说一下java的探针agent的应用场景

news2025/4/8 8:45:31

什么是agent

Java探针通常是指Java Agent

它是一种可以在JVM启动时或运行时加载的组件，用来修改或增强字节码，从而监控或改变程序的行为

agent应用在哪些方面

1.Arthas就是应用了我们的探针技术

2.代码热替换实现我们的热部署，Java Agent可以在类加载时修改字节码，从而实现热部署

3.数据脱敏，比如在应用层面对敏感数据进行加密或脱敏处理，可能通过修改相关方法的字节码，在数据返回前进行处理，比如在DAO层拦截结果集，对身份证号、手机号进行脱敏。

4.调用链跟踪，分布式系统中的链路追踪，比如SkyWalking框架，比如OpenTracing的实现，可能需要通过探针在服务调用的入口和出口添加跟踪代码，生成和传递TraceID，SpanID等信息，这样可以在分布式系统中追踪请求的路径

有些增强不需要agent，比如AOP的增强

某些框架可能使用Java Agent来实现切面编程，而不需要依赖Spring AOP之类的框架。

比如在类加载时直接织入切面逻辑

说一下agent的底层原理

核心机制：Instrumentation API

Java Agent（探针）的底层原理主要基于 JVM 的 Instrumentation API 和 字节码操作技术

通过 类加载机制 实现对 Java 应用的动态监控和修改

Java Agent 的底层能力由 java.lang.instrument 包提供，核心接口为 Instrumentation

void addTransformer(ClassFileTransformer transformer); // 注册字节码转换器
byte[] retransformClasses(Class<?>... classes);         // 重新转换已加载的类

作用：允许 Agent 在 类加载时 或 运行时 修改类的字节码

启动时挂载和运行时挂载

a. 启动时挂载（Premain）

原理：通过 JVM 启动参数 -javaagent:agent.jar 指定 Agent。

流程：

JVM 启动时加载 agent.jar，调用 premain(String args, Instrumentation inst) 方法。
Agent 注册 ClassFileTransformer 到 Instrumentation 实例。
JVM 加载目标类时，触发 ClassFileTransformer 修改字节码

b. 运行时挂载（Attach）

原理：通过 VirtualMachine.attach(pid) 动态注入 Agent 到已运行的 JVM 进程。

流程：

使用 com.sun.tools.attach.VirtualMachine 连接到目标 JVM。
调用 loadAgent(agentJarPath) 加载 Agent，触发 agentmain(String args, Instrumentation inst) 方法。
通过 retransformClasses() 重新转换已加载的类

字节码操作技术

Agent 通过修改类的字节码实现功能增强，常用字节码操作库

类加载拦截流程

JVM 加载类的流程被 Agent 拦截并增强：

加载阶段：JVM 读取 .class 文件的字节码。
转换阶段：调用注册的 ClassFileTransformer.transform() 方法，修改字节码。
定义阶段：JVM 使用修改后的字节码定义类

public class MyTransformer implements ClassFileTransformer {
    @Override
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, 
                            Class<?> classBeingRedefined, 
                            ProtectionDomain protectionDomain, 
                            byte[] classfileBuffer) {
        // 修改 classfileBuffer 并返回新字节码
        return enhancedBytecode;
    }
}

总结：Java agent 的核心流程

注册转换器：通过 Instrumentation 注册 ClassFileTransformer。
拦截类加载：JVM 加载类时调用转换器修改字节码。
动态增强：在目标方法中插入监控、日志、链路追踪等逻辑。
运行时生效：修改后的类被 JVM 直接使用，无需重启应用

agent加载的流程示意图

Premain 模式：
JVM启动 → 加载Agent → 注册Transformer → 拦截类加载 → 修改字节码 → 应用运行

Agentmain 模式：
外部进程Attach → 加载Agent → 注册Transformer → 触发Retransform → 修改已加载类 → 立即生效