Java字节码3-使用ByteBuddy实现一个Java-Age

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Java字节码系列
Java字节码1-Agent简单上手
Java字节码2-instrument初体验
Java字节码3-使用ByteBuddy实现一个Java-Agent
Java字节码4-使用Java-Agent实现一个JVM监控工具
本系列代码可见：https://github.com/hawkingfoo/demo-agent

一、概述

在前面两节中，我们实现了Agent，但是其无论在使用方式和功能上面都有一定的局限性。本文我们借助字节码工具ByteBuddy，写出高级的Agent。

ByteBuddy不仅仅是为了生成Java-Agent，它提供的API甚至可以改变重写一个Java类，本文我们使用其API实现和第二节一样的功能，给目标类中的函数统计其调用耗时。

二、实现

1、修改pom.xml

本节和上节的不同点，主要有两个。一个是引入ByteBuddy的依赖，另一个是需要将ByteBuddy的包通过shade打入到Agent中。下面只截取关键代码：

<dependency>
    <groupId>net.bytebuddy</groupId>
    <artifactId>byte-buddy</artifactId>
    <version>1.5.7</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>net.bytebuddy</groupId>
    <artifactId>byte-buddy-agent</artifactId>
    <version>1.5.7</version>
</dependency>

<plugin> 
  <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>  
  <artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>  
  <executions> 
    <execution> 
      <phase>package</phase>  
      <goals> 
        <goal>shade</goal> 
      </goals> 
    </execution> 
  </executions>  
  <configuration> 
    <artifactSet> 
      <includes> 
        <include>javassist:javassist:jar:</include>  
        <include>net.bytebuddy:byte-buddy:jar:</include>  
        <include>net.bytebuddy:byte-buddy-agent:jar:</include> 
      </includes> 
    </artifactSet> 
  </configuration> 
</plugin>

2、实现一个Agent

与之前相同的是，这里仍然是在premain处进行处理。通过AgentBuilder方法，生成一个Agent。这里有两点需要特别说明：其一是在AgentBuilder.type处，这里可以指定需要拦截的类；其二是在builder.method处，这里可以指定需要拦截的方法。当然其API支持各种isStatic、isPublic等等一系列方式。

public class MyAgent {

    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
        System.out.println("this is an perform monitor agent.");

        AgentBuilder.Transformer transformer = new AgentBuilder.Transformer() {
            @Override
            public DynamicType.Builder<?> transform(DynamicType.Builder<?> builder,
                                                    TypeDescription typeDescription,
                                                    ClassLoader classLoader) {
                return builder
                        .method(ElementMatchers.<MethodDescription>any()) // 拦截任意方法
                        .intercept(MethodDelegation.to(TimeInterceptor.class)); // 委托
            }
        };

        AgentBuilder.Listener listener = new AgentBuilder.Listener() {
            @Override
            public void onTransformation(TypeDescription typeDescription, ClassLoader classLoader, JavaModule module, DynamicType dynamicType) {}

            @Override
            public void onIgnored(TypeDescription typeDescription, ClassLoader classLoader, JavaModule module) { }

            @Override
            public void onError(String typeName, ClassLoader classLoader, JavaModule module, Throwable throwable) { }

            @Override
            public void onComplete(String typeName, ClassLoader classLoader, JavaModule module) { }
        };

        new AgentBuilder
                .Default()
                .type(ElementMatchers.nameStartsWith("com.example.demo")) // 指定需要拦截的类
                .transform(transformer)
                .with(listener)
                .installOn(inst);
    }
}

3、实现一个用来委托的Interceptor

在上一步实现Transformer的过程中，委托了一个TimeInterceptor.class。下面是其实现方式，整个的try语句是原有的代码执行，我们在之前打了时间戳，并在其结束后，计算并打印了其调用耗时。

public class TimeInterceptor  {
    @RuntimeType
    public static Object intercept(@Origin Method method,
                                   @SuperCall Callable<?> callable) throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        try {
            // 原有函数执行
            return callable.call();
        } finally {
            System.out.println(method + ": took " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
        }
    }
}

三、运行

这里需要注意的是，我们定义的包路径要和Agent中定义的相同，否则Agent无法Hook到这个类及其方法。

package com.example.demo;

public class AgentTest {

    private void fun1() throws Exception {
        System.out.println("this is fun 1.");
        Thread.sleep(500);
    }

    private void fun2() throws Exception {
        System.out.println("this is fun 2.");
        Thread.sleep(500);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AgentTest test = new AgentTest();
        test.fun1();
        test.fun2();

    }
}

结果：

this is an perform monitor agent.
this is fun 1.
private void com.example.demo.AgentTest.fun1() throws java.lang.Exception: took 501ms
this is fun 2.
private void com.example.demo.AgentTest.fun2() throws java.lang.Exception: took 500ms
public static void com.example.demo.AgentTest.main(java.lang.String[]) throws java.lang.Exception: took 1001ms

可以看到，我们的Agent成功Hook并增强了其调用方法。