java代理模式_Java代理

java代理模式

本文是我们名为“ 高级Java ”的学院课程的一部分。

本课程旨在帮助您最有效地使用Java。它讨论了高级主题，包括对象创建，并发，序列化，反射等。它将指导您完成Java掌握的旅程！在这里查看！

1.简介

在本教程的最后一部分中，我们将讨论Java代理，这对于在那里的常规Java开发人员是一个真正的魔咒。通过执行字节码的直接修改，Java代理能够“侵入”运行时在JVM上运行的Java应用程序的执行。 Java代理的功能和危险一样强大：它们几乎可以执行所有操作，但是如果出现问题，它们很容易使JVM崩溃。

这部分的目的是通过解释Java代理如何工作，如何运行它们以及展示一些简单的示例来揭开Java代理的神秘面纱，Java代理显然具有优势。

2. Java代理基础

本质上，Java代理是遵循一组严格约定的常规Java类。代理类必须实现一个public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)方法，该方法成为代理的入口点（类似于常规Java应用程序的main方法）。

初始化Java虚拟机（JVM）后，将按照在JVM启动时指定代理的顺序调用每个代理的每个此类premain(String agentArgs, Instrumentation inst)方法。完成此初始化步骤后，将调用真实的Java应用程序main方法。

但是，如果该类未实现public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)方法，则JVM将尝试查找并调用另一个重载版本的public static void premain(String agentArgs) 。请注意，每个premain方法必须返回才能启动阶段。

最后但并非最不重要的一点是，Java代理类还可以具有在JVM启动后启动代理时使用的public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst)或public static void agentmain(String agentArgs)方法。

乍看之下看起来很简单，但Java代理实现还应提供其他一些内容作为其包装的一部分：清单。清单文件通常位于META-INF文件夹中，名为MANIFEST.MF ，包含与包分发有关的各种元数据。

我们在本教程中并未讨论清单，因为大多数时候它们都不是必需的，但是Java代理不是这种情况。为打包为Java归档（或简称JAR）文件的Java代理定义了以下属性：

清单属性	描述
初级班	在JVM启动时指定了代理时，此属性定义Java代理类：包含`premain`方法的类。在JVM启动时指定代理时，此属性是必需的。如果该属性不存在，JVM将中止。
代理级	如果实现支持在JVM启动后的某个时间启动Java代理的机制，则此属性指定代理类：包含`agentmain`方法的类。此属性是必需的，如果不存在该代理，则不会启动代理。
引导类路径	引导类加载器要搜索的路径列表。路径代表目录或库。
可以重新定义类	`true`或`false`值，不区分大小写，并且定义是否具有重新定义此代理所需的类的能力。此属性是可选的，默认值为`false` 。
可以重新转换类	`true`或`false`值，不区分大小写，并且定义是否具有重新转换此代理所需的类的能力。此属性是可选的，默认值为`false` 。
可以设置本机方法前缀	`true`或`false`值，不区分大小写，并且定义是否可以设置此代理所需的本机方法前缀。此属性是可选的，默认值为`false` 。

有关更多详细信息，请随时查阅专用于Java代理和工具的官方文档。

3. Java代理和规范

Java代理的检测功能确实是无限的。最引人注意的包括但不限于：

能够在运行时重新定义类。重新定义可能会更改方法主体，常量池和属性。重新定义不得添加，删除或重命名字段或方法，更改方法的签名或更改继承。
能够在运行时重新转换类。重新转换可能会更改方法主体，常量池和属性。重新转换不得添加，删除或重命名字段或方法，更改方法的签名或更改继承。
通过允许重命名使用前缀来修改本机方法解析的失败处理的能力。

请注意，在应用转换或重新定义后，不会检查，验证和安装重新转换或重新定义的类字节码。如果生成的字节码错误或不正确，则将引发异常，这可能会使JVM完全崩溃。

4.编写您的第一个Java代理

在本节中，我们将通过实现我们自己的类转换器来编写一个简单的Java代理。话虽如此，使用Java代理的唯一缺点是，为了完成或多或少的有用转换，需要直接字节码操作技能。而且，不幸的是，Java标准库没有提供任何API（至少是有文档的API）来使这些字节码操作成为可能。

为了填补这一空白，富有创造力的Java社区提出了一些优秀的，非常成熟的库，例如Javassist和ASM ，仅举几例。在这两种方法中，Javassist使用起来更简单，这就是为什么它成为我们将要用作字节码操作解决方案的原因。到目前为止，这是我们第一次无法在Java标准库中找到合适的API，除了使用社区提供的API之外别无选择。

