JDK1.6“新“特性Instrumentation之JavaAgent
JDK1.6"新"特性Instrumentation之JavaAgent
文章目录
- JDK1.6"新"特性Instrumentation之JavaAgent
- 简介
- JavaAgent的作用
- Agent给我们程序带来的影响.jpg
- 使用Agent-premain方法影响的程序效果图.jpg
- 使用Agent-agentmain方法影响的程序效果图.jpg
- JavaAgent相关的API
- JavaAgent-premain方法1-初探
- 效果:
- Agent1.java
- Demo1.java
- resources/META-INF/MANIFEST.MF
- 运行效果
- JavaAgent-premain方法2-实现修改代码逻辑
- 效果:
- Agent2.java
- Demo2.java
- resources/META-INF/MANIFEST.MF
- 运行效果
- JavaAgent-premain方法3-无侵入动态修改程序源代码实现方法耗时统计
- 效果:
- Agent3.java
- Demo3.java
- resources/META-INF/MANIFEST.MF
- JavaAgent-agentmain方法1-实现运行时修改程序
- 效果:
- Agent4.java
- resources/META-INF/MANIFEST.MF
- JavaAgent-agentmain方法2-实现动态修改日志级别
- 效果:
- Agent5.java
- resources/META-INF/MANIFEST.MF
- 自己实现一个热部署功能的大致思路
- 那么热部署具体应该怎么实现呢?
- 思路
- JavaAgent的应用场景
- 源代码
简介
Java Agent是在JDK1.5以后,我们可以使用agent技术构建一个独立于应用程序的代理程序(即为Agent),用来协助监测、运行甚至替换其他JVM上的程序。使用它可以实现虚拟机级别的AOP功能。
Agent分为两种,一种是在主程序之前运行的Agent,一种是在主程序之后运行的Agent(前者的升级版,1.6以后提供)。
JavaAgent的作用
Agent给我们程序带来的影响.jpg
使用Agent-premain方法影响的程序效果图.jpg
使用Agent-agentmain方法影响的程序效果图.jpg
JavaAgent相关的API
在java.lang.instrument包下 给我们提供了相关的API
而最为主要的就是Instrumentation这个接口中的几个方法
public interface Instrumentation {/*** 添加Transformer(转换器) * ClassFileTransformer类是一个接口,通常用户只需实现这个接口的 byte[] transform()方法即可;* transform这个方法会返回一个已经转换过的对象的byte[]数组* @param transformer 拦截器* @return canRetransform 是否能重新转换*/void addTransformer(ClassFileTransformer transformer, boolean canRetransform); /*** 重新触发类加载,* 该方法可以修改方法体、常量池和属性值,但不能新增、删除、重命名属性或方法,也不能修改方法的签名* @param classes Class对象* @throws UnmodifiableClassException 异常*/void retransformClasses(Class<?>... classes) throws UnmodifiableClassException;/*** 直接替换类的定义* 重新转换某个对象,并已一个新的class格式,进行转化。* 该方法可以修改方法体、常量池和属性值,但不能新增、删除、重命名属性或方法,也不能修改方法的签名* @param definitions ClassDefinition对象[Class定义对象]* @throws ClassNotFoundException,UnmodifiableClassException 异常*/void redefineClasses(ClassDefinition... definitions)throws ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException;/*** 获取当前被JVM加载的所有类对象* @return Class[] class数组*/Class[] getAllLoadedClasses();
}
后面我们会在代码中具体用到这些方法。再详细说明。
JavaAgent-premain方法1-初探
效果:
实现main方法前执行业务逻辑
Agent1.java
public class Agent1 {public static void premain(String agent){System.out.println("Agent1 premain :" + agent);}
}
Demo1.java
public class Demo1 {/*** VM参数* -javaagent:D:\desktop\text\code\mycode\JavaAgentDemo\agent\target/agent.jar=input* */public static void main(String[] args) throws Exception {System.out.println("demo1");}
}
resources/META-INF/MANIFEST.MF
Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: dahuoyzs
Created-By: Apache Maven 3.6.0
Build-Jdk: 1.8.0_171
Premain-Class: cn.bigfire.Agent1
Can-Retransform-Classes: true
运行效果
Agent1 premain :input
demo1
JavaAgent-premain方法2-实现修改代码逻辑
效果:
实现 修改 程序源代码 hello -> hello agented
Agent2.java
public class Agent2 {/*** 可以运行在main方法启动前* @param agent 输入的参数* @param instrumentation 输入的参数*/public static void premain(String agent, Instrumentation instrumentation){System.out.println("Agent2 premain 2param :" + agent);instrumentation.addTransformer(new ConsoleTransformer(),true);}}
ConsoleTransformer.java
public class ConsoleTransformer implements ClassFileTransformer {@Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {if (className.equals("cn/bigfire/Console")){String root = StrUtil.subBefore(System.getProperty("user.dir"), "JavaAgentDemo", true);String classFile = root + "JavaAgentDemo/agent/src/main/resources/Console.class";return FileUtil.readBytes(classFile);}return classfileBuffer;}
}
Demo2.java
