太原网站科技公司,创作平台,如何编写一套网站模板,seo搜索优化怎么做上一篇从Arthas的源码引出了Java动态字节码技术#xff0c;那么这一篇就从几种Java字节码技术出发#xff0c;看看Arthas是如何通过动态字节码技术做到无侵入的源码增强#xff1b; Java大部分情况下都是解释执行的#xff0c;也就是解释.class文件#xff0c;所以如果我们…上一篇从Arthas的源码引出了Java动态字节码技术那么这一篇就从几种Java字节码技术出发看看Arthas是如何通过动态字节码技术做到无侵入的源码增强 Java大部分情况下都是解释执行的也就是解释.class文件所以如果我们想对原代码进行增强的话直接接的手段便是从源文件.java入手使用静态代理、动态代理、装饰器等设计模式进行功能增强。但很多时候我们作为第三方没有机会、不方便拿到源码时这条路就走不通了此时如果还是想继续其进行功能增强的话那么只剩一条路了就是直接对.class文件下手。
但对于二进制的.class文件还有多少人能分清魔数、标识符、各种区域表示的内容呢所以直接操作字节码也似乎不太现实那有没有什么抓手呢
ASM
ASM 是 assembly 汇编 的简称所以它更偏底层、更贴近底层字节码所以也就更难使用、更晦涩。
整体思路上是通过Reader将.class文件读取后通过一系列API来增强源码之后通过Writer生成新的.class文件。
个人不太建议使用这种方式学习和使用成本都比较高不直观太晦涩。
Javaassist
相比于ASM理解起来不要太简单不需要了解底层虚拟机指令和晦涩的API只需要掌握四个核心类即可 ClassPool、CtClass、CtMethod、CtField
CtClasscompile-time class编译时 - 类对象Java中万物皆对象CtClass是Class在编译时的对象可以通过类的全限定名来获取到这个CtClass
与编译时(compile)类对象相似的我们平时用反射获取到的是运行时(Runtime)类对象
ClassPool可以把它简单的理解为一个HashMap类的全限定名作为key可以从中获取到CtClass
CtMethod CtField类中的方法和属性
利用以上四个类可以快速实现对源码的增强比如当你想实现AOP在原方法执行前和执行后添加功能的时候只需要先通过ClassPool获取到CtClass再获取到CtMethod后就可以调用该方法的insertBefore和insertAfter插入具体代码块了。
Instrument
Instrument是JVM提供的一个对已加载的类进行修改的接口(Interface)打开java.lang.Instrumentation可以看到清晰的说明。
首先Instrument是基于 Java Agent技术的也就是上一篇中提到的用 agentmain 和 premain attache java进程生成的 agent也就是为 Instrument 在运行的进程中开了一个后门。
在instrument接口中最重要的方法是 通过ClassFileTransformer 对原class进行 retransform
在ClassFileTransformer中实现想要对原class的增强该接口只有一个需要被子类实现的方法就是transform方法
package java.lang.instrument;public interface ClassFileTransformer {byte[]transform( ClassLoader loader,String className,Class? classBeingRedefined,ProtectionDomain protectionDomain,byte[] classfileBuffer)throws IllegalClassFormatException;
}举一个直观的例子福报厂的ttl threadpool
package com.alibaba.ttl.threadpool.agent;public class TtlTransformer implements ClassFileTransformer {//类似于责任链可以添加一系列的 ClassFileTransformer//值得注意的是这里使用到了Javassistprivate final ListJavassistTransformlet transformletList new ArrayListJavassistTransformlet();TtlTransformer(List? extends JavassistTransformlet transformletList) {for (JavassistTransformlet transformlet : transformletList) {this.transformletList.add(transformlet);logger.info([TtlTransformer] add Transformlet transformlet.getClass() success);}}Overridepublic final byte[] transform(Nullable final ClassLoader loader, Nullable final String classFile, final Class? classBeingRedefined,final ProtectionDomain protectionDomain, NonNull final byte[] classFileBuffer) {final String className toClassName(classFile);//通过classloader和classname加载了原class对象ClassInfo classInfo new ClassInfo(className, classFileBuffer, loader);//对原class对象依次应用 ClassFileTransformer并返回transform后的新class对象for (JavassistTransformlet transformlet : transformletList) {transformlet.doTransform(classInfo);if (classInfo.isModified()) return classInfo.getCtClass().toBytecode();}}
}这时就可以回到上一篇中Arthas的核心启动类ArthasBootstrap transformerManager new TransformerManager(instrumentation);
在TransformerManager中有三类增强功能watcher/tarce/其余的归为reTransformers
public TransformerManager(Instrumentation instrumentation) {this.instrumentation instrumentation;classFileTransformer new ClassFileTransformer() {Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class? classBeingRedefined,ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {for (ClassFileTransformer classFileTransformer : reTransformers) {byte[] transformResult classFileTransformer.transform(loader, className, classBeingRedefined,protectionDomain, classfileBuffer);if (transformResult ! null) {classfileBuffer transformResult;}}for (ClassFileTransformer classFileTransformer : watchTransformers) {byte[] transformResult classFileTransformer.transform(loader, className, classBeingRedefined,protectionDomain, classfileBuffer);if (transformResult ! null) {classfileBuffer transformResult;}}for (ClassFileTransformer classFileTransformer : traceTransformers) {byte[] transformResult classFileTransformer.transform(loader, className, classBeingRedefined,protectionDomain, classfileBuffer);if (transformResult ! null) {classfileBuffer transformResult;}}return classfileBuffer;}};instrumentation.addTransformer(classFileTransformer, true);
}以其中的Watcher为例子看下Arthas底层是如何增强源码的
//继承java.lang.instrument包中的 ClassFileTransformer 接口
public class Enhancer implements ClassFileTransformer {Overridepublic byte[] transform(final ClassLoader inClassLoader, String className, Class? classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) {//底层是ASMClassNode classNode new ClassNode(Opcodes.ASM9);//首先获取原class对象ClassReader classReader AsmUtils.toClassNode(classfileBuffer, classNode);classNode AsmUtils.removeJSRInstructions(classNode);ListMethodNode matchedMethods new ArrayListMethodNode();for (MethodNode methodNode : classNode.methods) {if (!isIgnore(methodNode, methodNameMatcher)) {matchedMethods.add(methodNode);}}for (MethodNode methodNode : matchedMethods) {if (AsmUtils.isNative(methodNode)) {continue; //过滤调native方法}if(AsmUtils.containsMethodInsnNode(methodNode, Type.getInternalName(SpyAPI.class), atBeforeInvoke)) {... //对class的方法添加watch功能}}return AsmUtils.toBytes(classNode, inClassLoader, classReader); //返回新的class对象}
}
