声明：本文首发于京东零售技术公众号，为博主本人撰写投稿。
运行时修改字节码了解到上述机制以后，我们可以通过在目标JVM运行时对其中的类进行重新定义，做到运行时插桩代码。
我们知道ASM是一个字节码修改框架，因此就可以在类转换器中，对原本类的字节码进行修改，然后再对这个类进行重定义(retransform)。
首先我们实现ClassFileTransformer接口，前文中在transform方法中并没有对于字节码进行修改，只是单纯的打印了一些信息，既然需要对字目标类的节码进行修改，我们需要了解下ClassFileTransformer接口中唯一需要实现的方法transform，方法签名如下：
byte[]
transform( ClassLoader loader,
String className,
Class classBeingRedefined,
ProtectionDomain protectionDomain,
byte[] classfileBuffer)
throws IllegalClassFormatException;
可以看到方法入参有该类的类加载器、类名、类Class对象、类的保护域、以及最重要的classfileBuffer，也就是这个类的字节码，此时就可以借助ASM这个字节码大杀器来为所欲为了。现在我们实现一个字节的类转换器MyClassTransformer，然后使用ASM来对字节码进行修改。
public class MyClassTransformer implements ClassFileTransformer {
@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
// 对类字节码进行 *** 作
// 这里需要注意，不能对classfileBuffer这个数组进行修改 *** 作
try {
// 创建ASM ClassReader对象，导入需要增强的对象字节码
ClassReader reader = new ClassReader(classfileBuffer);
ClassWriter classWriter = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
// 自己实现的代码增强器
MyEnhancer myEnhancer = new MyEnhancer(classWriter);
// 增强字节码
reader.accept(myEnhancer, ClassReader.SKIP_frameS);
// 返回MyEnhancer增强后的字节码
return classWriter.toByteArray();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
// return null 则不会对类进行转换
return null;
}
}
至此，我们拼上了JVM运行时插桩代码的最后一块拼图，这样就可以理解Arthas这类基于Java Agent的性能分析工具是如何在JVM运行时对你的代码进行了修改。
接着实现一个字节码增强器，借助ASM将对方法入参和方法耗时的监控代码织入，这里需要对字节码有一定了解，这里笔者使用到ASM提供的AdviceAdapter类简化开发。
public class MyEnhancer extends ClassVisitor implements Opcodes {
public MyEnhancer(ClassVisitor classVisitor) {
super(ASM7, classVisitor);
}
@Override
public MethodVisitor visitMethod(int access, final String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
if (isIgnore(mv, access, name)) {
return mv;
}
return new AdviceAdapter(Opcodes.ASM7, new JSRInlinerAdapter(mv, access, name, descriptor, signature, exceptions), access, name, descriptor) {
private final Type METHOD_ConTAINER = Type.getType(MethodContainer.class);
private int timeIdentifier;
private int argsIdentifier;
@Override
protected void onMethodEnter() {
// 调用System.nanoTime()方法，将方法出参推入栈顶
invokeStatic(Type.getType(System.class), Method.getMethod("long nanoTime()"));
// 构造一个Long类型的局部变量，然后返回这个变量的标识符
timeIdentifier = newLocal(Type.LONG_TYPE);
// 存储栈顶元素也就是System.nanoTime()返回值，到指定位置本地变量区
storeLocal(timeIdentifier);
// 加载入参数组，将入参数组ref推入栈顶
loadArgArray();
// 构造一个Object[]类型的局部变量，返回这个变量的标识符
argsIdentifier = newLocal(Type.getType(Object[].class));
// 存储入参到指定位置本地变量区
storeLocal(argsIdentifier);
}
@Override
protected void onMethodExit(int opcode) {
// 加载指定位置的本地变量到栈顶
loadLocal(timeIdentifier);
loadLocal(argsIdentifier);
// 相当于调用MethodContainer.showMethod(long, Object[])方法
invokeStatic(METHOD_CONTAINER, Method.getMethod("void showMethod(long,Object[])"));
}
};
}
private boolean isIgnore(MethodVisitor mv, int access, String methodName) {
return null == mv
|| isAbstract(access)
|| isFinalMethod(access)
|| "".equals(methodName)
|| "".equals(methodName);
}
private boolean isAbstract(int access) {
return (ACC_ABSTRACT & access) == ACC_ABSTRACT;
}
private boolean isFinalMethod(int methodAccess) {
return (ACC_FINAL & methodAccess) == ACC_FINAL;
}
}
由于这里对于字节码的修改是在方法内部，那么实现一些复杂逻辑的最好方式，就是调用外部类的静态方法，虚拟机字节码指令中的invokestatic 是调用指定类的静态方法的指令，这里我们将方法开始时间和方法入参作为参数调用MethodContainer.showMethod 方法，方法实现如下：
public class MethodContainer {
// 实现静态方法
public static void showMethod(long startTime, Object[] Args) {
System.out.println("方法耗时:" + (System.nanoTime() - startTime) / 1000000 + "ms, 方法入参：" + Arrays.toString(Args));
}
}
ASM *** 作字节码需要一定的学习才能理解，如果把上述字节码增强前后用Java代码表示大体入下：
// ASM代码增强前
public void test(int x) throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000L);
System.out.println("i'm working " + x);
}
// ASM代码增强后
public void test(int x) throws InterruptedException {
long var2 = System.nanoTime();
Object[] var4 = new Object[]{new Integer(x)};
Thread.sleep(2000L);
System.out.println("i'm working " + x);
MethodContainer.showMethod(var2, var4);
}
最后运行AttachUitl，可以看到正在运行中的JVM被成功的插入了我们实现的字节码，对于目标虚拟机来说是完全不需要任何实现的，而且被重定义的代码也可以被还原，感兴趣的同学可以自己了解下。
总结对于Java开发者来说，代码插桩是很熟悉的一个概念，而且目前也有很多成熟的方式可以完成，比如说Spring AOP实现采用的动态代理方式，Lombok采用的插入式注解处理器方式等。
所谓术业有专攻，Instrument Agent虽然强大，但也不见得适用所有的场景，对于日志统计、方法监控，动态代理已经能很好的满足这方面的需求，但是对于JVM性能监控或方法实时运行分析，Instrument Agent可以随时插入、随时卸载、随时修改的特性就体现出了极大的优点，同时其基于Java代码开发又会相应的降低一些开发难度，这也是业内很多性能分析软件选择这种方式实现的原因。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）