public class Demo2 {/*** VM参数* -javaagent:D:\desktop\text\code\mycode\JavaAgentDemo\agent\target/agent.jar=input* */public static void main(String[] args) throws Exception {new Thread(()->{while (true){Console.hello();// public static void hello(){System.out.println("hello"); }ThreadUtil.sleep(2000);}}).start();}
}
resources/META-INF/MANIFEST.MF
Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: dahuoyzs
Created-By: Apache Maven 3.6.0
Build-Jdk: 1.8.0_171
Premain-Class: cn.bigfire.Agent2
Can-Retransform-Classes: true
运行效果
Agent2 premain 2param :input
满足条件
hello agented
hello agented
hello agented
hello agented
JavaAgent-premain方法3-无侵入动态修改程序源代码实现方法耗时统计
效果:
实现main方法外的所有方法统计时间
Agent3.java
public class Agent3 {/*** 可以运行在main方法启动前* @param agent 输入的参数* @param instrumentation instrumentation对象由JVM提供并传入*/public static void premain(String agent, Instrumentation instrumentation) {System.out.println("Agent3 premain :" + agent);instrumentation.addTransformer(new TimeCountTransformer());}/*** 时间统计Transformer 给要代理的方法添加时间统计*/private static class TimeCountTransformer implements ClassFileTransformer {@Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) {try {className = className.replace("/", ".");if (className.equals("cn.bigfire.Demo3")) {//使用全称,用于取得字节码类<使用javassist>CtClass ctclass = ClassPool.getDefault().get(className);//获得方法列表CtMethod[] methods = ctclass.getDeclaredMethods();//给方法设置代理Stream.of(methods).forEach(method-> agentMethod(ctclass,method));//CtClass转byte[]数组return ctclass.toBytecode();}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return null;}}/*** 代理方法,把传入的方法经写代理,并生成带时间统计的方法,* @param ctClass javassist的Class类* @param ctMethod javassist的ctMethod方法* */public static void agentMethod(CtClass ctClass,CtMethod ctMethod){try {String mName = ctMethod.getName();if (!mName.equals("main")){//代理除了main方法以外的所有方法String newName = mName + "$Agent";ctMethod.setName(newName);CtMethod newMethod = CtNewMethod.copy(ctMethod, mName, ctClass, null);// 构建新的方法体String bodyStr = "{\n" +"long startTime = System.currentTimeMillis();\n" +newName + "();\n" +"long endTime = System.currentTimeMillis();\n" +"System.out.println(\""+newName+"() cost:\" +(endTime - startTime));\n" +"}";newMethod.setBody(bodyStr);// 替换新方法ctClass.addMethod(newMethod);// 增加新方法}}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}}
Demo3.java
public class Demo3 {/*** VM参数* -javaagent:D:\desktop\text\code\mycode\JavaAgentDemo\agent\target/agent.jar=input*/public static void main(String[] args) throws Exception {sleep1();sleep2();}public static void sleep1(){ThreadUtil.sleep(1000);}public static void sleep2(){ThreadUtil.sleep(2000);}}
resources/META-INF/MANIFEST.MF
Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: dahuoyzs
Created-By: Apache Maven 3.6.0
Build-Jdk: 1.8.0_171
Class-Path: ../javassist-3.12.1.GA.jar
Premain-Class: cn.bigfire.Agent3
Can-Retransform-Classes: true
运行效果
Agent3 premain :input
sleep1$Agent() cost:1005
sleep2$Agent() cost:2001
JavaAgent-agentmain方法1-实现运行时修改程序
效果:
实现运行时 修改程序 hello -> hello agented
Agent4.java
public class Agent4 {public static void premain(String agent){System.out.println("Agent4 premain 1param:" + agent);}public static void premain(String agent, Instrumentation instrumentation) {System.out.println("Agent4 premain 2param:" + agent);//premain时,由于堆里还没有相应的Class。所以直接addTransformer,程序就会生效。
// instrumentation.addTransformer(new ConsoleTransformer(),true);}public static void agentmain(String agent, Instrumentation instrumentation){System.out.println("Agent4 agentmain 2param :" + agent);instrumentation.addTransformer(new ConsoleTransformer(),true);//agentmain运行时 由于堆里已经存在Class文件,所以新添加Transformer后// 还要再调用一个 inst.retransformClasses(clazz); 方法来更新Class文件for (Class clazz:instrumentation.getAllLoadedClasses()) {if (clazz.getName().contains("cn.bigfire.Console")){try {instrumentation.retransformClasses(clazz);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}public static void agentmain(String agent){System.out.println("Agent4 agentmain 1param :" + agent);}}
