java.lang.Instrument 代理Agent使用
java.lang.Instrument包是在JDK5引入的，程序員通過修改方法的字節碼實現動態修改類代碼。這通常是在類的main方法調用之前進行預處理的操作，通過java指定該類的代理類來實現。在類的字節碼載入JVM前會調用ClassFileTransformer的transform方法，從而實現修改原類方法的功能，實現AOP,這個的好處是不會像動態代理或者CGLIB技術實現AOP那樣會產生一個新類，也不需要原類要有接口。
（1） 代理 (agent) 是在你的main方法前的一個攔截器 (interceptor)，也就是在main方法執行之前，執行agent的代碼。 agent的代碼與你的main方法在同一個JVM中運行，并被同一個system classloader裝載，被同一的安全策略 (security policy)和上下文 (context)所管理。 代理（agent）這個名字有點誤導的成分，它與我們一般理解的代理不大一樣。java agent使用起來比較簡單。怎樣寫一個java agent? 只需要實現premain這個方法： public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) JDK 6 中如果找不到上面的這種premain的定義，還會嘗試調用下面的這種premain定義： public static void premain(String agentArgs)
（2）Agent 類必須打成jar包，然后里面的META-INF/MAINIFEST.MF，必須包含Premain-Class這個屬性。 下面是一個MANIFEST.MF的例子：
Manifest-Version: 1.0 Premain-Class:MyAgent1 Created-By:1.6.0_06
然后把MANIFEST.MF加入到你的jar包中。以下是agent jar文件的Manifest Attributes清單： Premain-Class 如果 JVM 啟動時指定了代理，那么此屬性指定代理類，即包含 premain 方法的類。如果 JVM 啟動時指定了代理，那么此屬性是必需的。如果該屬性不存在，那么 JVM 將中止。注：此屬性是類名，不是文件名或路徑。 Agent-Class 如果實現支持 VM 啟動之后某一時刻啟動代理的機制，那么此屬性指定代理類。 即包含 agentmain 方法的類。 此屬性是必需的，如果不存在，代理將無法啟動。注：這是類名，而不是文件名或路徑。 Boot-Class-Path 設置引導類加載器搜索的路徑列表。路徑表示目錄或庫（在許多平臺上通常作為 JAR 或 zip 庫被引用）。查找類的特定于平臺的機制失敗后，引導類加載器會搜索這些路徑。按列出的順序搜索路徑。列表中的路徑由一個或多個空格分開。路徑使用分層 URI 的路徑組件語法。如果該路徑以斜杠字符（“/”）開頭，則為絕對路徑，否則為相對路徑。相對路徑根據代理 JAR 文件的絕對路徑解析。忽略格式不正確的路徑和不存在的路徑。如果代理是在 VM 啟動之后某一時刻啟動的，則忽略不表示 JAR 文件的路徑。此屬性是可選的。 Can-Redefine-Classes 布爾值（true 或 false，與大小寫無關）。是否能重定義此代理所需的類。true 以外的值均被視為 false。此屬性是可選的，默認值為 false。 Can-Retransform-Classes 布爾值（true 或 false，與大小寫無關）。是否能重轉換此代理所需的類。true 以外的值均被視為 false。此屬性是可選的，默認值為 false。 Can-Set-Native-Method-Prefix 布爾值（true 或 false，與大小寫無關）。是否能設置此代理所需的本機方法前綴。true 以外的值均被視為 false。此屬性是可選的，默認值為 false。
（3）所有的這些Agent的jar包，都會自動加入到程序的classpath中。所以不需要手動把他們添加到classpath。除非你想指定classpath的順序。
（4）一個java程序中-javaagent這個參數的個數是沒有限制的，所以可以添加任意多個java agent。所有的java agent會按照你定義的順序執行。 例如：
java -javaagent:MyAgent1.jar -javaagent:MyAgent2.jar -jar MyProgram.jar
假設MyProgram.jar里面的main函數在MyProgram中。MyAgent1.jar, MyAgent2.jar, 這2個jar包中實現了premain的類分別是MyAgent1, MyAgent2 程序執行的順序將會是：
MyAgent1.premain -> MyAgent2.premain -> MyProgram.main
（5）另外，放在main函數之后的premain是不會被執行的，例如：
java -javaagent:MyAgent1.jar -jar MyProgram.jar -javaagent:MyAgent2.jar
MyAgent2 都放在了MyProgram.jar后面，所以MyAgent2的premain都不會被執行，所以執行的結果將是：
MyAgent1.premain -> MyProgram.main
（6）每一個java agent 都可以接收一個字符串類型的參數，也就是premain中的agentArgs，這個agentArgs是通過java option中定義的。例如：
java -javaagent:MyAgent2.jar=thisIsAgentArgs -jar MyProgram.jar
MyAgent2中premain接收到的agentArgs的值將是”thisIsAgentArgs” （不包括雙引號）。
（7）參數中的Instrumentation：通過參數中的Instrumentation inst，添加自己定義的ClassFileTransformer，來改變class文件。這里自定義的Transformer實現了transform方法，在該方法中提供了對實際要執行的類的字節碼的修改，甚至可以達到執行另外的類方法的地步。例如： 寫agent類：
