学习背景

在解决一个线上问题时发现是因为JAVA线程池本身的设计导致，要彻底解决的话需要重写这部分实现。

然后就找了一些资料研究怎么重写JAVA底层的类，就发现了javaagent。

主要学习资料如下：

JVM TI

JavaAgent 原理与实践

JVM 源码分析之 javaagent 原理完全解读

简介

>启动时加载的 JavaAgent 是 JDK1.5 之后引入的新特性，此特性为用户提供了在 JVM 将字节码文件读入内存之后，JVM 使用对应的字节流在 Java 堆中生成一个 Class 对象之前，用户可以对其字节码进行修改的能力，从而 JVM 也将会使用用户修改过之后的字节码进行 Class 对象的创建。

是什么

介绍javaagent之前也要介绍另一个概念JVMTI。

JVMTI是JDK提供的一套用于开发JVM监控, 问题定位与性能调优工具的通用编程接口（API）。

通过JVM TI，我们可以开发各式各样的JVMTI Agent。这个Agent的表现形式是一个以C/C++语言编写的动态共享库。

javaagent可以帮助我们快速使用JVMTI的功能，又不需要重写编写C/C++的底层库。

javaagent是依赖java底层提供的一个叫instrument的JVMTI Agent。这个agent又叫JPLISAgent(Java Programming Language Instrumentation Services Agent)

简单来说，javaagent是一个JVM的“插件”。

在java运行命令中 javaagent是一个参数，用来指定agent。

能做什么

• 可以在加载class文件之前进行拦截并把字节码做修改。
• 可以在运行期对已加载类的字节码做变更，但是这种情况下会有很多的限制。
• 还有其他一些小众的功能
• 获取所有已经加载过的类
• 获取所有已经初始化过的类（执行过 clinit 方法，是上面的一个子集）
• 获取某个对象的大小
• 将某个jar加入到bootstrap classpath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

总的来说可以让JVM按照我们的预期逻辑去执行。

最主要的也是使用最广的功能就是对字节码的修改。通过对字节码的修改我们就可以实现对JAVA底层源码的重写，也正好可以满足我之前的需求。

我们还可以做：

• 完全非侵入式的进行代码埋点，进行系统监控
• 修改JAVA底层源码，进行JVM自定义
• 实现AOP动态代理

Javaagent案例

接下可以创建一个全新的Maven项目，编写Javaagent的案例。

项目需要添加两个maven依赖。

 <dependency>  <groupId>com.alibaba</groupId>  <artifactId>fastjson</artifactId>  <version>1.2.51</version></dependency><dependency>  <groupId>org.javassist</groupId>  <artifactId>javassist</artifactId>  <version>3.23.2-GA</version>  <optional>true</optional></dependency>  

定义代理类

定义我们的第一代理类FirstAgent。这个代理类只做一个事情，在Instrumentation添加了一个我们自定义的Transformer。

 public class FirstAgent {  public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst){    System.out.println("FirstAgent is Start.");    inst.addTransformer(new FirstTransformer());  }}  

实现ClassFileTransformer接口

接下来我们自定义一个ClassFileTransformer接口的实现

在这个类里，我们对原有的类做了两点修改：

• 增加了一个sex属性
• 重写toString方法

在修改字节码时使用了javassist这个字节码工具。

Javaassist就是一个用来处理Java字节码的类库，有机会再详细介绍。

User

 public class User {  public String name;    public User(String name) {    this.name = name;  }  @Override  public String toString() {    return "User{" +    "name='" + name + '\'' +    '}';  }}  

FirstTransformer

 public class FirstTransformer implements ClassFileTransformer {  public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,  ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {  //只修改自定义的User类    if(className.equals("User")){      try {        ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();        classPool.appendClassPath(new LoaderClassPath(loader));        CtClass clazz = classPool.makeClass(new ByteArrayInputStream(classfileBuffer), false);        //定义一个String类型的sex属性        CtField param = new CtField(classPool.get("java.lang.String"), "sex", clazz);        //设置属性为private        param.setModifiers(Modifier.PRIVATE);        //将属性加到类中，并设置属性的默认值为male        clazz.addField(param, CtField.Initializer.constant("male"));        //为刚才的sex属性添加GET SET 方法        clazz.addMethod(CtNewMethod.setter("setSex", param));        clazz.addMethod(CtNewMethod.getter("getSex", param));        //重写toString方法，将sex属性加入返回结果中。        CtMethod method = clazz.getDeclaredMethod("toString");        method.setBody("return \"User{\" +\n" +        " \"name='\" + name + '\\',' +\n" +        " \"sex='\" + sex + '\\'' +\n" +        " '}';");        return clazz.toBytecode();	      } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();      }    }    return null;  }}  

打包

FirstAgent加上FirstTransformer就完成了第一个javaagent的全部代码编写部分。接下来进行打包，生成第一个javaagent

打包可以直接使用maven的打包工具，用mvn install打包即可。

 <build>  <plugins>    <plugin>      <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>      <version>3.1.2</version>      <configuration>        <archive>          <manifestEntries>            <Premain-Class>FirstAgent</Premain-Class>            <Boot-Class-Path>firstAgent.jar</Boot-Class-Path>            <Can-Redefine-Classes>false</Can-Redefine-Classes>            <Can-Retransform-Classes>true</Can-Retransform-Classes>            <Can-Set-Native-Method-Prefix>false</Can-Set-Native-Method-Prefix>          </manifestEntries>        </archive>      </configuration>    </plugin>  </plugins></build>  

这个里面有几个重要的配置：

• Premain-Class ：包含 premain 方法的类（类的全路径名）我们这里就是FirstAgent类
• Boot-Class-Path ：设置打包jar的文件名
• Can-Redefine-Classes ：true表示能重定义此代理所需的类，默认值为 false（可选）
• Can-Retransform-Classes ：true表示能重转换此代理所需的类，默认值为 false （可选）
• Can-Set-Native-Method-Prefix：true表示能设置此代理所需的本机方法前缀，默认值为 false（可选）

测试javaagent

编写一个测试方法

 public static void main(String[] args) {  User user = new User("zane");  System.out.println(JSON.toJSON(user));  System.out.println(user.toString());}  

在没有使用我们编写的javaagent时，输出如下：

 {"name":"zane"}User{name='zane'}  

在运用时添加参数 -javaagent:/Users/zane/javaagent/target/javaagent-1.0.jar，使用我们的代理类，注意路径修改成你本地的jar包地址。

在运行输出如下：

 FirstAgent is Start.{"sex":"male","name":"zane"}User{name='zane,sex='male'}  

可以看到代理已经生效， user对象新增了一个sex的属性，并重写了toString方法。