Demo4
public class Demo4 {/*** 打包agent4 -> 先运行demo2 -> 运行demo4 ->选择程序demo2结尾的程序,即可运行时修改文件* VM参数* -javaagent:D:\desktop\text\code\mycode\JavaAgentDemo\agent\target/agent.jar=input* */public static void main(String[] args) throws Exception {while (true){List<VirtualMachineDescriptor> list = VirtualMachine.list();for (int i = 0; i < list.size(); i++) {VirtualMachineDescriptor jvm = list.get(i);;System.out.println("[" +i+ "]ID:"+jvm.id()+",Name:"+jvm.displayName());}System.out.println("请选择第几个");Scanner scanner = new Scanner(System.in);int s = scanner.nextInt();VirtualMachineDescriptor virtualMachineDescriptor = list.get(s);VirtualMachine attach = VirtualMachine.attach(virtualMachineDescriptor.id());String root = StrUtil.subBefore(System.getProperty("user.dir"), "JavaAgentDemo", true);String agentJar = root + "JavaAgentDemo\\agent\\target\\agent.jar";File file = new File(agentJar);System.out.println(file.exists());attach.loadAgent(agentJar,"param");attach.detach();}}
}
resources/META-INF/MANIFEST.MF
Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: dahuoyzs
Created-By: Apache Maven 3.6.0
Build-Jdk: 1.8.0_171
Premain-Class: cn.bigfire.Agent4
Agent-Class: cn.bigfire.Agent4
Can-Retransform-Classes: true
Can-Redefine-Classes: true
此时的运行顺序
打包agent4 -> 先运行demo2 -> 运行demo4 ->选择程序demo2结尾的程序,即可运行时修改文件
运行效果
Demo2
Agent4 premain 2param:input
hello
hello
Demo4
[0]ID:12480,Name:cn.bigfire.Demo2
[1]ID:14832,Name:org.jetbrains.kotlin.daemon.KotlinCompileDaemon --daemon-runFilesPath xxx
[2]ID:14864,Name:
[3]ID:3952,Name:cn.bigfire.Demo4
[4]ID:14852,Name:org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36
[5]ID:11928,Name:org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher xxx
请选择第几个
0
true
Demo2
Agent4 premain 2param:input
hello
hello
Agent4 agentmain 2param :param
hello agented
hello agented
hello agented
JavaAgent-agentmain方法2-实现动态修改日志级别
效果:
实现运行时 修改程序 模拟项目中的动态日志 info <-> debug
Agent5.java
public class Agent5 {public static void premain(String agent, Instrumentation instrumentation){System.out.println("Agent5 premain 2param :" + agent);instrumentation.addTransformer(new StartTransformer(),true);//这个方式不行。因为启动时Class都还没有呢。
// for (Class clazz:inst.getAllLoadedClasses()) {// if (clazz.getName().equals("cn.bigfire.LogLevelStarter")){// try {// switchDebug(clazz);
// instrumentation.retransformClasses(clazz);
// } catch (Exception e) {// e.printStackTrace();
// }
// }
// }}public static void agentmain(String agent, Instrumentation instrumentation){System.out.println("Agent5 agentmain 2param :" + agent);for (Class clazz:instrumentation.getAllLoadedClasses()) {if (clazz.getName().equals("cn.bigfire.LogLevelStarter")){try {switchAtomicDebug(clazz);instrumentation.retransformClasses(clazz);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}public static class StartTransformer implements ClassFileTransformer {@Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {//此时由于classBeingRedefined是空,所以还是不能用这个Class修改属性呢,只能通过 读取byte[]往堆里丢,才能用。if (className.equals("cn/bigfire/LogLevelStarter")){//【这是一个错误的思路】 premain的时候 classBeingRedefined是空的因为很多的Class还没加载到堆中
// if (classBeingRedefined!=null){// switchDebug(classBeingRedefined);
// return toBytes(classBeingRedefined);
