UAV MOF工作原理之Agent注入機制原理
大家好，本月我們將為大家推送UAVStack的中介軟體增強框架專題（MOF），為大家詳細講述UAV中的MOF Agent是如何藉助javaagent（premain）和javaassist技術在對應用無侵入的前提下完成資料捕獲的。歡迎繼續關注UAVStack，瞭解UAV更多的技術創新。
前言
MOF（Moniter Framwork）作為UAV應用資料捕獲框架，不但實現了對應用無侵入的資料捕獲，而且在框架層面實現了功能的靈活控制，並且保證了良好的可擴充套件性，在UAV中具有舉足輕重的地位。 MOF Agent注入機制作為UAV MOF工作的基礎，也為UAV無侵入捕獲應用資料提供可能。UAV Agent程式碼注入機制結合javaagent（premain）和javaassist技術，在應用位元組碼載入到JVM之前進行位元組碼改寫。通過介面卡適配（adaptor）不同應用伺服器，目前支援的包括Tomcat（6+）、SpringBoot、Jetty（7+）等，結合攔截器（interceptor）實現對不同應用伺服器切點，為MOF框架和應用資料捕獲提供基礎。
Java Agent技術
自JDK1.5開始, JDK中引入了java.lang.Instrument包，提供在Java程式類載入之前修改class位元組碼和執行時動態修改系統中Class型別的能力，其中一個核心概念即Java Agent，可以理解為一個位元組碼轉換器或者Class物件轉換器。針對位元組碼轉化和Class物件轉化，Java agent分別提供了相應的方式，即Java agent premain方式和Java agent agentmain方式。UAV MOF使用的是Java agent premain方式，因此本文主要講解該轉化方式。
Java agent premain方式提供了在位元組碼class檔案被JVM載入之前攔截並修改的神奇能力，目前基本所有基於探針的監控系統（如ONEAPM Servers）都是基於這種能力實現的對應用的無侵入監控。Java agent premain中有兩個重要的概念，分別是premain和transformer。
premain將在程式的main方法之前執行，我們知道程式的入口是main方法，premain代表了在程式正式啟動之前執行的動作，具備類似AOP的能力。transformer，寓意轉化器，提供位元組碼檔案流轉化的能力。
圖1 Class檔案轉化圖
集合premain和transformer兩大神器，可以對載入進JVM的任意Class檔案進行修改。其流程如圖1所示，任何Class檔案載入時候，都要經過premain這一關卡，通過一系列的transformer，Class位元組碼檔案流最終變成那個完美的它，然後被載入到JVM中。當然，修改Class位元組碼檔案流的動作是在transformer中進行的。這就有個問題，拿到了位元組碼檔案流，怎麼修改呢？當然是發揮人類的特長，藉助工具，比如說javassist。
Javassist技術
Javaassist是一個開源的分析、編輯和建立Java位元組碼的類庫，能執行時動態生成類，修改類，並且能直接使用java編碼。
前文Java agent技術中，在transformer中拿到了類的位元組碼檔案流，利用Javaassist解析位元組碼流為類物件，並對其進行修改，非常快速便捷。Javassist與Java agent結合將事半功倍。關於Javaassist的使用還請參考官網http://www.javassist.org。
MOF Agent注入機制
前文中介紹了一對好夥伴：Javaagent技術和Javassit技術。Java agent負責攔截和轉換位元組碼流，轉換的過程中使用Javaassist進行解析和修改。此兩者技術為MOF Agent注入機制提供了技術基礎。相信小夥伴對MOF Agent注入機制已經有了一定了猜想。
圖2為MOF Agent的元件圖，MOFAgent基於java agent premain技術實現，攔截所有載入的Class位元組碼檔案流；並通過UAV的transformer（MOFClsTransformer）進行位元組碼劫持和轉化。UAV做的不僅僅是這些，還能自動感知不同應用伺服器，並對不同應用伺服器生命週期中的重要位置注入切點。UAV通過介面卡（Adaptor）進行不同應用服務適配，通過攔截器（interceptor）進行具體的切點注入實現。
圖2 MOF Agent元件圖
MOFAgent注入機制將對應用伺服器生命週期中關鍵位置注入切點，為MOF框架初始化、應用的畫像資訊和實時監控資料資訊捕獲提供基礎。MOF Agent注入的不同切點會產生不同的事件，通過事件驅動後續MOF框架。MOF支援的主要切點如下：
應用伺服器入口： 應用伺服器入口切點，UAV將完成MOF Jar包載入和配置檔案初始化；
應用伺服器啟動： 應用伺服器啟動時，切將保證UAV MOF將隨應用伺服器啟動完成MOF內部程式碼的自啟動和初始化；
應用伺服器請求處理和回覆： 應用伺服器請求和回覆切點，是UAV對應用實時監控資料捕獲的重要切點，監控應用伺服器，應用，所有的URL的效能指標；
應用初始化： 應用初始化切點時，UAV將對應用的Filter進行改寫，支援MOF的Global Filter機制；同時完成對應用畫像資訊進行捕獲等；
應用停止： 應用停止時切點，UAV將完成MOF相關機制的停止等操作
本文主要目的是讓讀者瞭解UAV MOF Agent程式碼注入機制原理和相關實現。MOF中其它重要框架及其實現原理將會在後續文章中依次剖析，敬請期待，同時歡迎大家繼續關注UAVStack官方微信群，相信您一定會有收穫！