在没有代理的情况下检测 Java 字节码答案

【问题标题】：Instrument Java bytecode without agent在没有代理的情况下检测 Java 字节码
【发布时间】：2021-05-18 13:50:07
【问题描述】：

是否可以在没有 Java 代理的情况下动态检测 Java 字节码？我之前使用 Java 代理对字节码进行了检测，做了类似的事情：

ClassFileTransformer myTransformer = new Transformer();
instrument.addTransformer(myTransformer, true);
instrument.retransformClasses(classInstance);
instrument.removeTransformer(myTransformer);

但是，如果不使用 Java 代理，这可能吗？我想做的是调用一个方法，该方法将在 JVM 运行后的任何给定时间执行我的检测，而无需使用代理。

【问题讨论】：

加载时间转换可以使用自定义类加载器完成，对于通过此加载器加载的类。重新定义或重新转换是不可能的。如果 JVM 支持，您可以稍后启动一个新代理，例如 this answer 的末尾，但是，HotSpot JVM 的最新版本需要在启动时启用自连接。您可以通过启动另一个执行附加的进程来规避此问题，但是您会看到，事情变得越来越复杂。
@Holger 我能否附加到不同的 JVM 并将 Instrumentation 的实例从那个转移到我想重新转换的那个？我只是无法连接到我想直接检测的 JVM。
@Holger，如果我设法获得对Instrumentation 引擎的引用，为什么无法重新定义或重新转换？我一直都在这样做，通常使用net.bytebuddy:byte-buddy-agent（它特别不包含任何字节好友功能，只是有助于开始检测）来简化问题，以节省手动工作。无需启动另一个进程并远程附加。
@kriegaex 获得Instrumentation 实例的唯一方法是使用Java 代理。如果byte-buddy-agent 不是代理，那还有什么？仅仅因为你忽略了这个库实际上在做什么，这些步骤并没有变得不必要。 From the author of ByteBuddy: “你需要在虚拟机启动时设置该属性，而不是在运行时设置，否则会被忽略。否则，请查看可以解决该限制的 byte-buddy-agent。” 所以它确实包含解决方法。
@JerryJone 你不需要转移任何东西。辅助进程在这里没有做太多。代理仍然在您自己的 JVM 中启动，这就是在 JVM 中启动代理的含义。所有子进程都在做，附加到您的原始 JVM 并告诉它启动代理。从那时起，其他一切都将以与自连接相同的方式工作。代理存根可以将Instrumentation 引用传递给您的应用程序，您可以在那里使用它。但正如 kriegaex 所暗示的，最小化的 byte-buddy-agent 可以为您做到这一点；你不需要自己实现它。

标签： bytecode instrumentation agent java-bytecode-asm

【解决方案1】：

在没有Instrumentation 实现实例的情况下执行字节码转换的唯一方法是

可以在调用defineClass 之前更改字节的自定义类加载器（仅限于通过该加载器加载的类）
在加载类之前使用修改后的字节调用MethodHandles.Lookup.defineClass，这适用于具有延迟加载的广泛 JVM，但仅限于您自己的模块或向您的模块打开的模块

这两种方法都不能更改已加载的类。这需要Instrumentation 引用，而JVM 发出此类引用的唯一地方是Java 代理的初始化方法。所以要使用它，Java 代理是不可避免的，即使它可能只是一个存储引用的存根，供您的应用程序代码使用。

请注意，从 Java 9 开始，jar 文件的 Launcher-Agent-Class 清单属性可以指定 Java 代理的类，以便在使用 Main-Class 指定的类启动之前启动。这样，您可以轻松地让您的代理与您的 JVM 中的应用程序代码协作，而无需任何额外的命令行选项。代理可以简单到在您的主类中使用 agentmain 方法，将 Instrumentation 引用存储在静态变量中。

见the java.lang.instrument package documentation…

当 JVM 尚未使用代理启动时，获取 Instrumentation 实例会比较棘手。一般来说，它必须支持启动后启动代理，例如通过附加 API。 This answer 在其结尾展示了这样一种自我连接，以获取Instrumentation。当您的应用程序 jar 文件中有必要的清单属性时，您甚至可以将其用作代理 jar 并省略临时存根文件的创建。

然而，最近的 JVM 禁止自连接，除非在启动时指定了 -Djdk.attach.allowAttachSelf=true，但我想，在启动时采取额外的步骤，正是你不想做的事情。避免这种情况的一种方法是使用另一个过程。所有这个过程所要做的就是附加到您的原始进程并告诉 JVM 启动代理。然后，它可能已经终止，其他一切都与引入此限制之前的方式相同。

正如this comment 中提到的，Byte-Buddy 已经实现了这些必要的步骤，并且精简后的 Byte-Buddy-Agent 仅包含该逻辑，因此您可以使用它在其上构建自己的逻辑。

【讨论】：

这是一个很好的解释，全面而简洁。它值得拥有自己的博客文章。有长度限制的评论，通常是模棱两可的，因为作者（例如我自己，见上文）试图将其放入长度限制以避免编写多个 cmets，这对于复杂信息来说是不合适的运输工具。