// }//正常的读取一共文件byte[]数组String root = StrUtil.subBefore(System.getProperty("user.dir"), "JavaAgentDemo", true);String classFile = root + "JavaAgentDemo/agent/src/main/resources/LogLevelStarter.class";return FileUtil.readBytes(classFile);}return classfileBuffer;}}/*** 可序列化对象转byte[]数组* @param clazz 要转byte[]数组的对象* @return byte[] 返回byte[]数组*/public static byte[] toBytes(Serializable clazz){try {ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream stream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);stream.writeObject(clazz);return byteArrayOutputStream.toByteArray();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}return null;}public static void switchDebug(Class clazz){try {Field field1 = clazz.getDeclaredField("isDebug");field1.setAccessible(true);boolean debug = field1.getBoolean(clazz);field1.setBoolean(clazz,!debug);}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}public static void switchAtomicDebug(Class clazz){try {Field field2 = clazz.getDeclaredField("atomicDebug");field2.setAccessible(true);AtomicBoolean atomicDebug = (AtomicBoolean)field2.get(clazz);atomicDebug.set(!atomicDebug.get());}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}}
注意,需要先把LogLevelStarter.java中的isDebug 改为true编译一下。放到src/main/resources/目录下;
LogLevelStarter.java
public class LogLevelStarter {public static volatile boolean isDebug = false;public static AtomicBoolean atomicDebug = new AtomicBoolean(false);/*** VM参数* -javaagent:D:\desktop\text\code\mycode\JavaAgentDemo\agent\target/agent.jar=input*/public static void main(String[] args) throws Exception {new Thread(()->{for (;;){//死循环,每隔两秒打印一个日志。System.out.print(isDebug ? "volatile debug" : "volatile info");System.out.print("\t");System.out.println(atomicDebug.get() ? "atomicDebug debug" : "atomicDebug info");ThreadUtil.sleep(2000);}}).start();}
}
resources/META-INF/MANIFEST.MF
Manifest-Version: 1.0
Archiver-Version: Plexus Archiver
Built-By: dahuoyzs
Created-By: Apache Maven 3.6.0
Build-Jdk: 1.8.0_171
Premain-Class: cn.bigfire.Agent5
Agent-Class: cn.bigfire.Agent5
Can-Retransform-Classes: true
Can-Redefine-Classes: true
此时的运行顺序
打包agent5 -> 先运行LogLevelStarter -> 运行demo4 ->选择程序LogLevelStarter结尾的程序,即可运行时修改文件
运行效果
LogLevelStarter
Agent5 premain 2param :input
volatile debug atomicDebug info
volatile debug atomicDebug info
Demo4
[0]ID:12592,Name:cn.bigfire.LogLevelStarter
[1]ID:12880,Name:cn.bigfire.Demo4
[2]ID:14832,Name:org.jetbrains.kotlin.daemon.KotlinCompileDaemon --daemon-runFilesPath xxx
[3]ID:14864,Name:
[4]ID:14852,Name:org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36
[5]ID:8116,Name:org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher xxx
请选择第几个
0
true
LogLevelStarter
Agent5 premain 2param :input
volatile debug atomicDebug info
volatile debug atomicDebug info
Agent5 agentmain 2param :param
volatile debug atomicDebug debug
volatile debug atomicDebug debug
在Agent5中,其实使用premain和agentmain。
premain把volatile修饰的isDbug给修改为true了。
而agentmain时把atomicDebug的值进行多次取反操作。
自己实现一个热部署功能的大致思路
当运行完本项目中的几个demo之后。
读者可能对Java Agent有了一些基本的概念
最起码我们知道了premain是可以运行在main函数前的。
而agentmain是可以在程序运行时,修改程序内的一些类文件的。
那么热部署很明显就是使用的agentmain这个特性了
那么热部署具体应该怎么实现呢?
这里先有个大概的思路。后续如果有经历,可以简单按照这个思路实现一下
思路
当我们文件发生修改的时候,项目会重新加载我们的类。
那么这里肯定会涉及到文件变化的观察。 即 观察者设计模式跑不了
首先递归当前项目目录。并根据文件类型,如(.java ,xml,yml等)将此类文件注册观察者模式。
当文件内容发生变化时,会调用 监听器中的回调方法;
在回调中完成如下(具体实现时未必需要)
使用Java1.6的JavaCompiler编译Java文件;
自定义ClassLoader 装载 编译好的Class到堆中
使用agentmain修改原Class文件替换成新的Class文件
完成热加载
JavaAgent的应用场景
apm:(Application Performance Management)应用性能管理。pinpoint、cat、skywalking等都基于Instrumentation实现
idea的HotSwap、Jrebel等热部署工具
应用级故障演练
Java诊断工具Arthas、Btrace等
源代码
{"author": "大火yzs","title": "【JavaAgent】JavaAgent入门教程","tag": "JavaAgent,Instrumentation,运行时动态修改源程序","createTime": "2020-08-02 18:30"
}
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