使用java Agent实现一个组件

目录

一、java agent介绍

二、Java Agent的原理

1、原理是什么？

2、实现agent启动方法

3、agent加载

4、启动时修改

5、运行时修改

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一、java agent介绍

java agent本质上可以理解为一个插件，该插件就是一个精心提供的jar包，这个jar包通过JVMTI（JVM Tool Interface）完成加载，最终借助JPLISAgent（Java Programming Language Instrumentation Services Agent）完成对目标代码的修改。

java agent技术的主要功能如下：

• 可以在加载java文件之前做拦截把字节码做修改
• 可以在运行期将已经加载的类的字节码做变更
• 还有其他的一些小众的功能

• 获取所有已经被加载过的类
• 获取所有已经被初始化过了的类
• 获取某个对象的大小
• 将某个jar加入到bootstrapclasspath里作为高优先级被bootstrapClassloader加载
• 将某个jar加入到classpath里供AppClassloard去加载
• 设置某些native方法的前缀，主要在查找native方法的时候做规则匹配

二、Java Agent的原理

1、原理是什么？

Java Agent的原理主要是通过Java的Instrumentation API和JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）来实现的。

Java Agent是一种运行在JVM中的特殊程序，可以在运行时修改或分析类的字节码。通过Instrumentation API，Java Agent可以在类加载到JVM之前或之后，对类的字节码进行修改或分析，以实现各种功能，如性能监控、故障排查、代码热替换等。

JVMTI是JVM提供的一组原生接口，用于监控和控制JVM的运行状态。Java Agent可以通过JVMTI获取JVM的运行信息，如线程状态、内存使用情况等，以实现更加精细的控制和监控。

总的来说，Java Agent的原理是通过Instrumentation API和JVMTI，在运行时对类的字节码进行修改或分析，以实现各种功能。

1. 编写Java Agent代码：首先需要编写Java Agent的代码，实现所需的功能。Java Agent的代码通常包括一个premain方法，该方法会在目标JVM启动之前被执行，可以在其中进行字节码修改或分析等操作。
2. 打包Java Agent：将Java Agent代码打包成一个独立的jar文件，以便后续使用。
3. 使用Java Agent：在启动目标JVM时，通过添加-javaagent参数来指定Java Agent的路径和名称，如：java -javaagent:/path/to/agent.jar MyApp。这样，JVM在启动时就会加载并执行Java Agent的代码。
4. 调试和测试：在实际使用中，需要对Java Agent进行调试和测试，以确保其能够正确地工作并实现预期的功能。

通过java agent技术进行类的字节码修改最主要使用的就是Java Instrumentation API。下面将介绍如何使用Java Instrumentation API进行字节码修改。

2、实现agent启动方法

Java Agent支持目标JVM启动时加载，也支持在目标JVM运行时加载，这两种不同的加载模式会使用不同的入口函数，如果需要在目标JVM启动的同时加载Agent，那么可以选择实现下面的方法：

1. [1] public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst);
2. [2] public static void premain(String agentArgs);

JVM将首先寻找[1]，如果没有发现[1]，再寻找[2]。如果希望在目标JVM运行时加载Agent，则需要实现下面的方法：

1. [1] public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst);
2. [2] public static void agentmain(String agentArgs);

这两组方法的第一个参数AgentArgs是随同 “–javaagent”一起传入的程序参数，如果这个字符串代表了多个参数，就需要自己解析这些参数。inst是Instrumentation类型的对象，是JVM自动传入的，我们可以拿这个参数进行类增强等操作。

3、agent加载

• 启动时加载

• 启动参数增加-javaagent:[path]，其中path为对应的agent的jar包路径

• 运行中加载

• 使用com.sun.tools.attach.VirtualMachine加载

4、启动时修改

启动时修改主要是在jvm启动时，执行native函数的Agent_OnLoad方法，在方法执行时，执行如下步骤：

• 创建InstrumentationImpl对象
• 监听ClassFileLoadHook事件
• 调用InstrumentationImpl的loadClassAndCallPremain方法，在这个方法里会去调用javaagent里MANIFEST.MF里指定的Premain-Class类的premain方法

5、运行时修改

运行时修改主要是通过jvm的attach机制来请求目标jvm加载对应的agent，执行native函数的Agent_OnAttach方法，在方法执行时，执行如下步骤：

• 创建InstrumentationImpl对象
• 监听ClassFileLoadHook事件
• 调用InstrumentationImpl的loadClassAndCallAgentmain方法，在这个方法里会去调用javaagent里MANIFEST.MF里指定的Agentmain-Class类的agentmain方法