Java-技術專區-探針技術之instrutment中retransformClasses和redefineClasses

1.前提概要

  jvm的attach的方式上如何從新定義class,裏面也提到了最後attach時候會調用咱們自定義的agent class的agentmain方法,在Instrumentation的接口裏面實際上自己提供了redfineClasses的方法java

  也就是agentmain的方法只是一個調用入口,仍是須要調用sun自己提供的Instrumentation 的redfineClasses的方法去替換classes jvm

public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
  ClassDefinition def1 = new ClassDefinition(Class, classByte);
  inst.redefineClasses(new ClassDefinition[]{def1});
}優化

  在sun.instrument.InstrumentationImpl 中的redefineClasses 仍是調用native redefineClasses0的方法spa

private native void redefineClasses0(long nativeAgent, ClassDefinition[] definitions) throws ClassNotFoundException;
   JNIEXPORT void JNICALL Java_sun_instrument_InstrumentationImpl_redefineClasses0
  (JNIEnv * jnienv, jobject implThis, jlong agent, jobjectArray classDefinitions) {
  redefineClasses(jnienv, (JPLISAgent*)(intptr_t)agent, classDefinitions);
}code

下面是redefineClasses的部分代碼orm

void redefineClasses(JNIEnv * jnienv, JPLISAgent * agent, jobjectArray classDefinitions) {
對象

if (!errorOccurred) {
接口

  getDefinitionClassMethodID = (*jnienv)->GetMethodID( jnienv,classDefClass,"getDefinitionClass","()Ljava/lang/Class;");
  ......
}
if (!errorOccurred) {
  getDefinitionClassFileMethodID = (*jnienv)->GetMethodID( jnienv,classDefClass,"getDefinitionClassFile","()[B");
  .....
}
classDefs[i].klass = (*jnienv)->CallObjectMethod(jnienv, classDef, getDefinitionClassMethodID);
...
targetFiles[i] = (*jnienv)->CallObjectMethod(jnienv, classDef, getDefinitionClassFileMethodID);
....
classDefs[i].class_byte_count = (*jnienv)->GetArrayLength(jnienv, targetFiles[i]);
  if (!errorOccurred) {
    jvmtiError errorCode = JVMTI_ERROR_NONE;
    errorCode = (*jvmtienv)->RedefineClasses(jvmtienv, numDefs, classDefs);
    .....
  }
}事件

獲取調用傳遞過來的ClassDefinition 裏的class對象和須要修改的字節碼,最後調用了JVMTI 的RedefineClasses的方法  內存

JvmtiEnv::RedefineClasses(jint class_count, const jvmtiClassDefinition* class_definitions) {
  //TODO: add locking
  VM_RedefineClasses op(class_count, class_definitions, jvmti_class_load_kind_redefine);
  VMThread::execute(&op);
  return (op.check_error());
}

/* end RedefineClasses */

  後是交給VM Thread去執行的,爲何要交給VM Thread,修改Class內容須要進入Safepoint的點的是stop-world的操做,而VM Thread的操做都會進入Safepoint的點

RedefineClasses 分爲3部分,參考jvmtiRedefineClasses.cpp

  第一是doit_prologue 這個被在JavaThread裏調用主要是解析和校驗傳遞過來的bytecode生成scrash_class

  • 挨個遍歷要批量重定義的 jvmtiClassDefinition
  • 而後讀取新的字節碼,若是有關注ClassFileLoadHook事件的,還會走對應的transform來對新的字節碼再作修改
  • 字節碼解析好,建立一個klassOop對象

 對比新老類,並要求以下:

  • 父類是同一個
  • 實現的接口數也要相同,而且是相同的接口
  • 類訪問符必須一致
  • 字段數和字段名要一致
  • 新增的方法必須是private static/final的
  • 能夠刪除修改方法
  • 對新類作字節碼校驗

  第二是doit() 這是在VMThread裏執行的主要是替換原來的class裏的內容合併常量

  • 清除原來類上的斷點
  • 清除原來類上的JIT優化
  • 將老的jmethodId更新到新類的jmethodid上
  • 將新類的常量池的hodler指向老的類
  • 將新類和老類的一些屬性作交換,好比常量池,methods,內部類
  • 初始化新的vtable和itable
  • 交換annotation的method、field、parameter
  • 遍歷全部當前類的子類,修改他們的vtable及itable

  第三是doit_epilogue() 

  主要是釋放前面的步驟內存

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