遞給Java Agent調(diào)用的任何參數(shù)。
• instrumentation來(lái)自java.lang instrument包，我們可以添加一個(gè)新的ClassFileTransformer對(duì)象，它包含Agent的實(shí)際邏輯。

第二個(gè)選項(xiàng)稱為動(dòng)態(tài)代理。

我們可以做的不是檢測(cè)啟動(dòng)應(yīng)用程序的方式，而是編寫(xiě)一小段代碼，接收并連接到現(xiàn)有JVM，并告訴它加載某個(gè)代理。

VirtualMachine vm = VirtualMachine.attach(vmPid);
vm.load(agentFilePath);
vm.detach();

此參數(shù)agentFilePath與靜態(tài)代理方法中的參數(shù)完全相同。它必須是agent jar的文件名，因此沒(méi)有輸入流也沒(méi)有字節(jié)。這種方法有兩個(gè)警告。第一個(gè)是，這是生活在com.sun空間下的私有API，它通常適用于熱點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)問(wèn)題是，使用Java9進(jìn)行排序時(shí)，您不能再使用此代碼連接到它正在運(yùn)行的JVM。

2.1 類轉(zhuǎn)換

這是我們需要為agent實(shí)現(xiàn)的接口，以便轉(zhuǎn)換類。

public interface ClassFileTransformer {
    byte[] transform(ClassLoader loader, 
                     String className, 
                     Class<?> classBeingRedefined,
                     ProtectionDomain protectionDomain, 
                     byte[] classfileBuffer) 
            throws IllegalClassFormatException;
}

這有點(diǎn)多，但我將解釋方法簽名中的必要參數(shù)。第一個(gè)重要的是類名。此參數(shù)的主要目的是幫助查找并區(qū)分要攔截的正確類和其他類。顯然，您可能不想截取應(yīng)用程序中的每個(gè)類，最簡(jiǎn)單的方法是使用條件語(yǔ)句進(jìn)行檢查。

然后是類加載器，它主要用于基本應(yīng)用程序沒(méi)有平坦類空間的環(huán)境中，您可能不需要查看它，但一旦遇到更復(fù)雜或模塊化的平臺(tái)，您就需要查看類加載器。classfileBuffer是檢測(cè)前類的當(dāng)前定義。要截取它，您需要使用庫(kù)讀取這個(gè)字節(jié)數(shù)組并截取代碼，然后必須再次轉(zhuǎn)換回字節(jié)碼才能返回。

有幾個(gè)字節(jié)碼生成庫(kù)。您需要進(jìn)行研究，并根據(jù)它是高級(jí)API還是低級(jí)API、社區(qū)大小和許可證自行決定。我放在下面的演示是Javassist，因?yàn)槲艺J(rèn)為它在高級(jí)和低級(jí)API之間有一個(gè)很好的平衡，并且是一個(gè)三重許可證，所以幾乎任何人都可以使用它。這

就是ClassFileTransformer實(shí)現(xiàn)的主體。

@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader, ..)
        throws .. {
    byte[] byteCode = classfileBuffer;
    // If you wanted to intercept all the classs then you can remove this conditional check.
    if (className.equals("Example")) {
        try {
            ClassPool classPool = scopedClassPoolFactory.create(loader, rootPool,
                    ScopedClassPoolRepositoryImpl.getInstance());
            CtClass ctClass = classPool.makeClass(new ByteArrayInputStream(classfileBuffer));
            CtMethod[] methods = ctClass.getDeclaredMethods();
            for (CtMethod method : methods) {
                if (method.equals("main")) {
                    method.insertAfter("System.out.println(\"Logging using Agent\");");
                }
            }
byteCode = ctClass.toBytecode();
            ctClass.detach();
        } catch (Throwable ex) {
            log.log(Level.SEVERE, "Error in transforming the class: " + className, ex);
        }
    }
    return byteCode;
}
ctClass.detach();
        } catch (Throwable ex) {
            log.log(Level.SEVERE, "Error in transforming the class: " + className, ex);
        }
    }
    return byteCode;
}

在這里，從類池中，我們可以直接繞過(guò)classfileBuffer獲取類，因?yàn)槲蚁胧褂?code>main方法。我們循環(huán)遍歷類定義中的所有方法，得到我們想要的類。我們根本不需要使用字節(jié)碼。我們可以簡(jiǎn)單地向它傳遞一些合法的Java代碼，然后Javassist將編譯它，生成新的字節(jié)碼，并給出定義。

有三種方法可以向方法中插入一些Java代碼。insertAfter（..）在正文末尾插入字節(jié)碼。它在正文的末尾插入字節(jié)碼。insertAt（..）在正文的指定行插入字節(jié)碼，insertBefore（..）在正文的開(kāi)頭插入字節(jié)碼。

2.2 使用Java代理進(jìn)行實(shí)際操作

從指定的鏈接下載示例應(yīng)用程序和Java Agent。

使用進(jìn)入路徑并執(zhí)行命令mvn clean install來(lái)構(gòu)建這兩個(gè)repo

現(xiàn)在，您將獲得目標(biāo)中的jar文件。復(fù)制示例應(yīng)用程序中.jar文件的路徑，并復(fù)制Java Agent中-dependencies.jar文件的路徑。

首先，使用命令$java-jar<path of the packaged jar>僅與示例應(yīng)用程序一起運(yùn)行應(yīng)用程序，并觀察輸出。Hi I am main。將在控制臺(tái)中打印。

然后，使用命令$ java -javaagent:<path of agent jar file> -jar <path of the packaged jar
file you want to intercept>并觀察輸出。將在控制臺(tái)中另外打印使用代理的日志記錄。這確保java agent被攔截并添加到main方法的主體中。

總之，如果要實(shí)現(xiàn)Java Agent，請(qǐng)執(zhí)行以下操作：

1. 您需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)Java類。一個(gè)是premain方法（JavaAgent），另一個(gè)是擴(kuò)展ClassFileTransformer的類（CustomTransformer）

2. 在premain方法的主體內(nèi)，需要添加擴(kuò)展ClassFileTransformer的類的對(duì)象

3. 然后，您需要在CustomTransformer中的重寫(xiě)方法transform中添加邏輯。

4. 在轉(zhuǎn)換方法內(nèi)轉(zhuǎn)換字節(jié)碼時(shí)，可能需要根據(jù)用途使用字節(jié)碼生成庫(kù)。

5. 您需要在清單中指定premain類并構(gòu)建jar。

6. 使用javaagent標(biāo)記將代理加載到要攔截的應(yīng)用程序中。

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