Java agent是在另外一個(gè)Java應(yīng)用（“目標(biāo)”應(yīng)用）啟動(dòng)之前要執(zhí)行的Java程序，這樣agent就有機(jī)會(huì)修改目標(biāo)應(yīng)用或者應(yīng)用所運(yùn)行的環(huán)境。在本文中，我們將會(huì)從基礎(chǔ)內(nèi)容開(kāi)始，逐漸增強(qiáng)其功能，借助字節(jié)碼操作工具Byte Buddy，使其成為高級(jí)的agent實(shí)現(xiàn)。

在最基本的用例中，Java agent會(huì)用來(lái)設(shè)置應(yīng)用屬性或者配置特定的環(huán)境狀態(tài)，agent能夠作為可重用和可插入的組件。如下的樣例描述了這樣的一個(gè)agent，它設(shè)置了一個(gè)系統(tǒng)屬性，在實(shí)際的程序中就可以使用該屬性了：

public class Agent {  public static void premain(String arg) {    System.setProperty("my-property", “foo”);  }}

如上面的代碼所述，Java agent的定義與其他的Java程序類似，只不過(guò)它使用premain方法替代main方法作為入口點(diǎn)。顧名思義，這個(gè)方法能夠在目標(biāo)應(yīng)用的main方法之前執(zhí)行。相對(duì)于其他的Java程序，編寫agent并沒(méi)有特定的規(guī)則。有一個(gè)很小的區(qū)別在于，Java agent接受一個(gè)可選的參數(shù)，而不是包含零個(gè)或更多參數(shù)的數(shù)組。

如果要使用這個(gè)agent，必須要將agent類和資源打包到j(luò)ar中，并且在jar的manifest中要將Agent-Class屬性設(shè)置為包含premain方法的agent類。（agent必須要打包到j(luò)ar文件中，它不能通過(guò)拆解的格式進(jìn)行指定。）接下來(lái)，我們需要啟動(dòng)應(yīng)用程序，并且在命令行中通過(guò)javaagent參數(shù)來(lái)引用jar文件的位置：

java -javaagent:myAgent.jar -jar myProgram.jar

我們還可以在位置路徑上設(shè)置可選的agent參數(shù)。在下面的命令中會(huì)啟動(dòng)一個(gè)Java程序并且添加給定的agent，將值myOptions作為參數(shù)提供給premain方法：

java -javaagent:myAgent.jar=myOptions -jar myProgram.jar

通過(guò)重復(fù)使用javaagent命令，能夠添加多個(gè)agent。

但是，Java agent的功能并不局限于修改應(yīng)用程序環(huán)境的狀態(tài)，Java agent能夠訪問(wèn)Java instrumentation API，這樣的話，agent就能修改目標(biāo)應(yīng)用程序的代碼。Java虛擬機(jī)中這個(gè)鮮為人知的特性提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，有助于實(shí)現(xiàn)面向切面的編程。

如果要對(duì)Java程序進(jìn)行這種修改，我們需要在agent的premain方法上添加類型為Instrumentation的第二個(gè)參數(shù)。Instrumentation參數(shù)可以用來(lái)執(zhí)行一系列的任務(wù)，比如確定對(duì)象以字節(jié)為單位的精確大小以及通過(guò)注冊(cè)ClassFileTransformers實(shí)際修改類的實(shí)現(xiàn)。ClassFileTransformers注冊(cè)之后，當(dāng)類加載器（class loader）加載類的時(shí)候都會(huì)調(diào)用它。當(dāng)它被調(diào)用時(shí)，在類文件所代表的類加載之前，類文件transformer有機(jī)會(huì)改變或完全替換這個(gè)類文件。按照這種方式，在類使用之前，我們能夠增強(qiáng)或修改類的行為，如下面的樣例所示：

public class Agent { public static void premain(String argument, Instrumentation inst) {   inst.addTransformer(new ClassFileTransformer() {     @Override     public byte[] transform(       ClassLoader loader,       String className,       Class<?> classBeingRedefined, // 如果類之前沒(méi)有加載的話，值為null       ProtectionDomain protectionDomain,       byte[] classFileBuffer) {       // 返回改變后的類文件。     }   }); }}

通過(guò)使用Instrumentation實(shí)例注冊(cè)上述的ClassFileTransformer之后，每個(gè)類加載的時(shí)候，都會(huì)調(diào)用這個(gè)transformer。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，transformer會(huì)接受一個(gè)二進(jìn)制和類加載器的引用，分別代表了類文件以及試圖加載類的類加載器。

