java高级-动态注入替换类Instrumentation
介绍
- 利用java.lang.instrument(容器类) 做动态 Instrumentation(执行容器) 是 Java SE 5 的新特性。
- 使用 Instrumentation,开发者可以构建一个独立于应用程序的代理程序(Agent),用来监测和协助运行在 JVM 上的程序,甚至能够替换和修改某些类的定义。
- 这个功能为虚拟机监控提供了支撑。
基本用法
1. 编写 premain 函数
编写一个 Java 类,包含如下两个方法当中的任何一个
public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst); [1]
public static void premain(String agentArgs); [2]
其中,[1] 的优先级比 [2] 高,将会被优先执行([1] 和 [2] 同时存在时,[2] 被忽略)。
agentArgs 是 premain 函数得到的程序参数,随同 “– javaagent”一起传入。与 main 函数不同的是,这个参数是一个字符串而不是一个字符串数组,如果程序参数有多个,程序将自行解析这个字符串。
Inst 是一个 java.lang.instrument.Instrumentation 的实例,由 JVM 自动传入。java.lang.instrument.Instrumentation 是 instrument 包中定义的一个接口,也是这个包的核心部分,集中了其中几乎所有的功能方法,例如类定义的转换和操作等等。
2. jar 文件打包
将这个 Java 类打包成一个 jar 文件,并在其中的 manifest 属性当中加入” Premain-Class”来指定步骤 1 当中编写的那个带有 premain 的 Java 类。(可能还需要指定其他属性以开启更多功能)
3. 运行
用如下方式运行带有 Instrumentation 的 Java 程序:
java -javaagent:jar 文件的位置 [= 传入 premain 的参数 ]
案例
1,编写正常的类
主类
package com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1;
public class TestMainInJar {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(new TransClass().getNumber());
}
}
工具类
package com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1;
public class TransClass {
public int getNumber() {
return 1;
}
}
2,编写代理类
添加Premain类
package com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.lang.instrument.UnmodifiableClassException;
public class Premain {
public static void premain(String agentArgs,Instrumentation inst)
throws ClassNotFoundException,UnmodifiableClassException
{
System.out.println("Premain");
inst.addTransformer(new Transformer());
}
}
类文件转化器:
注意:实际测试时,要去掉中文,否则javac编译报错。
package com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.security.ProtectionDomain;
class Transformer implements ClassFileTransformer {
// 注意是完整路径
public static final String classNumberReturns2 = "E:\\Git\\Java\\JavaLearning\\src\\main\\java\\com\\yixiu\\javabase\\modules\\dynamic\\instrumentation\\demo1\\classes\\TransClass2.java.2";
public static byte[] getBytesFromFile(String fileName) {
try {
// precondition
File file = new File(fileName);
InputStream is = new FileInputStream(file);
long length = file.length();
byte[] bytes = new byte[(int) length];
// Read in the bytes
int offset = 0;
int numRead = 0;
while (offset <bytes.length
&& (numRead = is.read(bytes, offset, bytes.length - offset)) >= 0) {
offset += numRead;
}
if (offset < bytes.length) {
throw new IOException("Could not completely read file "
+ file.getName());
}
is.close();
System.out.println("class length:" + String.valueOf( bytes.length ) );
return bytes;
} catch (Exception e) {
System.out.println("error occurs in _ClassTransformer!"
+ e.getClass().getName());
return null;
}
}
public byte[] transform(ClassLoader l, String className, Class<?> c,
ProtectionDomain pd, byte[] b) throws IllegalClassFormatException {
System.out.println("load:" + className );
// 注意,类名称是完整的路径 load:com/yixiu/javabase/modules/dynamic/instrumentation/demo1/TransClass
if(!className.contains("TransClass") ) {
return null;
}
// if (!className.equals("TransClass")) {
// return null;
// }
return getBytesFromFile(classNumberReturns2);
}
}
3,编译,打包
创建目录classes,编译所有文件到classes中
javac -d .\classes .\*.java
切换目录
cd classes
打包
jar -cvf my.jar .\*
使用rar打开my.jar,修改MANIFEST.MF,添加
Premain-Class: com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1.Premain
4,实际要动态注入替换的类
javac编译时检查(后缀名是.java,类名和文件名相同)
要添加的代替类,必须编译为字节码后才可以添加
先修改类TransClass的返回值,编译后,将文件名重命名为TransClass2.java.2,和jar包放在同一个目录中
package com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1;
public class TransClass {
public int getNumber() {
return 2;
}
}
5,编译修改的包,执行
mentation\demo1\classes>java -javaagent:my.jar -cp my.jar com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1.TestMainInJar
输出如下:
E:\Git\Java\JavaLearning\src\main\java\com\yixiu\javabase\modules\dynamic\instru
mentation\demo1\classes>java -javaagent:my.jar -cp my.jar com.yixiu.javabase.modules.dynamic.instrumentation.demo1.TestMainInJar
Premain
load:java/lang/invoke/MethodHandleImpl
load:java/lang/invoke/MethodHandleImpl$1
load:java/lang/invoke/MethodHandleImpl$2
load:java/util/function/Function
load:java/lang/invoke/MethodHandleImpl$3
load:java/lang/invoke/MethodHandleImpl$4
load:java/lang/ClassValue
load:java/lang/ClassValue$Entry
load:java/lang/ClassValue$Identity
load:java/lang/ClassValue$Version
load:java/lang/invoke/MemberName$Factory
load:java/lang/invoke/MethodHandleStatics
load:java/lang/invoke/MethodHandleStatics$1
load:sun/misc/PostVMInitHook
load:sun/usagetracker/UsageTrackerClient
load:java/util/concurrent/atomic/AtomicBoolean
load:sun/usagetracker/UsageTrackerClient$1
load:sun/usagetracker/UsageTrackerClient$4
load:sun/usagetracker/UsageTrackerClient$2
load:java/lang/ProcessEnvironment
load:java/lang/ProcessEnvironment$NameComparator
load:java/lang/ProcessEnvironment$EntryComparator
load:java/util/Collections$UnmodifiableMap
load:java/lang/ProcessEnvironment$CheckedEntrySet
load:java/util/HashMap$EntrySet
load:java/lang/ProcessEnvironment$CheckedEntrySet$1
load:java/util/HashMap$EntryIterator
load:java/util/HashMap$HashIterator
load:java/lang/ProcessEnvironment$CheckedEntry
load:sun/usagetracker/UsageTrackerClient$3
load:java/io/FileOutputStream$1
load:sun/launcher/LauncherHelper
load:com/yixiu/javabase/modules/dynamic/instrumentation/demo1/TestMainInJar
load:sun/launcher/LauncherHelper$FXHelper
load:java/lang/Class$MethodArray
load:java/lang/Void
load:com/yixiu/javabase/modules/dynamic/instrumentation/demo1/TransClass
class length:309
2
load:java/lang/Shutdown
load:java/lang/Shutdown$Lock
参考
- Java编程的动态特性, 从Reflection到Runtime Class Transformation https://blog.csdn.net/iteye_12751/article/details/82550531
- Instrumentation 新功能 https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jse61/
- Java Instrumentation https://blog.csdn.net/DorMOUSENone/article/details/81781131
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