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Java Agent - 应用程序代理-笔记

news 2025/8/15 11:15:13

Java Agent - 应用程序代理-笔记

概述说明

Java Agent 又叫做 Java 探针，该功能是 Java 虚拟机提供的一整套后门，通过这套后门可以对虚拟机方方面面进行监控与分析，甚至干预虚拟机的运行。

是在 JDK1.5 引入的一种可以动态修改 Java 字节码的技术。Java 类编译之后形成字节码被 JVM 执行，在 JVM 在执行这些字节码之前获取这些字节码信息，并且通过字节码转换器对这些字节码进行修改，来完成一些额外的功能。

这里，可以想到这个技术的应用场景就有：JVM分析，应用监控，链路追踪，日志收集，动态篡改，源码加密等了

基础使用原理

提供了一个名为java.lang.instrument的工具包，包是基于JVMTI机制实现的。

JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）是一套由 Java 虚拟机提供的了一套代理程序机制，可以支持第三方工具程序以代理的方式连接和访问 JVM。JVMTI 的功能非常丰富，包括虚拟机中线程、内存/堆/栈，类/方法/变量，事件/定时器处理等等。使用 JVMTI 一个基本的方式就是设置回调函数，在某些事件发生的时候触发并作出相应的动作，这些事件包括虚拟机初始化、开始运行、结束，类的加载，方法出入，线程始末等等。

方式一：静态参数

通过 -javaagent 参数可以指定一个特定的 jar 包来启动 Instrumentation 代理程序。

JVM启动时会先执行 premain 方法，大部分类加载都会通过该方法，注意：是大部分，不是所有。遗漏的主要是系统类，因为很多系统类先于 agent 执行，而用户类的加载肯定是会被拦截的。也就是说，这个方法是在 main 方法启动前拦截大部分类的加载活动，既然可以拦截类的加载，就可以结合第三方的字节码编译工具，比如ASM，javassist，cglib等等来改写实现类。

方式二：动态Instrument

Java SE 6 当中提供的 Attach 机制。Attach API 是 Sun 公司提供的一套扩展 API，用来向目标 JVM “附着”（Attach）代理工具程序的。有了它，开发者可以方便的监控一个 JVM，运行一个外加的代理程序。

这样，就一个单独一个程序，去接入已运行中的JVM，对内部各种信息进行操作了。

以上这些，具体技术，反正不是我这水平可以去写的。

还是看看使用这个技术的开源项目吧。╮(╯_╰)╭

应用场景【开源项目】

应用性能监控(APM) ：
- APM通过汇聚业务系统各处理环节的实时数据，分析业务系统各事务处理的交易路径和处理时间，实现对应用的全链路性能监测。开源的Skywalking、Pinpoint,、ZipKin、 Hawkular, 商业的 AppDynamics、OneAPM、Google Dapper等都是个中好手。
classPath动态增补：无法理解在哪里会用到，搞破坏吗？
class 文件加密：使用 JVMTI 我们可以将解密的代码封装成 .dll, 或 .so 文件。这些文件想要反编译就很麻烦了，另外还能加壳。解密代码不能被破解，从而也就保护了我们想要加密的 class 文件。

开源的项目【主要还是APM的】

**阿里巴巴开源的 Arthas：**深受开发者喜爱的Java诊断工具。在线排查问题，无需重启；动态跟踪 Java 代码；实时监控 JVM 状态。
阿里巴巴开源的JVM SandBox：实时、无侵入、动态可插拔的字节码增强框架，可用于线上故障定位、系统流控、动态日志等场景
国内开源的 Skywalking ：针对服务的调用链路、JVM 基础监控信息进行采集。
Uber开源的jvm-profiler：通过 Java Agent 采集 JVM CPU、Memory、IO等指标并发送给 Kafka、Console 以及可以自定义的发送器。
sun开源的BTrace：一款java 动态、安全追踪工具，可以不停机的情况下监控线上情况，并且做到最少的侵入，占用最少的系统资源。

链路追踪

Zipkin是Twitter开源的调用链路分析工具，目前基于Spingcloud sleuth得到了广泛的应用，特点是轻量，部署简单。
Pinpoint，一个韩国团队开源的产品，运用了字节码增强技术，只需要在启动时添加启动参数即可，对代码无侵入，目前支持Java和PHP语言，底层采用HBase来存储数据，探针收集的数据粒度非常细，但性能损耗大，因其出现的时间较长，完成度也很高，应用的公司较多**【无侵入】**
Skywalking是本土开源的基于字节码注入的调用链路分析以及应用监控分析工具，特点是支持多种插件，UI功能较强，接入端无代码侵入。【无侵入，这个还是很好的】
CAT是由国内美团点评开源的，基于Java语言开发，目前提供Java、C/C++、Node.js、Python、Go等语言的客户端，监控数据会全量统计，国内很多公司在用，例如美团点评、携程、拼多多等，CAT跟下边要介绍的Zipkin都需要在应用程序中埋点，对代码侵入性强。

参考：
Java Agent介绍：https://blog.csdn.net/a724888/article/details/127004488
Skywalking介绍：https://www.jianshu.com/p/ffa7ddcda4ab
SkyWalking 文档中文版:https://skyapm.github.io/document-cn-translation-of-skywalking/
SkyWalking 教程：https://skywalking.apache.org/zh/2020-04-19-skywalking-quick-start/

Java Agent - 应用程序代理-笔记