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java初学者练手项目-java项目源码哪里找

更新时间: 编辑:乱空手游网小编 浏览:475

1. 前言

为什么会接触JavaAgent呢?

这起源于笔者最近在读Dubbo的源码,Dubbo有一个很有意思的功能——SPI,它可以根据运行时的URI参数,自适应的调用特定的实现类。大致的原理其实也能猜到,无非就是生成一个代理类,反射解析URI参数里的值,然后再调用对应的实现类。虽然大概可以猜到实现原理,但毕竟只是猜想,抱着科学严谨的精神,还是想看看Dubbo的实现源码,此时就有了一个想法,能不能把Dubbo生成的代理对象的Class类Dump下来,然后反编译看看它的源码呢?

理论上是完全可行的,阿里有一个很好用的开源工具Arthas,它的jad命令就支持对JVM已经加载的类进行反编译查看源码,笔者把Arthas项目源码down下来了,查看以后发现,需要用到JavaAgent技术。

2. JavaAgent规范

在JDK1.5以后,我们可以使用JavaAgent技术,以「零侵入」的方式对Java程序做增强。例如阿里云的Arms应用监控服务,就可以通过JavaAgent的方式接入一个探针,它会把应用的运行数据上报到阿里云,开发者可以在后台查看到应用的运行数据。这种方式,不需要我们对应用做任何改动,就可以轻松实现应用监控。

JavaAgent是一种规范,它分为两类:主程序运行前Agent、主程序运行后Agent。它可以在JVM加载Class文件前,对字节码做修改,甚至允许修改已经加载过的Class,这样我们就可以对应用做增强、以及实现代码热部署。

主程序运行前Agent的步骤:

1、编写Agent类,该类必须有静态方法premain()。

public class MyAgentClass {

	// JVM优先执行该方法
	public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
		System.err.println(\"main before...\");
	}

	public static void premain(String agentArgs) {
		System.err.println(\"main before...\");
	}
}

2、在resources/META-INF目录下编写MANIFEST.MF文件,指定Premain-Class,然后将程序打成Jar包。

Manifest-Version: 1.0
Can-Redefine-Classes: true
Can-Retransform-Classes: true
Premain-Class: top.javap.agent.MyAgentClass
// 注意,这里必须空一行

使用Maven构建程序时,也可使用如下配置。

<plugin>
  <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
  <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
  <configuration>
    <archive>
      <manifest>
        <addClasspath>true</addClasspath>
      </manifest>
      <manifestEntries>
        <Premain-Class>top.javap.agent.MyAgentClass</Premain-Class>
        <Can-Retransform-Classes>true</Can-Retransform-Classes>
        <Can-Redefine-Classes>true</Can-Redefine-Classes>
      </manifestEntries>
    </archive>
  </configuration>
</plugin>

3、启动目标程序时,指定JVM参数,如下:

java -javaagent:agent-1.0-SNAPSHOT.jar JavaApp

主程序运行后Agent的步骤:

这种是针对已经运行的JVM进程,我们可以通过attach机制,启动一个新的JVM进程发送指令给它执行。

1、编写Agent类,该类必须有静态方法agentmain()。

public class MyAgentClass {

	public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
		System.err.println(\"main after...\");
	}
}

2、在resources/META-INF目录下编写MANIFEST.MF文件,指定Premain-Class,然后将程序打成Jar包。

Manifest-Version: 1.0
Can-Redefine-Classes: true
Can-Retransform-Classes: true
Agent-Class: top.javap.agent.MyAgentClass
// 注意,这里必须空一行

3、编写attach程序,启动并attach到目标JVM进程。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    VirtualMachine vm = VirtualMachine.attach(\"8080\");
    vm.loadAgent(\"/dev/agent.jar\");
}

3. 相关组件

3.1 Instrumentation

编写的AgentClass类必须有premain()方法,其中一个比较重要的参数就是Instrumentation。它是JavaAgent技术用到的主要API,接口定义如下:

public interface Instrumentation {
    /**
	 * 添加Class文件转换器,底层采用数组存储
	 * JVM加载Class文件前,需要依次经过转换
	 * @param transformer
	 * @param canRetransform 是否允许转换
	 */
    void addTransformer(ClassFileTransformer transformer, boolean canRetransform);
    void addTransformer(ClassFileTransformer transformer);

    // 删除Class文件转换器
    boolean removeTransformer(ClassFileTransformer transformer);
    boolean isRetransformClassesSupported();

    // 重新转换Class
    void retransformClasses(Class<?>... classes) throws UnmodifiableClassException;
    boolean isRedefineClassesSupported();