Java agent也可以在Java應(yīng)用的運(yùn)行期注冊(cè)，如果是在這種場(chǎng)景下，instrumentation API允許重新定義已加載的類，這個(gè)特性被稱之為“HotSwap”。不過(guò)，重新定義類僅限于替換方法體。在重新定義類的時(shí)候，不能新增或移除類成員，并且類型和簽名也不能進(jìn)行修改。當(dāng)類第一次加載的時(shí)候，并沒(méi)有這種限制，如果是在這樣的場(chǎng)景下，那classBeingRedefined會(huì)被設(shè)置為null。

Java字節(jié)碼與類文件格式

類文件代表了Java類編譯之后的狀態(tài)。類文件中會(huì)包含字節(jié)碼，這些字節(jié)碼代表了Java源碼中最初的程序指令。Java字節(jié)碼可以視為Java虛擬機(jī)的語(yǔ)言。實(shí)際上，JVM并不會(huì)將Java視為編程語(yǔ)言，它只能處理字節(jié)碼。因?yàn)樗捎枚M(jìn)制的表現(xiàn)形式，所以相對(duì)于程序的源碼，它占用的空間更少。除此之外，將程序以字節(jié)碼的形式進(jìn)行表現(xiàn)能夠更容易地編譯Java以外的其他語(yǔ)言，如Scala或Clojure，從而讓它們運(yùn)行在JVM上。如果沒(méi)有字節(jié)碼作為中間語(yǔ)言的話，那么其他的程序在運(yùn)行之前，可能還需要將其轉(zhuǎn)換為Java源碼。

但是，在代碼處理的時(shí)候，這種抽象卻帶來(lái)了一定的成本。如果要將ClassFileTransformer應(yīng)用到某個(gè)類上，那我們不能將該類按照J(rèn)ava源碼的形式進(jìn)行處理，甚至不能假設(shè)被轉(zhuǎn)換的代碼最初是由Java編寫而成的。更糟糕的是，探查類成員或注解的反射API也是禁止使用的，這是因?yàn)轭惣虞d之前，我們無(wú)法訪問(wèn)這些API，而在轉(zhuǎn)換進(jìn)程完成之前，是無(wú)法進(jìn)行加載的。

所幸的是，Java字節(jié)碼相對(duì)來(lái)講是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的抽象形式，它包含了很少量的操作，稍微花點(diǎn)功夫我們就能大致將其掌握起來(lái)。Java虛擬機(jī)執(zhí)行程序的時(shí)候，會(huì)以基于棧的方式來(lái)處理值。字節(jié)碼指令一般會(huì)告知虛擬機(jī)，需要從操作數(shù)棧（operand stack）上彈出值，執(zhí)行一些操作，然后再將結(jié)果壓到棧中。

讓我們考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的樣例：將數(shù)字1和2進(jìn)行相加操作。JVM首先會(huì)將這兩個(gè)數(shù)字壓到棧中，這是通過(guò) iconst_1和iconst_2這兩個(gè)字節(jié)指令實(shí)現(xiàn)的。iconst_1是個(gè)單字節(jié)的便捷運(yùn)算符（operator），它會(huì)將數(shù)字1壓到棧中。與之類似，iconst_2會(huì)將數(shù)字2壓到棧中。然后，會(huì)執(zhí)行iadd指令，它會(huì)將棧中最新的兩個(gè)值彈出，將它們求和計(jì)算的結(jié)果重新壓到棧中。在類文件中，每個(gè)指令并不是以其易于記憶的名稱進(jìn)行存儲(chǔ)的，而是以一個(gè)字節(jié)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，這個(gè)字節(jié)能夠唯一地標(biāo)記特定的指令，這也是bytecode這個(gè)術(shù)語(yǔ)的來(lái)歷。上文所述的字節(jié)碼指令及其對(duì)操作數(shù)棧的影響，通過(guò)下面的圖片進(jìn)行了可視化。

