【Agent】Javassist 增加方法执行耗时

1 前言

上节我们已经知道通过配置-javaagent:文件.jar后，在java程序启动时候会执行premain方法。接下来我们使用javassist字节码增强的方式，来监控方法程序的执行耗时。

2 Java agent

2.1 Javassist 是什么

Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的 Shigeru Chiba （千叶滋）所创建的。它已加入了开放源代码JBoss应用服务器项目，通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态"AOP"框架。

另外关于java字节码的处理，目前有很多工具，如bcel，asm。不过这些都需要直接跟虚拟机指令打交道。如果你不想了解虚拟机指令，可以采用javassist。javassist是jboss的一个子项目，其主要的优点，在于简单，而且快速。直接使用java编码的形式，而不需要了解虚拟机指令，就能动态改变类的结构，或者动态生成类。

2.2 尝试

那我们开始，首先引入依赖，并打包到 jar 中：

pom.xml

<dependency>
    <groupId>javassist</groupId>
    <artifactId>javassist</artifactId>
    <version>3.12.1.GA</version>
    <type>jar</type>
</dependency>
<!-- 将javassist包打包到Agent中 -->
<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
    <executions>
        <execution>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>shade</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
    <configuration>
        <artifactSet>
            <includes>
                <include>javassist:javassist:jar:</include>
            </includes>
        </artifactSet>
    </configuration>
</plugin>

MyAgent.java

public class MyAgent {

    //JVM 首先尝试在代理类上调用以下方法
    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
        System.out.println("this is my agent：" + agentArgs);
        MyMonitorTransformer monitor = new MyMonitorTransformer();
        inst.addTransformer(monitor);
    }

    //如果代理类没有实现上面的方法，那么 JVM 将尝试调用该方法
    public static void premain(String agentArgs) {
    }

}

MyMonitorTransformer.java

/**
 * @author kuku
 */
public class MyMonitorTransformer implements ClassFileTransformer {

    @Override
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
        try {
            String currentClassName = className.replaceAll("/", ".");
            // 根据包的前缀 拦截自己项目的前缀类
            if (!currentClassName.startsWith("com.virtuous")) { // 提升classNameSet中含有的类
                return null;
            }
            System.out.println("transform: [" + currentClassName + "]");

            CtClass ctClass = ClassPool.getDefault().get(currentClassName);
            CtBehavior[] methods = ctClass.getDeclaredBehaviors();
            for (CtBehavior method : methods) {
                enhanceMethod(method);
            }
            return ctClass.toBytecode();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return null;
    }

    private void enhanceMethod(CtBehavior method) throws Exception {
        if (method.isEmpty()) {
            return;
        }
        String methodName = method.getName();
        if ("main".equalsIgnoreCase(methodName)) {
            return;
        }

        final StringBuilder source = new StringBuilder();
        // 前置增强: 打入时间戳
        // 保留原有的代码处理逻辑
        source.append("{")
                .append("long start = System.nanoTime();\n") //前置增强: 打入时间戳
                .append("$_ = $proceed($$);\n")              //调用原有代码，类似于method();($$)表示所有的参数
                .append("System.out.print(\"method:[")
                .append(methodName).append("]\");").append("\n")
                .append("System.out.println(\" cost:[\" +(System.nanoTime() - start)+ \"ns]\");") // 后置增强，计算输出方法执行耗时
                .append("}");

        ExprEditor editor = new ExprEditor() {
            @Override
            public void edit(MethodCall methodCall) throws CannotCompileException {
                methodCall.replace(source.toString());
            }
        };
        method.instrument(editor);
    }
}