Java与本机代理–他们所做的强大功能

在安装代理之前应了解的内容以及它如何影响您的代码

在构建可伸缩的服务器端应用程序时，我们花费大量时间思考如何在生产中监视，操作和更新代码。已经开发出一种新的工具来帮助Java和Scala开发人员做到这一点。它们中的许多都是基于最强大的方法之一构建的，其中外部代码可以在运行时与JVM集成在一起-Java代理 。

代理是OS本机或Java库（我们将在下面描述它们之间的差异），JVM提供的这些功能是普通应用程序代码所不具备的。为了了解它们的基本原理，让我们看一下我们使用的依赖它们的一些工具–

探查器使用Java代理修改目标框架的代码，以注入收集性能指标的新代码。这包括独立或托管服务，例如NewRelic或YourKit。

Play框架 V1使用Java代理在运行时启用类的热交换。

JRebel通过构建一种可以在运行时提供平滑的类热交换而无需重新启动JVM的技术，将其带入了一个新的高度。

在Takipi，我们利用JVM提供给本机代理的低级功能来显示导致错误的实际源代码和变量值。

代理商可以做什么？

正如我上面提到的，有两种代理-Java和本机。两者以几乎相同的方式（使用特殊的JVM启动参数）加载到JVM中时，它们的构建方式和用途几乎完全不同。

让我们看一下两个–

Java代理

Java代理是.jar文件，它们定义一个特殊的premain静态函数，在调用应用程序的主函数之前，JVM将先调用该静态函数。神奇的部分来自Instrumentation对象，该对象由主机JVM作为参数传递给该函数。通过保留该对象，代理程序的代码（否则，其行为就像由根类加载器加载的任何Java代码一样）可以做一些真正强大的事情。

public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
myInst = inst; //grab a reference to the inst object for use later
}

他们做什么 。赋予代理的最强大功能是在运行时类（字段结构是不可变的）上动态重写目标类方法内容的能力。此过程称为字节码检测，使代理能够在代码运行时实质上重写方法的内容。

一些示例包括添加对特定方法的调用以概要分析性能（例如，结束时间–开始时间）或记录参数值（例如，传递给Servlet的URL）。另一个示例是重新加载类的新版本，而无需重新启动JVM（如JRebel所做的那样）。

怎么做的 。对于代理修改代码或已加载的类，它实际上触发了JVM重新加载类的过程，在该过程中，该类的字节码被替换为新版本。这就要求代理能够向JVM提供可验证的新字节码（即符合JVM规范）。不幸的是，在运行时生成正确的字节码并不是一件容易的事–有很多要求和边缘情况。对于此代理，通常使用一个库来读取和写入字节码，从而使他们能够将现有类的字节码加载到类似DOM的结构中，通过添加性能分析调用等内容对其进行修改，然后将DOM保存回原始字节码。 ASM为此而广受欢迎。如此流行，以至于Sun的一些内部代码实际上已使用它来解析Java中的字节码。

本地代理

本地代理人是完全不同的野兽。如果您认为Java代理可以让您做一些很酷的事情，那么请坚持一下，因为本机代理在不同的层次上运行。本机代理不是用Java编写的，而是大多数用C ++编写的，并且不受常规Java代码操作的规则和限制的约束。不仅如此，它们还具有称为JVM工具接口（JVMTI）的极其强大的功能集。

他们做什么 。 jvmti.h公开的这套API实际上使JVM动态加载的C ++库能够获得对JVM实时工作的极高可见性。这涵盖了广泛的领域，包括GC，锁定，代码操纵，同步，线程管理，编译调试等等。

JVM TI旨在使JVM尽可能透明，同时仍保持设计灵活性，以允许JVM供应商提供不同的基础实现。这套API非常广泛，实际上包含了数百个JVM回调和函数。您可以使用它们来执行Java代理无法完成的功能非常强大的事情，例如编写自己的调试器或构建底层的实时错误分析工具（ Takipi就是这样）。

例如，这是JVMTI提供给代理的回调，因此，只要在JVM内部的任何地方引发异常，代理都会收到引发异常的字节码位置，所有者线程，异常对象和如果/在哪里被捕获。确实功能强大。

void JNICALL ExceptionCallback(jvmtiEnv *jvmti,
JNIEnv *jni, jthread thread, jmethodID method,
jlocation location, jobject exception,
jmethodID catch_method, jlocation catch_location)

缺点。如果我描述的所有内容听起来都像桃子一样，您可以问为什么不是所有代理都写成本地代理？没有什么理由可以知道，因此这里是（没有特定的顺序）。

复杂性 。首先是JVMTI API非常复杂，有很多小的移动轮，在大多数情况下，如果您不连接需要非常低级功能的代理，那么Java代理API可以满足您的要求更直接，可以帮助您更快地完成工作。

可移植性 。由于本机代理是作为本机库（.so / .dll）编写和编译的，因此需要在要支持的任何数量的操作系统上进行编译和测试。如果您查看Windows，OSX和Linux带来的不同风格，则可以转化为大量工作。将其与Java代理进行比较，该Java代理由JVM作为Java代码执行，因此在设计上具有固有的可移植性。

字节码操作。由于本机代理程序通常是用C ++编写的，这意味着它们不能直接使用经过尝试的和真正的Java字节码操作库（例如ASM），而不必使用JNI返回JVM，这确实会带来一些乐趣。

稳定性 。 JVM提供了强有力的保护措施，以防止代码执行会导致恼怒的OS终止进程的事情。在正常情况下会导致SIGSEV并导致进程崩溃的内存访问冲突，请给我们包装一个不错的NullPointerException。由于本机代理程序在JVM的同一级别上运行（与Java代理程序由其执行代码）相同，因此它们所犯的任何错误都可能会终止JVM。

希望这有助于突出两种之间的某些区别。了解什么是代理以及它们是如何构建的，这是很好的，即使您从未最终编写过代理，也可能依靠其中的一个或多个来为您的应用程序提供动力。

参考： Java与本地代理– Takipi博客上我们JCG合作伙伴 Iris Shoor 的强大功能。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2014/01/java-vs-native-agents-the-powerful-things-they-do.html