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對(duì)于人類用戶來(lái)講，會(huì)更喜歡源碼而不是字節(jié)碼，不過(guò)幸運(yùn)的是Java社區(qū)創(chuàng)建了多個(gè)庫(kù)，能夠解析類文件并將緊湊的字節(jié)碼暴露為具有名稱的指令流。例如，流行的ASM庫(kù)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的visitor API，它能夠?qū)㈩愇募饰鰹槌蓡T和方法指令，其操作方式類似于閱讀XML文件時(shí)的SAX解析器。如果使用ASM的話，那上述樣例中的字節(jié)碼可以按照如下的代碼來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)（在這里，ASM方式的指令是visitIns，能夠提供修正的方法實(shí)現(xiàn)）：

MethodVisitor methodVisitor = ...methodVisitor.visitIns(Opcodes.ICONST_1);methodVisitor.visitIns(Opcodes.ICONST_2);methodVisitor.visitIns(Opcodes.IADD);

需要注意的是，字節(jié)碼規(guī)范只不過(guò)是一種比喻的說(shuō)法（metaphor），因?yàn)镴ava虛擬機(jī)允許將程序轉(zhuǎn)換為優(yōu)化后的機(jī)器碼（machine code），只要程序的輸出能夠保證是正確的即可。因?yàn)樽止?jié)碼的簡(jiǎn)潔性，所以在已有的類中取代和修改指令是很簡(jiǎn)單直接的。因此，使用ASM及其底層的Java字節(jié)碼基礎(chǔ)就足以實(shí)現(xiàn)類轉(zhuǎn)換的Java agent，這需要注冊(cè)一個(gè)ClassFileTransformer，它會(huì)使用這個(gè)庫(kù)來(lái)處理其參數(shù)。

克服字節(jié)碼的不足

對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用來(lái)講，解析原始的類文件依然意味著有很多的手動(dòng)工作。Java程序員通常感興趣的是類型層級(jí)結(jié)構(gòu)中的類。例如，某個(gè)Java agent可能需要修改所有實(shí)現(xiàn)給定接口的類。如果要確定某個(gè)類的超類，那只靠解析ClassFileTransformer所給定的類文件就不夠了，類文件中只包含了直接超類和接口的名字。為了解析可能的超類型關(guān)聯(lián)關(guān)系，程序員依然需要定位這些類型的類文件。

在項(xiàng)目中直接使用ASM的另外一個(gè)困難在于，團(tuán)隊(duì)中需要有開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)Java字節(jié)碼的基礎(chǔ)知識(shí)。在實(shí)踐中，這往往會(huì)導(dǎo)致很多的開(kāi)發(fā)人員不敢再去修改字節(jié)碼操作相關(guān)的代碼。如果這樣的話，實(shí)現(xiàn)Java agent很容易為項(xiàng)目的長(zhǎng)期維護(hù)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

為了克服這些問(wèn)題，我們最好使用較高層級(jí)的抽象來(lái)實(shí)現(xiàn)Java agent，而不是直接操作Java字節(jié)碼。Byte Buddy是開(kāi)源的、基于Apache 2.0許可證的庫(kù)，它致力于解決字節(jié)碼操作和instrumentation API的復(fù)雜性。Byte Buddy所聲稱的目標(biāo)是將顯式的字節(jié)碼操作隱藏在一個(gè)類型安全的領(lǐng)域特定語(yǔ)言背后。通過(guò)使用Byte Buddy，任何熟悉Java編程語(yǔ)言的人都有望非常容易地進(jìn)行字節(jié)碼操作。

Byte Buddy簡(jiǎn)介

Byte Buddy的目的并不僅僅是為了生成Java agent。它提供了一個(gè)API用于生成任意的Java類，基于這個(gè)生成類的API，Byte Buddy提供了額外的API來(lái)生成Java agent。

作為Byte Buddy的簡(jiǎn)介，如下的樣例展現(xiàn)了如何生成一個(gè)簡(jiǎn)單的類，這個(gè)類是Object的子類，并且重寫了toString方法，用來(lái)返回“Hello World!”。與原始的ASM類似，“intercept”會(huì)告訴Byte Buddy為攔截到的指令提供方法實(shí)現(xiàn)：

Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()  .subclass(Object.class)  .method(ElementMatchers.named("toString"))  .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))  .make()  .load(getClass().getClassLoader(),                  ClassLoadingStrategy.Default.WRAPPER)  .getLoaded();

從上面的代碼中，我們可以看到Byte Buddy要實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法分為兩步。首先，編程人員需要指定一個(gè)ElementMatcher，它負(fù)責(zé)識(shí)別一個(gè)或多個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的方法。Byte Buddy提供了功能豐富的預(yù)定義攔截器（interceptor），它們暴露在ElementMatchers類中。在上述的例子中，toString方法完全精確匹配了名稱，但是，我們也可以匹配更為復(fù)雜的代碼結(jié)構(gòu)，如類型或注解。

