Java - agent探针
介绍
使用 Instrumentation，使得开发者可以构建一个独立于应用程序的代理程序（Agent），用来监测和协助运行在 JVM 上的程序，甚至能够替换和修改某些类的定义。有了这样的功能，开发者就可以实现更为灵活的运行时虚拟机监控和 Java 类操作了，这样的特性实际上提供了 一种虚拟机级别支持的 AOP 实现方式，使得开发者无需对 JDK 做任何升级和改动，就可以实现某些 AOP 的功能了。
JVM启动前静态Instrument
Instrumentation 的最大作用，就是类定义动态改变和操作。在 Java SE 5 及其后续版本当中，开发者可以在一个普通 Java 程序（带有 main 函数的 Java 类）运行时，通过 -javaagent参数指定一个特定的 jar 文件（包含 Instrumentation 代理）来启动 Instrumentation 的代理程序。
编写premain方法
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定义一个java类，实现如下两个方法当中的一个：
public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst); [1] public static void premain(String agentArgs); [2]其中，[1] 的优先级比 [2] 高，将会被优先执行（[1] 和 [2] 同时存在时，[2] 被忽略）。在这个 premain 函数中，开发者可以进行对类的各种操作。
- agentArgs 是 premain 函数得到的程序参数，随同 “-javaagent”一起传入。与 main 函数不同的是，这个参数是一个字符串而不是一个字符串数组，如果程序参数有多个，程序将自行解析这个字符串。
- Inst 是一个 java.lang.instrument.Instrumentation 的实例，由 JVM 自动传入。java.lang.instrument.Instrumentation 是 instrument 包中定义的一个接口，也是这个包的核心部分，集中了其中几乎所有的功能方法，例如类定义的转换和操作等等。
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打包jar
将这个java类打包成一个jar文件，并在其中的META-INF/MAINFEST.MF属性当中加入”Premain-Class“来指定步骤1中编写的带有premain的类。maven打包方式可以参考配置如下<plugin> <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId> <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId> <version>2.3.2</version> <configuration> <!--<archive>--> <!--<index>true</index>--> <!--<manifestFile>--> <!--src/main/resources/META-INF/MANIFEST.MF--> <!--</manifestFile>--> <!--<manifest>--> <!--<addDefaultImplementationEntries/>--> <!--</manifest>--> <!--</archive>--> <archive> <manifest> <addClasspath>true</addClasspath> </manifest> <manifestEntries> <!-- 参数方式启动agent需要这个 --> <Premain-Class> ${permain} </Premain-Class> <!-- 启动后附加启动agent需要这个 --> <Agent-Class> com.demo.XXX </Agent-Class> <!-- 是否可以重新转换类 --> <Can-Retransform-Classes> true </Can-Retransform-Classes> <!-- 是否可以重新定义类 --> <Can-Redefine-Classes> true </Can-Redefine-Classes> </manifestEntries> </archive> </configuration> </plugin> -
运行
用如下方式运行带有Instrumenttation的java程序java -javaagent:jar路径 [= 传入 premain 的参数 ] 其他参数
JVM启动后动态Instrument
在java6之前，开发者只能在程序main函数执行前，启动Instrumentation，java6之后提供了一个与premain类似的agentmain方法，该方法可以在程序main函数运行之后在执行。写法与premain函数类似。
public static void agentmain (String agentArgs, Instrumentation inst); [1]
public static void agentmain (String agentArgs);[2]
同样，[1] 的优先级比 [2] 高，将会被优先执行（[1] 和 [2] 同时存在时，[2] 被忽略）。跟 premain 函数一样，开发者可以在 agentmain 中进行对类的各种操作。其中的 agentArgs 和 Inst 的用法跟 premain 相同。
打包方法与premain类类似，唯一区别是MANIFEST文件的Agent-Class替换Premain-Class。
启动方式与premain类也不相同，agentmain实现类可以通过Attach API来触发。
String pid = "34534";// 目标JVM进程ID
VirtualMachine virtualMachine = VirtualMachine.attach(pid);
virtualMachine.loadAgent(jar);
virtualMachine.detach();
System.out.println("load success");
Instrument核心API
- ClassFileTransformer：定义了类加载前的预处理类，可以在这个类中对要加载的类的字节码做一些处理，譬如进行字节码增强；
- Instrumentation：增强器，由JVM在入口参数中传递给我们，提供了如下的功能：
- addTransformer/removeTransformer：注册/删除ClassFileTransformer；
- retransformClasses：对于已经加载的类重新进行转换处理，即会触发重新加载类定义，需要注意的是，新加载的类不能修改旧有的类声明，譬如不能增加属性、不能修改方法声明；
- redefineClasses：与如上类似，但不是重新进行转换处理，而是直接把处理结果(bytecode)直接给JVM；
- getAllLoadedClasses：获得当前已经加载的Class，可配合retransformClasses使用；
- getInitiatedClasses：获得由某个特定的ClassLoader加载的类定义；
- getObjectSize：获得一个对象占用的空间，包括其引用的对象；
- appendToBootstrapClassLoaderSearch/appendToSystemClassLoaderSearch：增加BootstrapClassLoader/SystemClassLoader的搜索路径；
- isNativeMethodPrefixSupported/setNativeMethodPrefix：判断JVM是否支持拦截Native Method；
热部署，其实就是动态或者说运行时修改类，大的方向说有2种方式：
- 使用 agentmain，不需要重新创建类加载器，可直接修改类，但是有很多限制。
- 使用 premain 可以在类第一次加载之前修改，加载之后修改需要重新创建类加载器。或者 在自定义的类加载器种修改，但这种方式比较耦合。
无论是哪种，都需要字节码修改的库，比如ASM，javassist ，cglib 等，很多。总之，通过java.lang.instrument 包配合字节码库，可以很方便的动态修改类，或者进行热部署。