我们将要处理的示例相当简单，但它取自于实际的用例。假设我们要捕获Java应用程序打开的每个HTTP连接的URL。有很多方法可以通过直接修改Java源代码来做到这一点，但让我们假设由于许可证策略或其他原因导致源代码不可用。打开HTTP连接的类的典型示例如下所示：

public class SampleClass {public static void main( String[] args ) throws IOException {fetch("http://www.google.com");fetch("http://www.yahoo.com");}private static void fetch(final String address) throws MalformedURLException, IOException {final URL url = new URL(address);                final URLConnection connection = url.openConnection();try( final BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader( connection.getInputStream() ) ) ) {String inputLine = null;final StringBuffer sb = new StringBuffer();while ( ( inputLine = in.readLine() ) != null) {sb.append(inputLine);}       System.out.println("Content size: " + sb.length());}}
}

Java代理非常适合解决此类挑战。我们只需要定义一个转换器，即可通过注入代码以将输出生成到控制台来稍微修改sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection构造函数。听起来很吓人，但是使用ClassFileTransformer和Javassist非常简单。让我们看一下这样的转换器实现：

public class SimpleClassTransformer implements ClassFileTransformer {@Overridepublic byte[] transform( final ClassLoader loader, final String className,final Class<?> classBeingRedefined, final ProtectionDomain protectionDomain,final byte[] classfileBuffer ) throws IllegalClassFormatException {if (className.endsWith("sun/net/www/protocol/http/HttpURLConnection")) {try {final ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();final CtClass clazz = classPool.get("sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection");for (final CtConstructor constructor: clazz.getConstructors()) {constructor.insertAfter("System.out.println(this.getURL());");}byte[] byteCode = clazz.toBytecode();clazz.detach();return byteCode;} catch (final NotFoundException | CannotCompileException | IOException ex) {ex.printStackTrace();}}return null;}
}

ClassPool和所有CtXxx类（ CtClass ， CtConstructor ）都来自Javassist库。我们所做的转换是非常幼稚的，但此处仅用于演示目的。首先，由于我们仅对HTTP通信感兴趣，因此sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection是来自标准Java库的类。

请注意，而不是“。” 分隔符， className带有“ /”。其次，我们寻找HttpURLConnection类，并通过注入System.out.println(this.getURL());修改其所有构造函数System.out.println(this.getURL()); 最后的声明。最后，我们返回了该类转换后的版本的新字节码，因此它将由JVM使用，而不是原始版本。

这样，Java代理的premain方法的作用就是将SimpleClassTransformer类的实例SimpleClassTransformer到检测上下文中：

public class SimpleAgent {public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {final SimpleClassTransformer transformer = new SimpleClassTransformer();inst.addTransformer(transformer);}
}

而已。看起来很容易，同时又有些令人恐惧。为了完成Java代理，我们必须提供适当的MANIFEST.MF，以便JVM能够选择正确的类。这是必需属性的相应最小集合（有关更多详细信息，请参阅Java Agent Basics部分）：

Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: com.javacodegeeks.advanced.agent.SimpleAgent

这样一来，首先的Java代理就准备好进行一场真正的战斗。在本教程的下一部分中，我们将介绍一种与Java应用程序一起运行Java代理的方法。

5.运行Java代理

从命令行运行时，可以使用具有以下语义的-javaagent参数将Java代理传递到JVM实例：

-javaagent:<path-to-jar>[=options]

其中<path-to-jar>是查找Java代理JAR归档文件的路径，而options包含可以通过agentArgs参数更准确地传递给Java代理的其他选项。例如，从编写您的第一个Java代理（使用Java 7版本）部分运行我们的Java代理的命令行如下所示（假定代理JAR文件位于当前文件夹中）：

java -javaagent:advanced-java-part-15-java7.agents-0.0.1-SNAPSHOT.jar

与advanced-java-part-15-java7.agents-0.0.1-SNAPSHOT.jar Java代理一起运行SampleClass类时，该应用程序将在控制台上打印所有URL（ Google和Yahoo! ）。尝试使用HTTP协议进行访问（其次是Google和Yahoo!搜索主页的内容大小）：

http://www.google.com
Content size: 20349
http://www.yahoo.com
Content size: 1387

在未指定Java代理的情况下运行相同的SampleClass类将仅在控制台上输出内容大小，而不输出URL（请注意，内容大小可能会有所不同）：

Content size: 20349
Content size: 1387

JVM使运行Java代理变得简单。但是，请注意，任何错误或不正确的字节码生成都可能使JVM崩溃，并可能丢失此时您的应用程序可能保存的重要数据。

6.接下来

到最后，高级Java教程也结束了。希望您发现它是有用，实用和有趣的。有许多主题尚未涵盖，但是非常欢迎您继续深入探讨Java语言，平台，生态系统和不可思议的社区的奇妙世界。祝好运！

7.下载源代码

您可以在此处下载本课程的源代码： advanced-java-part-15

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/java-agents.html

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