當(dāng)Byte Buddy生成類的時(shí)候，它會(huì)分析所生成類型的類層級(jí)結(jié)構(gòu)。在上述的例子中，Byte Buddy能夠確定所生成的類要繼承其超類Object的名為toString的方法，指定的匹配器會(huì)要求Byte Buddy重寫該方法，這是通過(guò)隨后的 Implementation 實(shí)例實(shí)現(xiàn)的，在我們的樣例中，這個(gè)實(shí)例也就是FixedValue。

當(dāng)創(chuàng)建子類的時(shí)候，Byte Buddy始終會(huì)攔截（intercept）一個(gè)匹配的方法，在生成的類中重寫該方法。但是，我們?cè)诒疚纳院髮?huì)看到Byte Buddy還能夠重新定義已有的類，而不必通過(guò)子類的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，Byte Buddy會(huì)將已有的代碼替換為生成的代碼，而將原有的代碼復(fù)制到另外一個(gè)合成的（synthetic）方法中。

在我們上面的代碼樣例中，匹配的方法進(jìn)行了重寫，在實(shí)現(xiàn)里面，返回了固定的值“Hello World!”。intercept方法接受Implementation類型的參數(shù)，Byte Buddy自帶了多個(gè)預(yù)先定義的實(shí)現(xiàn)，如上文所使用的FixedValue類。但是，如果需要的話，可以使用前文所述的ASM API將某個(gè)方法實(shí)現(xiàn)為自定義的字節(jié)碼，Byte Buddy本身也是基于ASM API實(shí)現(xiàn)的。

定義完類的屬性之后，就能通過(guò)make方法來(lái)進(jìn)行生成。在樣例應(yīng)用中，因?yàn)橛脩魶](méi)有指定類名，所以生成的類會(huì)給定一個(gè)任意的名稱。最終，生成的類將會(huì)使用ClassLoadingStrategy來(lái)進(jìn)行加載。通過(guò)使用上述的默認(rèn) WRAPPER策略，類將會(huì)使用一個(gè)新的類加載器進(jìn)行加載，這個(gè)類加載器會(huì)使用環(huán)境類加載器作為父加載器。

類加載之后，使用Java反射API就可以訪問(wèn)它了。如果沒(méi)有指定其他構(gòu)造器的話，Byte Buddy將會(huì)生成類似于父類的構(gòu)造器，因此生成的類可以使用默認(rèn)的構(gòu)造器。這樣，我們就可以檢驗(yàn)生成的類重寫了 toString方法，如下面的代碼所示：

assertThat(dynamicType.newInstance().toString(),            is("Hello World!"));

當(dāng)然，這個(gè)生成的類并沒(méi)有太大的用處。對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用來(lái)講，大多數(shù)方法的返回值是在運(yùn)行時(shí)計(jì)算的，這個(gè)計(jì)算過(guò)程要依賴于方法的參數(shù)和對(duì)象的狀態(tài)。

通過(guò)委托實(shí)現(xiàn)Instrumentation

要實(shí)現(xiàn)某個(gè)方法，有一種更為靈活的方式，那就是使用Byte Buddy的MethodDelegation。通過(guò)使用方法委托，在生成重寫的實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們就有可能調(diào)用給定類和實(shí)例的其他方法。按照這種方式，我們可以使用如下的委托器（delegator）重新編寫上述的樣例：

class ToStringInterceptor {  static String intercept() {    return “Hello World!”;  }}

借助上面的POJO攔截器，我們就可以將之前的FixedValue實(shí)現(xiàn)替換為MethodDelegation.to(ToStringInterceptor.class)：

Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()  .subclass(Object.class)  .method(ElementMatchers.named("toString"))  .intercept(MethodDelegation.to(ToStringInterceptor.class))  .make()  .load(getClass().getClassLoader(),                  ClassLoadingStrategy.Default.WRAPPER)  .getLoaded();

