SkyWalking java-agent 是如何工作的，自己实现一个监控sql执行耗时的agent

Apache SkyWalking 是一个开源的应用性能监控 (APM) 工具，支持分布式系统的追踪、监控和诊断。SkyWalking Agent 是其中的一个重要组件，用于在服务端应用中收集性能数据和追踪信息，并将其发送到 SkyWalking 后端服务器进行处理和展示。

SkyWalking Agent 的工作原理

1. 启动时加载 Agent：
   SkyWalking Agent 通过 Java Agent 机制，在 JVM 启动时加载。用户需要在启动应用时添加 -javaagent 参数，指定 SkyWalking Agent 的 JAR 文件。

   java -javaagent:/path/to/skywalking-agent.jar -jar your-application.jar

2. 字节码增强：
   SkyWalking Agent 使用字节码增强技术（基于字节码操作库如 ASM）来修改应用程序的类文件，以插入监控代码。这些代码会在方法调用、数据库访问、HTTP 请求等关键点收集性能数据。

3. 拦截方法调用：
   通过字节码增强，Agent 拦截应用程序中的特定方法调用（如 HTTP 请求、数据库查询等）。在方法开始前、方法结束后和异常抛出时，Agent 会记录相关信息。

4. 收集性能数据和追踪信息：
   拦截的方法调用会生成追踪数据，这些数据包括：

   • 方法执行的开始时间和结束时间
   • 方法执行的耗时
   • 调用链上下文信息（如 Trace ID、Span ID）
   • 方法的输入输出参数和异常信息

5. 数据缓冲和发送：
   收集到的数据会暂时存储在 Agent 的内存中，并定期批量发送到 SkyWalking 后端服务器。为了减少对应用程序性能的影响，数据发送通常是异步进行的。

6. 后端处理和展示：
   SkyWalking 后端服务器接收到数据后，会对其进行处理、存储，并在 Web UI 中展示。用户可以通过 Web UI 查看服务的调用链、性能指标、错误信息等。

SkyWalking Agent 的关键组件

• Agent Core：负责 Agent 的初始化、配置加载和生命周期管理。
• Plugin System：SkyWalking Agent 提供了插件系统，支持不同类型的 middleware、framework 的插件，如 HTTP、Dubbo、Spring、MyBatis 等。这些插件定义了如何拦截特定的框架方法，收集性能数据。
• Tracing Context：管理调用链上下文，包括 Trace ID 和 Span ID 的生成和传递。
• Reporter：负责将收集到的数据发送到 SkyWalking 后端服务器。

自己实现一个java agent 

Java Agent 是 Java Instrumentation API 的一个强大功能，它允许你在运行时修改 Java 应用程序的行为。它们通常用于性能分析、监控和修改应用程序的执行。

自己实现一个 实现一个 Java Agent 来监控 JDBC SQL 执行时间

步骤 1：创建 Java Agent

1. 创建 Agent 类：
   该类将实现 premain 方法来进行类的插桩。

import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.security.ProtectionDomain;public class SqlTimingAgent {public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {System.out.println("SQL Timing Agent loaded");inst.addTransformer(new SqlTimingTransformer());}
}

1. 创建 Transformer 类：
   该类将对 java.sql.Statement 和 java.sql.PreparedStatement 的 execute* 方法进行插桩。

import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.security.ProtectionDomain;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;public class SqlTimingTransformer implements ClassFileTransformer {@Overridepublic byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {if (className.equals("java/sql/Statement") || className.equals("java/sql/PreparedStatement")) {return transformSQLClass(className, classfileBuffer);}return classfileBuffer;}private byte[] transformSQLClass(String className, byte[] classfileBuffer) {try {ClassPool cp = ClassPool.getDefault();CtClass cc = cp.get(className.replace("/", "."));for (CtMethod m : cc.getDeclaredMethods()) {if (m.getName().startsWith("execute")) {addTiming(m);}}return cc.toBytecode();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return classfileBuffer;}private void addTiming(CtMethod method) throws Exception {method.addLocalVariable("startTime", CtClass.longType);method.insertBefore("startTime = System.currentTimeMillis();");method.insertAfter("System.out.println(\"SQL Execute Time: \" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + \" ms\");");}
}

步骤 2：创建 Manifest 文件

创建一个 MANIFEST.MF 文件来指定代理类。

Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: SqlTimingAgent

 步骤 3：将 Agent 打包为 JAR

 编译你的代理类和 Transformer 类，并将它们与 manifest 文件一起打包到 JAR 文件中。

javac SqlTimingAgent.java SqlTimingTransformer.java
jar cfm SqlTimingAgent.jar MANIFEST.MF SqlTimingAgent.class SqlTimingTransformer.class

步骤 4：使用 Java Agent

在启动 Java 应用程序时使用 -javaagent 选项指定代理 JAR 文件。

java -javaagent:SqlTimingAgent.jar -jar YourApplication.jar

示例解释

• SqlTimingAgent 类：

  • premain 方法在 JVM 启动时被调用，添加 SqlTimingTransformer 作为类文件转换器。

• SqlTimingTransformer 类：

  • 该类实现了 ClassFileTransformer 接口，对 java.sql.Statement 和 java.sql.PreparedStatement 类进行转换。
  • 在 transform 方法中，检查类名是否是 Statement 或 PreparedStatement，并调用 transformSQLClass 方法。
  • transformSQLClass 方法使用 Javassist 库修改类的字节码，对 execute* 方法添加时间记录代码。

• 字节码修改：

  • 在 execute* 方法开始前记录当前时间。
  • 在方法结束后，计算并输出 SQL 执行时间。

通过这些步骤，你可以创建和使用 Java Agent 来监控 JDBC SQL 执行时间。