Java Agent初探——动态修改代码

用了一下午总算把java agent给跑通了，本篇文章记录一下具体的操作步骤，以免遗忘。。。

通过java agent可以动态修改代码（替换、修改类的定义），进行AOP。

目标：

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1	为所有添加@ToString注解的类实现默认的toString方法

需要两个程序，一个是用来测试的程序，一个agent用于修改代码。

1. 测试程序

被测试的程序包括：

- ToString.java

- Foo.java

- Main.java

具体代码如下：

ToString.java：定义ToString注解

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package com.chosen0ne.agent.test;   import java.lang.annotation.Retention; import java.lang.annotation.RetentionPolicy;   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) public @interface ToString { }

Foo.java：很简单用于测试，使用了ToString注解

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package com.chosen0ne.agent.test;   @ToString public class Foo {   }

Main.java：

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package com.chosen0ne.agent.test;   public class Main {     public static void main(String[] args) {         Foo foo = new Foo();         System.out.println(foo.toString());     } }

执行Main.java，结果如下：

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1	com.chosen0ne.agent.test.Foo@7852e922

可以看到toString返回的是Object的默认实现。

2. Agent程序

java agent程序实际上类似于钩子，有两种方式：

- main函数开始前

- 程序运行中

这里主要测试main函数开始前的情况。类似于main函数，需要实现

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

这个函数会在main函数之前被调用。可以在premain中，进行字节码操作，替换或重新实现一些类。这里使用Byte Buddy库，在ASM之上提供了更高级的抽象，便于使用。具体代码如下：

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package com.chosen0ne.ByteCode.agent;   import java.lang.instrument.Instrumentation;   import com.chosen0ne.agent.test.ToString;   import net.bytebuddy.agent.builder.AgentBuilder; import net.bytebuddy.description.type.TypeDescription; import net.bytebuddy.dynamic.DynamicType.Builder; import net.bytebuddy.implementation.FixedValue; import net.bytebuddy.matcher.ElementMatchers;   public class ToStringAgent {       public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation) {         System.out.println("print pre main");         new AgentBuilder.Default()                 .type(ElementMatchers.isAnnotatedWith(ToString.class))                 .transform(new AgentBuilder.Transformer() {                       @Override                     public Builder<!--?--> transform(Builder<!--?--> builder,                             TypeDescription typeDescription, ClassLoader classLoader) {                         return builder.method(ElementMatchers.named("toString"))                                 .intercept(FixedValue.value("test"));                     }                                       }).installOn(instrumentation);     } }

agent需要打包成jar，并且对于premain的方式需要在MANIFEST.MF中指定Premain-Class，用于指明包含premain函数的类。具体有两种方式打包：

1）直接通过jar命令

编辑生成MANIFEST.MF后，执行：

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1	jar cvfm agent.jar MANIFEST.MF -C . com lib

上述命令打包成的jar包含：

- com：编译生成的class文件

- lib：其依赖的库

2）通过maven直接生成：

通过maven-jar-plugin插件生成jar包，具体配置如下：

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<build>     <plugins>            <plugin>             <groupid>org.apache.maven.plugins</groupid>             <artifactid>maven-jar-plugin</artifactid>             <version>2.1</version>             <configuration>                 <archive>                     <manifest>                         <addclasspath>true</addclasspath>                         <classpathprefix>lib/</classpathprefix>                         <mainclass>com.chosen0ne.ByteCode.ByteBuddyTest</mainclass>                     </manifest>                     <manifestentries>                         <premain-class>com.chosen0ne.ByteCode.agent.ToStringAgent</premain-class>                     </manifestentries>                 </archive>             </configuration>         </plugin>     </plugins> </build>

主要通过manifestEntries标签生成自动的属性，这里指定了Premain-Class

3. 运行

将生成的agent.jar、依赖的ByteBuddy的jar包和测试程序编译生成的class文件放到一个路径下，目录布局如下：

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. ├── agent.jar ├── classes │ └── com │     └── chosen0ne │         └── agent │             └── test │                 ├── Foo.class │                 ├── Main.class │                 └── ToString.class └── lib     └── byte-buddy-1.2.3.jar

在当前目录执行命令：

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1	java -cp classes:lib/byte-buddy-1.2.3.jar -javaagent:agent.jar com.chosen0ne.agent.test.Main

运行结果如下：

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1 2	print pre main test

这里需要注意一点，如果将测试程序也打包成jar包的话，那么在通过-cp指定ByteBuddy库时会失败，找不到对应的class，错误如下：

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> java -cp classes:lib/byte-buddy-1.2.3.jar -javaagent:agent.jar -jar agent-test-case-0.0.1-SNAPSHOT.jar Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: net/bytebuddy/matcher/ElementMatcher     at java.lang.Class.getDeclaredMethods0(Native Method)     at java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(Class.java:2688)     at java.lang.Class.getDeclaredMethod(Class.java:2115)     at sun.instrument.InstrumentationImpl.loadClassAndStartAgent(InstrumentationImpl.java:327)     at sun.instrument.InstrumentationImpl.loadClassAndCallPremain(InstrumentationImpl.java:401) Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: net.bytebuddy.matcher.ElementMatcher     at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:372)     at java.net.URLClassLoader$1.run(URLClassLoader.java:361)     at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)     at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:360)     at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)     at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:308)     at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)     ... 5 more FATAL ERROR in native method: processing of -javaagent failed

暂时不知道具体原因。。。所以直接以class运行即可