使用上述的委托器，Byte Buddy會(huì)在to方法所給定的攔截目標(biāo)中，確定最優(yōu)的調(diào)用方法。就ToStringInterceptor.class來(lái)講，選擇過(guò)程只是非常簡(jiǎn)單地解析這個(gè)類型的唯一靜態(tài)方法而已。在本例中，只會(huì)考慮一個(gè)靜態(tài)方法，因?yàn)槲械哪繕?biāo)中指定的是一個(gè)類。與之不同的是，我們還可以將其委托給某個(gè)類的實(shí)例，如果是這樣的話，Byte Buddy將會(huì)考慮所有的虛方法（virtual method）。如果類或?qū)嵗嫌卸鄠€(gè)這樣的方法，那么Byte Buddy首先會(huì)排除掉所有與指定instrumentation不兼容的方法。在剩余的方法中，庫(kù)將會(huì)選擇最佳的匹配者，通常來(lái)講這會(huì)是參數(shù)最多的方法。我們還可以顯式地指定目標(biāo)方法，這需要縮小合法方法的范圍，將ElementMatcher傳遞到MethodDelegation中，就會(huì)進(jìn)行方法的過(guò)濾。例如，通過(guò)添加如下的filter，Byte Buddy只會(huì)將名為“intercept”的方法視為委托目標(biāo)：

MethodDelegation.to(ToStringInterceptor.class)                .filter(ElementMatchers.named(“intercept”))

執(zhí)行上面的攔截之后，被攔截到的方法依然會(huì)打印出“Hello World!”，但是這次的結(jié)果是動(dòng)態(tài)計(jì)算的，這樣的話，我們就可以在攔截器方法上設(shè)置斷點(diǎn)，所生成的類每次調(diào)用toString時(shí)，都會(huì)觸發(fā)攔截器的方法。

當(dāng)我們?yōu)閿r截器方法設(shè)置參數(shù)時(shí)，就能釋放出MethodDelegation的全部威力。這里的參數(shù)通常是帶有注解的，用來(lái)要求Byte Buddy在調(diào)用攔截器方法時(shí)，注入某個(gè)特定的值。例如，通過(guò)使用@Origin注解，Byte Buddy提供了添加instrument功能的方法的實(shí)例，將其作為Java反射API中類的實(shí)例：

class ContextualToStringInterceptor {  static String intercept(@Origin Method m) {    return “Hello World from ” + m.getName() + “!”;  }}

當(dāng)攔截toString方法時(shí)，對(duì)instrument方法的調(diào)用將會(huì)返回“Hello world from toString!”。

除了@Origin注解以外，Byte Buddy提供了一組功能豐富的注解。例如，通過(guò)在類型為Callable的參數(shù)上使用@Super注解，Byte Buddy會(huì)創(chuàng)建并注入一個(gè)代理實(shí)例，它能夠調(diào)用被instrument方法的原始代碼。如果對(duì)于特定的用戶場(chǎng)景，所提供的注解不能滿足需求或者不太適合的話，我們甚至能夠注冊(cè)自定義的注解，讓這些注解注入用戶特定的值。

實(shí)現(xiàn)方法級(jí)別的安全性

可以看到，我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)可以借助簡(jiǎn)單的Java代碼，使用MethodDelegation來(lái)動(dòng)態(tài)重寫某個(gè)方法。這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的樣例，但是這項(xiàng)技術(shù)可以用到更加實(shí)際的應(yīng)用之中。在本文剩余的內(nèi)容中，我們將會(huì)開(kāi)發(fā)一個(gè)樣例，它會(huì)使用代碼生成技術(shù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)注解驅(qū)動(dòng)的庫(kù)，用來(lái)限制方法級(jí)別的安全性。在我們的第一個(gè)迭代中，這個(gè)庫(kù)會(huì)通過(guò)生成子類的方式來(lái)限制安全性。然后，我們將會(huì)采取相同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)Java agent，完成相同的功能。

樣例庫(kù)會(huì)使用如下的注解，允許用戶指定某個(gè)方法需要考慮安全因素：

@interface Secured {  String user();}

例如，假設(shè)應(yīng)用需要使用如下的Service類來(lái)執(zhí)行敏感操作，并且只有用戶被認(rèn)證為管理員才能執(zhí)行該方法。這是通過(guò)為執(zhí)行這個(gè)操作的方法聲明Secured注解來(lái)指定的：

class Service {  @Secured(user = “ADMIN”)  void doSensitiveAction() {    // 運(yùn)行敏感代碼...  }}

