[Java]Instrumentation

概述

该接口将java的instrument功能从本地代码中解放出来，使之可以利用java代码的方式解决问题。使用instrumentation开发者可以构造一个独立于应用程序的agent，用来监控和协助运行在JVM上的程序，这样的特性实际上提供了一种虚拟机级别的支持AOP的方式。

在Instrumentation的实现中，存在一个JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）的代理程序，通过调用JVMTI的相关函数完成Java类的动态操作。

使用方法

在JDK 1.5 中只能用premain的方式在main函数之前执行，我们需要编写一个含有下面方法的Java类：

 public static void premain (String agentArgs, Instrumentation inst);  public static void premain (String agentArgs);

下面来看一个Hello World的例子，首先编写代理代码如下：

package agent;import java.lang.instrument.Instrumentation;public class MyAgent {    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {        System.out.println("hello world.");    }}

在使用的时候需要将其打成jar包，创建一个manifest文件，指定代理类的位置：

Manifest-Version: 1.0Premain-Class: agent.MyAgent

然后打成jar包：

jar cvfm agent.jar manifest.MF agent/

接下来开始使用他来做一点事情：

java -javaagent:agent.jar Test------ output ------hello world.Test

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用premain的方式有的非常大的局限：Instrumentation只能在main函数之前执行。在JDK 1.6中加入了另外一个方法：agentmain方法。通过它我们可以在main函数开始执行以后再启动自己的Instrumentation程序，在Java类中需要实现：

public static void agentmain (String agentArgs, Instrumentation inst);public static void agentmain (String agentArgs);

此时需要修改manifest文件：

Agent-Class: agent.MyAgent

首先起来一个JVM循环执行程序，然后编写attach的代码来使用agent.jar：

    public static void main(String[] args) throws Exception {        new Thread() {            public void run() {                for (;;) {                    try {                        VirtualMachine vm = null;                        List<VirtualMachineDescriptor> list = VirtualMachine.list();                        for (VirtualMachineDescriptor vmd : list) {                            vm = VirtualMachine.attach(vmd);                            vm.loadAgent("D:/workspace/wszt/src/agent.jar");                            vm.detach();                        }                    } catch (Exception e) {                    }                                    }            }        }.start();        Thread.sleep(10000);    }

这里需要用到jdk/lib/tools.jar，需要将它加入到classpath。运行之后就可以在控制台中输出"Hello World"。现在我们可以在Java应用中来使用agentMain方法做一些事情了。

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另外有比如对本地方法的agent以及对BootClassPath/SystemClassPath的动态增补，在这里可以看到。

Instrumentation

核心的功能在ClassFileTransformer中实现：

public interface ClassFileTransformer { byte[] transform(ClassLoader loader,String className,Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[]classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException;}

通过transform来实现对类的行为的改造，而在Instrumentation中提供的是对ClassFileTransformer的管理与使用。

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