探秘 Java 熱部署三（Java agent agentmain）
前言
讓我們繼續探秘 Java 熱部署。在前文 探秘 Java 熱部署二（Java agent premain）中，我們介紹了 Java agent premain。通過在main方法之前通過類似 AOP 的方式添加 premain 方法，我們可以在類加載之前做修改字節碼的操作，無論是第一次加載，還是每次新的 ClassLoader 加載，都會經過 ClassFileTransformer 的 transform 方法，也就是說，都可以在這個方法中修改字節碼，雖然他的方法名是 premain ，但是我們確實可以利用這個特性做這個事情。
在文章的最後，我們也提到了，雖然相比較在自定義類中修改字節碼，premain 沒有什麽侵入性，對業務透明，但是美中不足的是，他還需要在啟動的時候增加參數。
我們還提到了，premain 雖然可以熱部署，但是還需要重新創建類加載器，雖然，這的確也符合 JVM 關於類的唯一性的定義。但是，有一種情況，如果使用的是系統類加載器，我們也無法創建新的ClassLoader對象。那麽我們也就無法重新加載類了，怎麽辦呢？還好 Java 6 為我們提供了一種方法，也就是今天的主角 agentmain。
1. 什麽是 agentmain？
和 premain 師出同門，我們知道，premain 只能在類加載之前修改字節碼，類加載之後無能為力，只能通過重新創建ClassLoader 這種方式重新加載。而 agentmain 就是為了彌補這種缺點而誕生的。簡而言之，agentmain 可以在類加載之後再次加載一個類，也就是重定義，你就可以通過在重定義的時候進行修改類了，甚至不需要創建新的類加載器，JVM 已經在內部對類進行了重定義（重定義的過程相當復雜）。
但是這種方式對類的修改是由限制的，對比原來的老類，由如下要求：
1.父類是同一個；
- 實習那的接口數也要相同；
- 類訪問符必須一致；
- 字段數和字段名必須一致；
- 新增的方法必須是 private static/final 的；
- 可以刪除修改方法；
可以看的出來，相比較重新創建類加載器，限制還是挺多的，最重要的字段是無法修改的。因此，使用的時候要註意。
但是，agentmain 還有一個強大的特點，就是目標程序什麽都不需要管，就能夠被代理。還記得 premain 是如何使用的嗎？需要在目標應用啟動的時候增加 -javaagent 參數。雖說沒有侵入性，但相比 agentmain 而言，還是有侵入性的，畢竟 agentmain 什麽都不要。目標程序獨立運行，什麽都不用管。
那我們就來試試吧！
2. 如何使用？
agentmain 使用步驟如下：
- 定義一個MANIFEST.MF 文件，文件中必須包含 Agent-Class;
- 創建一個 Agent-Class 指定的類，該類必須包含 agentmain 方法（參數和 premian 相同）。
- 將MANIFEST.MF 和 Agent 類打成 jar 包;
- 將 jar 包載入目標虛擬機。目標虛擬機將會自動執行 agentmain 方法執行方法邏輯，同時，ClassFileTransformer 也會長期有效，在每一個類加載器加載 Class 的時候都會攔截。
讓我們按著步驟來一遍吧！
- 定義一個MANIFEST.MF 文件，文件中必須包含 Agent-Class;
Manifest-Version: 1.0
Can-Redefine-Classes: true
Agent-Class: cn.think.in.java.clazz.loader.asm.agent.AgentMainTraceAgent
Can-Retransform-Classes: true- 創建一個 Agent-Class 指定的類，該類必須包含 agentmain 方法（參數和 premian 相同）。
public class AgentMainTraceAgent {
public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst)
throws UnmodifiableClassException {
System.out.println("Agent Main called");
System.out.println("agentArgs : " + agentArgs);
inst.addTransformer(new ClassFileTransformer() {
@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,
ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
throws IllegalClassFormatException {
System.out.println("agentmain load Class :" + className);
return classfileBuffer;
}
}, true);
inst.retransformClasses(Account.class);
}上面的類邏輯很簡單，打印 Agent Main called，並打印參數，然後添加一個類轉換器，轉換器中的邏輯只是打印字符串，為了簡單起見，並沒有修改字節碼（各位可自行使用ASM 等類庫修改）。最後一點很重要，執行了 inst.retransformClasses(Account.class); 這段代碼的意思是，重新轉換目標類，也就是 Account 類。也就是說，你需要重新定義哪個類，需要指定，否則 JVM 不可能知道。還有一個類似的方法 redefineClasses ，註意，這個方法是在類加載前使用的。類加載後需要使用 retransformClasses 方法。