我們當(dāng)然可以將安全檢查直接編寫到方法中。在實(shí)際中，硬編碼橫切關(guān)注點(diǎn)往往會(huì)導(dǎo)致復(fù)制-粘貼的邏輯，使其難以維護(hù)。另外，一旦應(yīng)用需要涉及額外的需求時(shí)，如日志、收集調(diào)用指標(biāo)或結(jié)果緩存，直接添加這樣的代碼擴(kuò)展性不會(huì)很好。通過(guò)將這樣的功能抽取到agent中，方法就能很純粹地關(guān)注其業(yè)務(wù)邏輯，使得代碼庫(kù)能夠更易于閱讀、測(cè)試和維護(hù)。

為了讓我們規(guī)劃的庫(kù)保持盡可能得簡(jiǎn)單，按照注解的協(xié)議聲明，如果當(dāng)前用戶不具備注解的用戶屬性時(shí)，將會(huì)拋出IllegalStateException異常。通過(guò)使用Byte Buddy，這種行為可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的攔截器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下面樣例中的SecurityInterceptor所示，它會(huì)通過(guò)其靜態(tài)的user域，跟蹤當(dāng)前用戶已經(jīng)進(jìn)行了登錄：

class SecurityInterceptor {  static String user = “ANONYMOUS”  static void intercept(@Origin Method method) {    if (!method.getAnnotation(Secured.class).user().equals(user)) {      throw new IllegalStateException(“Wrong user”);    }  }}

通過(guò)上面的代碼，我們可以看到，即便給定用戶授予了訪問(wèn)權(quán)限，攔截器也沒(méi)有調(diào)用原始的方法。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Byte Buddy有很多預(yù)定義的方法可以實(shí)現(xiàn)功能的鏈接。借助MethodDelegation類的andThen方法，上述的安全檢查可以放到原始方法的調(diào)用之前，如下面的代碼所示。如果用戶沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)證的話，安全檢查將會(huì)拋出異常并阻止后續(xù)的執(zhí)行，因此原始方法將不會(huì)執(zhí)行。

將這些功能集合在一起，我們就能生成Service的一個(gè)子類，所有帶有注解方法的都能恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行安全保護(hù)。因?yàn)樗傻念愂荢ervice的子類，所以它能夠替代所有類型為Service的變量，并不需要任何的類型轉(zhuǎn)換，如果沒(méi)有恰當(dāng)認(rèn)證的話，調(diào)用doSensitiveAction方法就會(huì)拋出異常：

new ByteBuddy()  .subclass(Service.class)  .method(ElementMatchers.isAnnotatedBy(Secured.class))  .intercept(MethodDelegation.to(SecurityInterceptor.class)                             .andThen(SuperMethodCall.INSTANCE)))  .make()  .load(getClass().getClassLoader(),           ClassLoadingStrategy.Default.WRAPPER)  .getLoaded()  .newInstance()  .doSensitiveAction();

不過(guò)壞消息是，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)instrumentation功能的子類是在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的，所以除了使用Java反射以外，沒(méi)有其他辦法創(chuàng)建這樣的實(shí)例。因此，所有instrumentation類的實(shí)例都應(yīng)該通過(guò)一個(gè)工廠來(lái)創(chuàng)建，這個(gè)工廠會(huì)封裝創(chuàng)建instrumentation子類的復(fù)雜性。這樣造成的結(jié)果就是，子類instrumentation通常會(huì)用于框架之中，這些框架本身就需要通過(guò)工廠來(lái)創(chuàng)建實(shí)例，例如，像依賴管理的框架Spring或?qū)ο?關(guān)系映射的框架Hibernate，而對(duì)于其他類型的應(yīng)用來(lái)講，子類instrumentation實(shí)現(xiàn)起來(lái)通常過(guò)于復(fù)雜。

實(shí)現(xiàn)安全功能的Java agent

通過(guò)使用Java agent，上述安全框架的一個(gè)替代實(shí)現(xiàn)將會(huì)修改Service類的原始字節(jié)碼，而不是重寫它。這樣做的話，我們就沒(méi)有必要?jiǎng)?chuàng)建托管的實(shí)例了，只需簡(jiǎn)單地調(diào)用

new Service().doSensitiveAction()

