Instrumentation与ClassFileTransformer--字节码转换工具

一个代理实现ClassFileTransformer接口用于改变运行时的字节码（class File），这个改变发生在jvm加载这个类之前。对所有的类加载器有效。

class File这个术语定义于虚拟机规范3.1，指的是字节码的byte数组，而不是文件系统中的class文件。

接口中只有一个方法：

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

ClassFileTransformer需要添加到Instrumentation实例中才能生效。

获取Instrumentation实例的方法有2种：

1. 虚拟机启动时，通过agent class的premain方法获得
2. 虚拟机启动后，通过agent class的agentmain方法获得

一旦agent参数获取到一个instrumentation，agent将会在任意时候调用实例中的方法。

agent应该以jar包的形式存在，也就是说agent所在的类需要单独打包一个jar包，jar包的manifest文件指定agent class。文件中包含Premain-Class属性，agent class类必须实现public static premain 方法，实际应用的main方法在这个方法之后执行。
premain 方法有2种签名，虚拟机优先调用

public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst);

如果没有上一种，则调用下一种

public static void premain(String agentArgs); 

通过这个 -javaagent:jarpath[=options] 参数，启动实际应用，就会自带agent。如果agent启动失败，jvm会终止。

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在虚拟机启动后，启动agent需要满足以下条件

1. agent所在 的jar包的manifest文件中必须包含Agent-Class属性，值为agent class。
2. agent类必须有public static agentmain方法。
3. 系统类加载器必须支持添加一个agent的jar包到系统类路径system class path

这个方法也有2种签名，优先加载第一种，第一种没有，就加载第二种。

public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst); 

public static void agentmain(String agentArgs);

如果agent是在jvm启动后启动，那么premain就不会执行了。也就是说一个agent的2种方法只会启动一种。premain和agentmain是二选一的。
agentmain抛出异常，不会导致jvm终止。

第二种启动方式，先用jps获取进程id，然后启动agentjar包。
VirtualMachine 在jdk的lib下面的tools.jar中，如果不在classpath的话，要加进去。

VirtualMachine vm = VirtualMachine.attach("3134");
 try { 
 	vm.loadAgent("/../agent.jar"); 
 } finally 
 { 
 	vm.detach(); 
}

agent的jar包中manifest中可以有的属性：

属性	作用
Premain-Class	指定代理类
Agent-Class	指定代理类
Boot-Class-Path	指定bootstrap类加载器的搜索路径，在平台指定的查找路径失败的时候生效， 可选
Can-Redefine-Classes	是否需要重新定义所有类，默认为false，可选。
Can-Retransform-Classes	是否需要retransform，默认为false,可选

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有两种ClassFileTransformer，根据canRetransform决定是哪一种。
在向Instrumentation#addTransformer添加转换器的时候，会指定canRetransform，默认为false。决定retransformation是否可用。

一旦一个transformer被注册到instrumentation中，每当一个类被定义（ClassLoader.defineClass）或被重新定义（Instrumentation.redefineClasses）时，它都会被调用。

如果retransformation可用，那么一个类被retransformation（Instrumentation.retransformClasses）时，transformer也会被调用。

存在多个transformers时，每个transformer会进行链式调用。

多个transformers调用顺序：

1. Retransformation不可用的
2. Retransformation不可用的native 的transformation
3. Retransformation可用的
4. Retransformation可用的native 的transformation

发生retransformations的时候，Retransformation不可用的transformers不会被调用。
同一种transformers按照注册顺序执行。
native的transformers通过ClassFileLoadHook提供。

如果一个transformer不想改变任何代码，那么返回null。否则，应该创建一个新的byte[]，不能修改classfileBuffer。

一个transformer抛出异常，后续的transformer依然会执行，抛异常和返回Null效果相同。