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【JAVA基础☞探针技术】Java探针-Java Agent技术

撸了今年阿里、腾讯和美团的面试,我有一个重要发现.......>>

1、原理:基于javaAgent和Java字节码注入技术的java探针工具技术原理

2、原理分析

动态代理功能实现说明,我们利用javaAgent和ASM字节码技术开发java探针工具,实现原理如下:

jdk1.5以后引入了javaAgent技术,javaAgent是运行方法之前的拦截器。我们利用javaAgent和ASM字节码技术,在JVM加载class二进制文件的时候,利用ASM动态的修改加载的class文件,在监控的方法前后添加计时器功能,用于计算监控方法耗时,同时将方法耗时及内部调用情况放入处理器,处理器利用栈先进后出的特点对方法调用先后顺序做处理,当一个请求处理结束后,将耗时方法轨迹和入参map输出到文件中,然后根据map中相应参数或耗时方法轨迹中的关键代码区分出我们要抓取的耗时业务。最后将相应耗时轨迹文件取下来,转化为xml格式并进行解析,通过浏览器将代码分层结构展示出来,方便耗时分析,如图下图所示。

Java探针工具功能点:

1、支持方法执行耗时范围抓取设置,根据耗时范围抓取系统运行时出现在设置耗时范围的代码运行轨迹。

2、支持抓取特定的代码配置,方便对配置的特定方法进行抓取,过滤出关系的代码执行耗时情况。

3、支持APP层入口方法过滤,配置入口运行前的方法进行监控,相当于监控特有的方法耗时,进行方法专题分析。

4、支持入口方法参数输出功能,方便跟踪耗时高的时候对应的入参数。

5、提供WEB页面展示接口耗时展示、代码调用关系图展示、方法耗时百分比展示、可疑方法凸显功能。

3、实例:

JavaAgent 是JDK 1.5 以后引入的,也可以叫做Java代理。

JavaAgent 是运行在 main方法之前的拦截器,它内定的方法名叫 premain ,也就是说先执行 premain 方法然后再执行 main 方法。

查看原作者实例地址:https://www.cnblogs.com/aspirant/p/8796974.html

JavaAgent 的应用场景

JDK5中只能通过命令行参数在启动JVM时指定javaagent参数来设置代理类,而JDK6中已经不仅限于在启动JVM时通过配置参数来设置代理类,JDK6中通过 Java Tool API 中的 attach 方式,我们也可以很方便地在运行过程中动态地设置加载代理类,以达到 instrumentation 的目的。 
Instrumentation 的最大作用,就是类定义动态改变和操作。

最简单的一个例子,计算某个方法执行需要的时间,不修改源代码的方式,使用Instrumentation 代理来实现这个功能,给力的说,这种方式相当于在JVM级别做了AOP支持,这样我们可以在不修改应用程序的基础上就做到了AOP。

  1. 创建一个 ClassFileTransformer 接口的实现类 MyTransformer 
    实现 ClassFileTransformer 这个接口的目的就是在class被装载到JVM之前将class字节码转换掉,从而达到动态注入代码的目的。那么首先要了解MonitorTransformer 这个类的目的,就是对想要修改的类做一次转换,这个用到了javassist对字节码进行修改,可以暂时不用关心jaavssist的原理,用ASM同样可以修改字节码,只不过比较麻烦些。
  2. 代码:
    package com.shanhy.demo.agent;
    
    import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
    import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
    import java.security.ProtectionDomain;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.List;
    import java.util.Map;
    
    import javassist.ClassPool;
    import javassist.CtClass;
    import javassist.CtMethod;
    import javassist.CtNewMethod;
    
    /**
     * 检测方法的执行时间
     *
     */
    public class MyTransformer implements ClassFileTransformer {
    
        final static String prefix = "\nlong startTime = System.currentTimeMillis();\n";
        final static String postfix = "\nlong endTime = System.currentTimeMillis();\n";
    
        // 被处理的方法列表
        final static Map<String, List<String>> methodMap = new HashMap<String, List<String>>();
    
        public MyTransformer() {
            add("com.shanhy.demo.TimeTest.sayHello");
            add("com.shanhy.demo.TimeTest.sayHello2");
        }
    
        private void add(String methodString) {
            String className = methodString.substring(0, methodString.lastIndexOf("."));
            String methodName = methodString.substring(methodString.lastIndexOf(".") + 1);
            List<String> list = methodMap.get(className);
            if (list == null) {
                list = new ArrayList<String>();
                methodMap.put(className, list);
            }
            list.add(methodName);
        }
    
        @Override
        public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,
                ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
            className = className.replace("/", ".");
            if (methodMap.containsKey(className)) {// 判断加载的class的包路径是不是需要监控的类
                CtClass ctclass = null;
                try {
                    ctclass = ClassPool.getDefault().get(className);// 使用全称,用于取得字节码类<使用javassist>
                    for (String methodName : methodMap.get(className)) {
                        String outputStr = "\nSystem.out.println(\"this method " + methodName
                                + " cost:\" +(endTime - startTime) +\"ms.\");";
    
                        CtMethod ctmethod = ctclass.getDeclaredMethod(methodName);// 得到这方法实例
                        String newMethodName = methodName + "$old";// 新定义一个方法叫做比如sayHello$old
                        ctmethod.setName(newMethodName);// 将原来的方法名字修改
    
                        // 创建新的方法,复制原来的方法,名字为原来的名字
                        CtMethod newMethod = CtNewMethod.copy(ctmethod, methodName, ctclass, null);
    
                        // 构建新的方法体
                        StringBuilder bodyStr = new StringBuilder();
                        bodyStr.append("{");
                        bodyStr.append(prefix);
                        bodyStr.append(newMethodName + "($$);\n");// 调用原有代码,类似于method();($$)表示所有的参数
                        bodyStr.append(postfix);
                        bodyStr.append(outputStr);
                        bodyStr.append("}");
    
                        newMethod.setBody(bodyStr.toString());// 替换新方法
                        ctclass.addMethod(newMethod);// 增加新方法
                    }
                    return ctclass.toBytecode();
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(e.getMessage());
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return null;
        }
    }

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