即可，如果對(duì)應(yīng)的用戶沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)證的話，就會(huì)拋出異常。為了支持這種方式，Byte Buddy提供一種稱之為rebase某個(gè)類的理念。當(dāng)rebase某個(gè)類的時(shí)候，不會(huì)創(chuàng)建子類，所采用的策略是實(shí)現(xiàn)instrumentation功能的代碼將會(huì)合并到被instrument的類中，從而改變其行為。在添加instrumentation功能之后，在被instrument的類中，其所有方法的原始代碼均可進(jìn)行訪問(wèn)，因此像SuperMethodCall這樣的instrumentation，工作方式與創(chuàng)建子類是完全一樣的。

創(chuàng)建子類與rebase的行為是非常類似的，所以兩種操作的API執(zhí)行方式是一致的，都會(huì)使用相同的DynamicType.Builder接口來(lái)描述某個(gè)類型。兩種形式的instrumentation都可以通過(guò)ByteBuddy類來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)。為了使Java agent的定義更加便利，Byte Buddy還提供了 AgentBuilder類，它希望能夠以一種簡(jiǎn)潔的方式應(yīng)對(duì)一些通用的用戶場(chǎng)景。為了定義Java agent實(shí)現(xiàn)方法級(jí)別的安全性，將如下的類定義為agent的入口點(diǎn)就足以完成該功能了：

class SecurityAgent {  public static void premain(String arg, Instrumentation inst) {    new AgentBuilder.Default()    .type(ElementMatchers.any())    .transform((builder, type) -> builder    .method(ElementMatchers.isAnnotatedBy(Secured.class)    .intercept(MethodDelegation.to(SecurityInterceptor.class)               .andThen(SuperMethodCall.INSTANCE))))    .installOn(inst);  }}

如果將這個(gè)agent打包為jar文件并在命令行中進(jìn)行指定，那么所有帶有Secured注解的方法將會(huì)進(jìn)行“轉(zhuǎn)換”或重定義，從而實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。如果不激活這個(gè)Java agent的話，應(yīng)用在運(yùn)行時(shí)就不包含額外的安全檢查。當(dāng)然，這意味著如果對(duì)帶有注解的代碼進(jìn)行單元測(cè)試的話，這些方法的調(diào)用并不需要特殊的搭建過(guò)程來(lái)模擬安全上下文。Java運(yùn)行時(shí)會(huì)忽略掉無(wú)法在classpath中找到的注解類型，因此在運(yùn)行帶有注解的方法時(shí)，我們甚至完全可以在應(yīng)用中移除掉安全庫(kù)。

另外一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在于，Java agent能夠很容易地進(jìn)行疊加。如果在命令行中指定多個(gè)Java agent的話，每個(gè)agent都有機(jī)會(huì)對(duì)類進(jìn)行修改，其順序就是在命令行中所指定的順序。例如，我們可以采取這種方式將安全、日志以及監(jiān)控框架聯(lián)合在一起，而不需要在這些應(yīng)用間增添任何形式的集成層。因此，使用Java agent實(shí)現(xiàn)橫切的關(guān)注點(diǎn)提供了一種更為模塊化的代碼編寫方式，而不必針對(duì)某個(gè)管理實(shí)例的中心框架來(lái)集成所有的代碼。

Byte Buddy的源碼可以免費(fèi)地在GitHub上獲取到。入門手冊(cè)可以在 http://bytebuddy.net上找到。Byte Buddy當(dāng)前的可用版本是0.7.4，所有樣例均是基于該版本的。因?yàn)槠涓镄滦砸约皩?duì)Java生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)，該庫(kù)曾經(jīng)在2015年獲得過(guò)Oracle的Duke's Choice獎(jiǎng)項(xiàng)。

關(guān)于作者

Rafael Winterhalter是一位軟件咨詢師，在挪威的奧斯陸工作。他是靜態(tài)類型的支持者，對(duì)JVM有極大的熱情，尤其關(guān)注于代碼instrumentation、并發(fā)和函數(shù)式編程。Rafael日常會(huì)撰寫關(guān)于軟件開(kāi)發(fā)的博客，經(jīng)常出席相關(guān)的會(huì)議，并被認(rèn)定為JavaOne Rock Star。在工作以外的編碼過(guò)程中，他為多個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目做出過(guò)貢獻(xiàn)，經(jīng)常會(huì)花精力在Byte Buddy上，這是一個(gè)為Java虛擬機(jī)簡(jiǎn)化運(yùn)行時(shí)代碼生成的庫(kù)。因?yàn)樗呢暙I(xiàn)，Rafael得到過(guò)Duke's Choice獎(jiǎng)項(xiàng)。

查看英文原文：Easily Create Java Agents with Byte Buddy