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package org.toy;import java.lang.instrument.Instrumentation;import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;public class PerfMonAgent { private static Instrumentation inst = null; /** * This method is called before the application's main-method is called, * when this agent is specified to the Java VM. **/ public static void premain(String agentArgs, Instrumentation _inst) { System.out.println("PerfMonAgent.premain() was called."); // Initialize the static variables we use to track information. inst = _inst; // Set up the class-file transformer. ClassFileTransformer trans = new PerfMonXformer(); System.out.println("Adding a PerfMonXformer instance to the JVM."); inst.addTransformer(trans); }} |
寫ClassFileTransformer類：
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package org.toy;import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;import java.security.ProtectionDomain;import javassist.CannotCompileException;import javassist.ClassPool;import javassist.CtBehavior;import javassist.CtClass;import javassist.NotFoundException;import javassist.expr.ExprEditor;import javassist.expr.MethodCall;public class PerfMonXformer implements ClassFileTransformer { public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException { byte[] transformed = null; System.out.println("Transforming " + className); ClassPool pool = ClassPool.getDefault(); CtClass cl = null; try { cl = pool.makeClass(new java.io.ByteArrayInputStream( classfileBuffer)); if (cl.isInterface() == false) { CtBehavior[] methods = cl.getDeclaredBehaviors(); for (int i = 0; i < methods.length; i++) { if (methods[i].isEmpty() == false) { doMethod(methods[i]); } } transformed = cl.toBytecode(); } } catch (Exception e) { System.err.println("Could not instrument " + className + ", exception : " + e.getMessage()); } finally { if (cl != null) { cl.detach(); } } return transformed; } private void doMethod(CtBehavior method) throws NotFoundException, CannotCompileException { // method.insertBefore("long stime = System.nanoTime();"); // method.insertAfter("System.out.println(\"leave "+method.getName()+" and time:\"+(System.nanoTime()-stime));"); method.instrument(new ExprEditor() { public void edit(MethodCall m) throws CannotCompileException { m.replace("{ long stime = System.nanoTime(); $_ = $proceed($$); System.out.println(\"" + m.getClassName()+"."+m.getMethodName() + ":\"+(System.nanoTime()-stime));}"); } }); }} |
上面兩個類就是agent的核心了，jvm啟動時并會在應用加載前會調用 PerfMonAgent.premain，然后PerfMonAgent.premain中實例化了一個定制的ClassFileTransforme即 PerfMonXformer，并通過inst.addTransformer(trans)；把PerfMonXformer的實例加入Instrumentation實例（由jvm傳入），這就使得應用中的類加載的時候， PerfMonXformer.transform都會被調用，你在此方法中可以改變加載的類，真的有點神奇，為了改變類的字節碼，我使用了jboss的javassist,雖然你不一定要這么用，但jboss的javassist真的很強大，讓你很容易的改變類的字節碼。
在上面的方法中我通過改變類的字節碼，在每個類的方法入口中加入了long stime = System.nanoTime();，在方法的出口加入了System.out.println(“methodClassName.methodName:”+(System.nanoTime()-stime));
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