- 將MANIFEST.MF 和 Agent 類打成 jar 包;
這個請自行 google。maven 或者 ide 都可以。 - 將 jar 包載入目標虛擬機。目標虛擬機將會自動執行 agentmain 方法執行方法邏輯，同時，ClassFileTransformer 也會長期有效，在每一個類加載器加載 Class 的時候都會攔截。
這段代碼很重要：
class JVMTIThread {
public static void main(String[] args)
throws IOException, AttachNotSupportedException, AgentLoadException, AgentInitializationException {
List<VirtualMachineDescriptor> list = VirtualMachine.list();
for (VirtualMachineDescriptor vmd : list) {
if (vmd.displayName().endsWith("AccountMain")) {
VirtualMachine virtualMachine = VirtualMachine.attach(vmd.id());
virtualMachine.loadAgent("E:\\self\\demo\\out\\artifacts\\test\\test.jar ", "cxs");
System.out.println("ok");
virtualMachine.detach();
}
}
}
}註意：寫這段代碼的時候 IDE 可能提示找不到 jar 包，這時候將 jdk/lib/tools.jar 添加的項目的 classpath 中，具體請自行 google。
該main方法步驟如下：
- 獲取當前系統所有的虛擬機，類似 jps 命令。
- 循環所有虛擬機，找到 AccountMain 虛擬機。
- 將當前JVM 鏈接上目標JVM，並加載 loadAgent jar 包且傳遞參數。
- 卸載虛擬機。
如何測試呢？
首先看測試類，也就是AccountMain類：
class AccountMain {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (;;) {
new Account().operation();
Thread.sleep(5000);
}
}
}當我們一切準備就緒，啟動 AccountMain 後，再啟動 JVMTIThread 類，結果如下：
可以看到，執行了1遍 operation方法後，我們啟動了 attach jvm，隨後，agentmain 方法就被執行了，並打印了我們我們傳遞的字符串參數，同時也進入到了 ClassFileTransformer 方法中，表示重新加載了 Account 類。有點遺憾的是，限於篇幅，我們沒有修改字節碼。不過樓主還是展示一下樓主修改字節碼的結果吧，假設樓主想統計 operation 方法的時長，樓主將使用 ASM 增加一段統計時長的代碼：
public class TimeStat {
static ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal<>();
public static void start() {
threadLocal.set(System.currentTimeMillis());
}
public static void end() {
long time = System.currentTimeMillis() - threadLocal.get();
System.out.print(Thread.currentThread().getStackTrace()[2] + "方法耗費時間: ");
System.out.println(time + "毫秒");
}
}然後修改 agentmain 方法中ClassFileTransformer 的transform 邏輯，也就是在這裏修改字節碼。
運行結果如下：
可以看到，首先重定義了 Account 類，又主動加載了 TimeStat 類，然後生效，在 operation 字符串後面打印了方法的耗時。
總結
通過對 agentmain 的使用，我們感受到了他的強大，在目標程序絲毫不改動的，甚至連啟動參數都不加的情況下，可以修改類，並且是運行後修改，而且不重新創建類加載器。其主要得益於 JVM 底層的對類的重定義，關於底層代碼解釋，Jvm 大神寒泉子有篇文章 JVM源碼分析之javaagent原理完全解讀 ，詳細分析了 javaagent 的原理。但 agentmain 有一些功能上的限制，比如字段不能修改增減。所以，使用的時候需要權衡，到底使用哪種方式實現熱部署。
說了這麽久的熱部署，其實就是動態或者說運行時修改類，大的方向說有2種方式：
- 使用 agentmain，不需要重新創建類加載器，可直接修改類，但是有很多限制。
- 使用 premain 可以在類第一次加載之前修改，加載之後修改需要重新創建類加載器。或者在自定義的類加載器種修改，但這種方式比較耦合。
無論是哪種，都需要字節碼修改的庫，比如ASM，javassist ，cglib 等，很多。總之，通過java.lang.instrument 包配合字節碼庫，可以很方便的動態修改類，或者進行熱部署。
good luck！！！！！
參考: JVM源碼分析之javaagent原理完全解讀
《實戰Java 虛擬機》
javaagent
Instrumentation 新功能
探秘 Java 熱部署三（Java agent agentmain）