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Java中Agent如何动态修改字节码

发表于：2025-01-23 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2025年01月23日，这篇文章主要介绍了Java中Agent如何动态修改字节码，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。1、什么是Java AgentJ

千家信息网最后更新 2025年01月23日Java中Agent如何动态修改字节码

这篇文章主要介绍了Java中Agent如何动态修改字节码，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

1、什么是Java Agent

Java Agent是一种特殊类型的类，通过使用Java Instrumentation API，它可以拦截JVM上运行的应用程序，修改它们的字节码。Java Agent非常强大，也非常危险。

在开始之前，我将解释Java Agent如何使用简单的HelloWorld示例拦截类。

public class Hello {    public static void main(String[] args){        System.out.println("hello world");    }}

如下图所示：

类加载器负责将类从二进制加载到内存中。运行编译后的HelloWorld应用程序（HelloWorld.class）时，可以将Agent视为在运行时拦截类加载器行为的一种方式。您可能会想，java字节代码是如何被重新构造的，以便Agent可以在正确的位置添加相关代码的。有趣的是，对于Java程序来说，字节码的结构非常接近原始Java程序源代码。因此，虽然我们不为Java程序本身添加工具，但我们使用了它的一个非常接近的表示形式。需要注意的是，有一些非Java语言可以编译成Java字节码（如Scala、Clojure和Kotlin），这意味着程序字节码的结构和形状可能会非常不同。

2、实现Java Agent

JavaAgent基于来自Java平台的facility，它的入口点是Java.lang instrument包，它提供了允许Agent为JVM上运行的程序提供工具的服务。该包非常简单且自包含，因为它包含两个异常类、一个数据类、类定义和两个接口。在这两种方法中，如果我们想编写Java Agent，我们只需要实现classFileTransformer接口。

定义代理有两种方法。

第一个是静态代理，这意味着我们构建Agent代理，将其打包为jar文件，当我们启动Java应用程序时，我们传入一个名为java agent的特殊JVM参数。然后我们给它代理jar在磁盘上的位置，然后JVM发挥它的魔力。

$ java -javaagent: -jar

我们需要添加一个特殊的清单条目，称为pre-main类，当然，这是一个完全限定的名称类定义。

Premain-Class : org.example.JavaAgent

这个类看起来像这样

public class JavaAgent {    /**     * As soon as the JVM initializes, This  method will be called.     *     * @param agentArgs       The list of agent arguments     * @param instrumentation The instrumentation object     * @throws InstantiationException     */    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation instrumentation) throws InstantiationException {        InterceptingClassTransformer interceptingClassTransformer = new InterceptingClassTransformer();        interceptingClassTransformer.init();        instrumentation.addTransformer(interceptingClassTransformer);    }}

premain方法接受两个参数：

agentArgs-字符串参数，用户选择作为参数传递给Java Agent调用的任何参数。
instrumentation来自java.lang instrument包，我们可以添加一个新的ClassFileTransformer对象，它包含Agent的实际逻辑。

第二个选项称为动态代理。

我们可以做的不是检测启动应用程序的方式，而是编写一小段代码，接收并连接到现有JVM，并告诉它加载某个代理。

VirtualMachine vm = VirtualMachine.attach(vmPid);vm.load(agentFilePath);vm.detach();

此参数agentFilePath与静态代理方法中的参数完全相同。它必须是agent jar的文件名，因此没有输入流也没有字节。这种方法有两个警告。第一个是，这是生活在com.sun空间下的私有API，它通常适用于热点实现。第二个问题是，使用Java9进行排序时，您不能再使用此代码连接到它正在运行的JVM。

2.1 类转换

这是我们需要为agent实现的接口，以便转换类。

public interface ClassFileTransformer {    byte[] transform(ClassLoader loader,                      String className,                      Class classBeingRedefined,                     ProtectionDomain protectionDomain,                      byte[] classfileBuffer)             throws IllegalClassFormatException;}

这有点多，但我将解释方法签名中的必要参数。第一个重要的是类名。此参数的主要目的是帮助查找并区分要拦截的正确类和其他类。显然，您可能不想截取应用程序中的每个类，最简单的方法是使用条件语句进行检查。

然后是类加载器，它主要用于基本应用程序没有平坦类空间的环境中，您可能不需要查看它，但一旦遇到更复杂或模块化的平台，您就需要查看类加载器。classfileBuffer是检测前类的当前定义。要截取它，您需要使用库读取这个字节数组并截取代码，然后必须再次转换回字节码才能返回。

有几个字节码生成库。您需要进行研究，并根据它是高级API还是低级API、社区大小和许可证自行决定。我放在下面的演示是Javassist，因为我认为它在高级和低级API之间有一个很好的平衡，并且是一个三重许可证，所以几乎任何人都可以使用它。这

就是ClassFileTransformer实现的主体。

@Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, ..)        throws .. {    byte[] byteCode = classfileBuffer;    // If you wanted to intercept all the classs then you can remove this conditional check.    if (className.equals("Example")) {        try {            ClassPool classPool = scopedClassPoolFactory.create(loader, rootPool,                    ScopedClassPoolRepositoryImpl.getInstance());            CtClass ctClass = classPool.makeClass(new ByteArrayInputStream(classfileBuffer));            CtMethod[] methods = ctClass.getDeclaredMethods();            for (CtMethod method : methods) {                if (method.equals("main")) {                    method.insertAfter("System.out.println(\"Logging using Agent\");");                }            }byteCode = ctClass.toBytecode();            ctClass.detach();        } catch (Throwable ex) {            log.log(Level.SEVERE, "Error in transforming the class: " + className, ex);        }    }    return byteCode;}ctClass.detach();        } catch (Throwable ex) {            log.log(Level.SEVERE, "Error in transforming the class: " + className, ex);        }    }    return byteCode;}

在这里，从类池中，我们可以直接绕过classfileBuffer获取类，因为我想使用main方法。我们循环遍历类定义中的所有方法，得到我们想要的类。我们根本不需要使用字节码。我们可以简单地向它传递一些合法的Java代码，然后Javassist将编译它，生成新的字节码，并给出定义。

有三种方法可以向方法中插入一些Java代码。insertAfter（..）在正文末尾插入字节码。它在正文的末尾插入字节码。insertAt（..）在正文的指定行插入字节码，insertBefore（..）在正文的开头插入字节码。