    // 重新定义Class,热更新
    void redefineClasses(ClassDefinition... definitions)
        throws  ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException;
    boolean isModifiableClass(Class<?> theClass);
    @SuppressWarnings(\"rawtypes\")
    Class[] getAllLoadedClasses();
    @SuppressWarnings(\"rawtypes\")
    Class[] getInitiatedClasses(ClassLoader loader);
    // 获取对象大小
    long getObjectSize(Object objectToSize);
    void appendToBootstrapClassLoaderSearch(JarFile jarfile);
    void appendToSystemClassLoaderSearch(JarFile jarfile);
    boolean isNativeMethodPrefixSupported();
    void setNativeMethodPrefix(ClassFileTransformer transformer, String prefix);
}

重要的方法笔者已经写上注释了,本文会用到的方法主要是addTransformer()。它可以用来添加Class转换器,JVM在加载Class前,会先经过这些转换器进行加工。

3.2 ClassFileTransformer

Class文件转换器,JVM加载某个Class前,会先经过它转换,我们可以在这里去修改字节码以达到功能增强的目的。它只有一个方法transform():

public interface ClassFileTransformer{
    
    /**
	 * 转换Class
	 * @param loader 类加载器
	 * @param className 类名
	 * @param classBeingRedefined 原始Class
	 * @param ProtectionDomain 
	 * @param classfileBuffer Class文件字节数组
	 */
	byte[] transform(  ClassLoader loader,
                String className,
                Class<?>  classBeingRedefined,
                ProtectionDomain protectionDomain,
                byte[]  classfileBuffer)
        throws IllegalClassFormatException;
}

本文主要用到的就是classfileBuffer,有了Class的字节数组,只要把它导出到磁盘,通过IDEA反编译就能看到源码了。

4. 实战

【需求】

支持将任意Java对象的Class文件导出到磁盘,通过反编译查看源码,包括动态生成的类。

【实现】

1、编写InstrumentationHolder,持有Instrumentation实例,后续操作全靠它。

public class InstrumentationHolder {
	private static Instrumentation INSTANCE;

	public static void init(Instrumentation ins) {
		INSTANCE = ins;
	}

	public static Instrumentation get() {
		if (INSTANCE == null) {
			throw new RuntimeException(\"检查 -javaagent 配置\");
		}
		return INSTANCE;
	}
}

2、编写MyAgentClass,保存Instrumentation实例。

public class MyAgentClass {

	public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
		System.err.println(\"main before...\");
		InstrumentationHolder.init(inst);
	}
}

3、编写ClassDumpTransformer,获取Class文件字节数组,导出到磁盘。

public class ClassDumpTransformer implements ClassFileTransformer {
	private final File file;
	private final Set<Class<?>> classes = new HashSet<>();

	public ClassDumpTransformer(String path, Class<?>... classes) {
		this.file = new File(path);
		this.classes.addAll(Arrays.asList(classes));
	}

	@Override
	public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
		if (classes.contains(classBeingRedefined)) {
			FileUtil.writeBytes(classfileBuffer, file);
		}
		return null;
	}
}

4、编写ClassUtil工具类,支持导出Class文件。

public class ClassUtil {

	public static void classDump(Class<?> c, String path) {
		ClassDumpTransformer transformer = new ClassDumpTransformer(path, c);
		Instrumentation inst = InstrumentationHolder.get();
		inst.addTransformer(transformer, true);
		try {
			inst.retransformClasses(c);
		} catch (UnmodifiableClassException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			inst.removeTransformer(transformer);
		}
	}
}

5、编写MANIFEST.MF文件,构建Jar包。

Manifest-Version: 1.0
Can-Redefine-Classes: true
Can-Retransform-Classes: true
Premain-Class: top.javap.agent.MyAgentClass

6、编写测试类,利用JDK动态代理生成代理类,然后将代理类的Class文件导出。

public class AgentDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Object instance = Proxy.newProxyInstance(A.class.getClassLoader(), new Class[]{A.class}, new InvocationHandler() {
			@Override
			public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
				return null;
			}
		});

		ClassUtil.classDump(instance.getClass(),
				\"/target/X.class\");
	}

	public static interface A {
		void a();
	}
}

7、设置-javaagent参数并启动程序。

java -javaagent:agent.jar AgentDemo

此时,target目录下就会生成X.class文件,通过IDEA打开即可看到JDK生成的代理类源码。

5. 总结

JavaAgent十分强大,通过它可以在JVM加载Class文件前修改字节码,甚至修改JVM已经加载的Class。基于此,我们可以「零侵入」的对应用程序做增强,服务实现热部署等等。

本文通过一个小示例,编写ClassFileTransformer实现类导出对象的Class文件,反编译查看其源码。这对于ASM操作字节码、JDK动态代理等动态生成类的场景下,而我们又想看对象的具体实现时,提供了帮助。

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