JVM中Instrumentation實現

想必很多人據說過javaagent，可是不多人據說Instrumentation，其實Instrumentation就是javaagent的實現機制，說到Instrumentation，就必須想了解java的attach機制，那就先說下attach的實現。 你們進行jstack的時候，是否是常常看到兩個線程Signal Dispatcher和Attach Listener線程，可能不知道是幹嗎的吧，這兩個線程是實現attach的關鍵所在，其中前者是在jvm啓動的時候就會建立的，後者只有接收過attach請求的時候vm纔會建立，顧名思義，Signal Dispatcher是分發信號的， Attach Listener 是處理attach請求的，那麼二者有什麼關係呢，當咱們執行attach方法的時候，會向目標vm發出一個SIGQUIT 的信號，目標vm收到這個信號以後就會建立Attach Listener線程了，固然jvm保證了不會多建立。

Attach機制說得簡單點就是提供A進程能夠連上B進程（固然是java進程），建立socket進行通訊，A經過發命令給B，B而後對命令進行截取從本身的vm中獲取信息發回給客戶端vm，可是並非隨便發指令都會處理的，那麼attach Listener接收哪些命令呢，以下所示：

static AttachOperationFunctionInfo funcs[] = {  
  { "agentProperties",  get_agent_properties },  
  { "datadump",         data_dump },  
  { "dumpheap",         dump_heap },  
  { "load",             JvmtiExport::load_agent_library },  
  { "properties",       get_system_properties },  
  { "threaddump",       thread_dump },  
  { "inspectheap",      heap_inspection },  
  { "setflag",          set_flag },  
  { "printflag",        print_flag },  
  { "jcmd",             jcmd },  
  { NULL,               NULL }  
};

Instrumentation的實現其實主要使用了load這個指令，它用來實現讓target vm動態加載agentlib，Instrumentation的實如今一個名爲libinstrument.dylib的動態lib庫，linux下是libinstrument.so，它是基於JVMTI接口實現的，所以在對其進行load的時候會建立一個agent實例，並往JVMTI環境註冊一些回調方法，好比監聽類文件加載的事件，vm初始化完成事件等，執行Agent_OnAttach,這裏會建立一個Instrumentation實例並返回給用戶供你們擴展Instrumentation，好比增長一些transform，並會執行Instrumentation實例的 loadClassAndCallAgentmain方法，該方法主要執行agent的MF文件裏定義的 Agent-Class類的agentmain方法，當vm初始化完畢以後，會調用loadClassAndCallPremain方法,該方法主要執行agent的MF文件裏定義的Agent-Class類的premain方法。在類進行加載的時候會調用Instrumentation的transform方法，能夠看看參數裏有個byte數組，這個數組其實就是正在加載的class字節碼，因此若是要字節碼加強在這裏就能夠入手啦，甚至能夠實現偷天換日。

若是在vm啓動過程當中加載agent，那麼會在vm初始化過程當中先執行libinstrument.dylib裏InvocationAdapter.c的Agent_OnLoad方法，該方法主要：實例化agent，解析agent的MF文件，將相關屬性取出來，並註冊JVMTI的一些回調函數，在vm初始化完成以後，會經過回調函數去實例化Instrumentation實現對象，設置ClassFileLoadHook函數，並調用Pre-Main指定類的premain方法。

若是在運行期經過attach api來load agent，那麼會在收到load指令以後，會調用InvocationAdapter.c的Agent_OnAttach方法，其實現基本和Agent_OnLoad一致，只是會調用Agent-Class的agentmain方法，還有點不一樣就是對vm init事件沒有再關注（都運行期了，關注也沒用），而是直接對ClassFileLoad關注，也不會再調用Pre-Main指定的類的premain方法（顧名思義，是在執行main方法以前執行的，因此運行期搞執行Pre-Main的class也不妥）。