Java性能监控系列——java.lang.instrument

  Instrumentation是Java5提供的新特性。使用Instrumentation，开发者可以构建一个代理，用来监测运行在JVM上的程序。监测一般是通过在执行某个类文件之前，对该类文件的字节码进行适当的修改进行的。

       java.lang.instrument中需要关注的是ClassFileTransformer和Instrumentation接口。每个代理类必须实现 ClassFileTransformer接口，这个接口提供了一个transform方法：

 byte[] transform(ClassLoader loader,
                  String className,
                  Class classBeingRedefined,
                  ProtectionDomain protectionDomain,
                  byte[] classfileBuffer)
                  throws IllegalClassFormatException

通过这个方法，代理可以得到虚拟机载入的类的字节码，并可对其进行修改，完成字节码级的修改。各个参数的含义为：

loader：将被转换的类的类装载器，如果是启动类装载器则此参数可以为空；

className：类名字，不过这是JVM规范定义的全限名字如java/util/List

protectionDomain:保护域，跟安全有关；

classFileBuffer：这个便是被代理类字节码流，正是通过操作这个buffer完成对字节码的修改；

对于函数的返回值，如果返回null，则表示不对类的字节码做任何的修改，否则应该返回修改过的byte[]对象。

除了实现ClassFileTransformer接口外，我们还需要提供一个公共的静态方法：

public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)

一般会在这个方法中创建一个代理对象，通过Instrumentation对象的addTransformer()方法，将创建的代理对象再传递给虚拟机。

一个简单的演示实例：

agent类实现：

 public class HelloWorld implements ClassFileTransformer {

     @Override
     public byte[] transform(ClassLoader loader, String className,
             Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain,
             byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {

         System.out.println("java.lang.instrument, hello world!");

         return null;
     }

     public static void premain(String args,Instrumentation inst){
         inst.addTransformer(new HelloWorld());
     }

 }

监控类：

 public class Example {

     public static void main(String[] args){
         System.out.println("main class of proxy!");
     }

 }

将agent类HelloWorld编译成可运行的jar(helloworld.jar)，这里注意在manifest文件中添加premain入口，也即其配置为：

Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: cn.dstrace.instrument.HelloWorld

完成这些步骤以后，通过java -javaagent:helloworld.jar cn.dstrace.instrument.Example运行，则可看到结果：

这里只是简单的演示了java.lang.instrument是怎么作用到被代理类的，后面讲通过字节码操作工具asm来实现一个具体的应用实例，到时候估计就明白了其强大之处，其实在java的各种性能监控工具中都有instrument的身影，如jconsole等