1. Java探针技术：Instrumentation

背景：假如我们想打印出某些系统->某些类->某些方法的执行耗时，方式有很多，但是想要无侵入的做到这一点，只有Java探针一种方式。这也是很多调用链系统依赖的技术基础。

什么是Java探针

通俗来讲，就是Java提供的一种手段，使我们可以修改并重新加载Class字节码，做到在系统外部来改变类的行为。

Java探针是如何做到的

我们知道只要是java程序，运行的入口就一定是main方法。Java探针技术相当于变相的改变了这个约定，提供了一种外挂，只要用了这个外挂(即在程序的运行时参数中加了-javaagent)，就可以先执行外挂jar包中的premain方法，然后再执行原程序中的main方法。这样就提供了一个在真正的程序执行前，可以修改并重新加载字节码的机会。

具体怎么做

我们写个demo。

1. 假如原程序为：

   public class DemoMain {
   
       public static void main(String[] args) {
           System.out.println("\nDemoMain.main开始");
   
           HelloService helloService = new HelloService();
           helloService.sayHello("一拳超人");
   
           System.out.println("DemoMain.main结束");
       }
   
   }
   
   public class HelloService {
   
       public void sayHello(String name) {
           System.out.println("      HelloService.sayHello开始");
           System.out.println("         Hello " + name + "!");
           System.out.println("      HelloService.sayHello结束");
       }
   
   }
   

2. 打jar包，新版的idea打包配置有点小问题，默认的MANIFEST的文件夹路径中，要删除/main/java，如图：

   
   
   idea打包配置.jpg

3. 我们想打印HelloService.sayHello的执行耗时，使用Java探针来实现，先写外挂程序

```java
public class PrintAgent {

    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation instrumentation) {
        System.out.println("\nPrintAgent.premain开始");
        System.out.println("   PrintAgent.premain入参：" + agentArgs);

        instrumentation.addTransformer(new PrintTransformer());

        System.out.println("PrintAgent.premain结束");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main方法在idea打包时需要，实际上没什么作用，不会被执行。
    }

}

public class PrintTransformer implements ClassFileTransformer {

    final static String startTime = "\nlong startTime = System.nanoTime();\n";
    final static String endTime = "\nlong endTime = System.nanoTime();\n";

    final static Map> methodMap = new HashMap>();

    public PrintTransformer() {
        addMethod("com.wang.hello.HelloService", "sayHello");
    }

    private PrintTransformer addMethod(String className, String methodName) {
        List list = methodMap.computeIfAbsent(className, cn -> new ArrayList<>());
        list.add(methodName);
        return this;
    }

    @Override
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
        className = className.replace("/", ".");
        if (methodMap.containsKey(className)) {
            try {
                CtClass ctClass = ClassPool.getDefault().get(className);
                for (String methodName : methodMap.get(className)) {
                    String cost = "\nSystem.out.println(\"   Method:"
                            + methodName
                            + " Cost:\"+(endTime-startTime)+"
                            + "\"ns\");\n";
                    CtMethod ctMethod = ctClass.getDeclaredMethod(methodName);
                    String wrappedMethodName = methodName + "$wrapped";
                    ctMethod.setName(wrappedMethodName);

                    CtMethod newMethod = CtNewMethod.copy(ctMethod, methodName, ctClass, null);

                    StringBuilder newMethodBody = new StringBuilder();
                    newMethodBody.append("{");
                    newMethodBody.append(startTime);
                    newMethodBody.append(wrappedMethodName + "($$);\n");
                    newMethodBody.append(endTime);
                    newMethodBody.append(cost);
                    newMethodBody.append("}");

                    newMethod.setBody(newMethodBody.toString());
                    ctClass.addMethod(newMethod);
                }
                return ctClass.toBytecode();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return null;
    }
}
```

1. PrintAgent的打包配置如图：

16191343861365.jpg

1. 然后需要修改PrintAgent的META-INF/MANIFEST.MF文件，改为(注意结尾必须加一新行)：

   Manifest-Version: 1.0
   Premain-Class: com.wang.agent.PrintAgent
   Can-Redefine-Classes: true
   **我是空白行占位符**
   

2. 打完包后，我们就可以执行测试了，先看下原始程序打印的日志：

   //执行java -jar demo.jar
   DemoMain.main开始
         HelloService.sayHello开始
            Hello 一拳超人!
         HelloService.sayHello结束
   DemoMain.main结束
   

3. 外挂探针后，再次执行打印的日志，注意其中"Method:sayHello Cost:128835ns"为我们增加的耗时日志：

   //执行java -javaagent:instrumentation.jar=wahaha -jar demo.jar
   PrintAgent.premain开始
      PrintAgent.premain入参：wahaha
   PrintAgent.premain结束
   
   DemoMain.main开始
         HelloService.sayHello开始
            Hello 一拳超人!
         HelloService.sayHello结束
      Method:sayHello Cost:128835ns
   DemoMain.main结束
   

4. 关键的点解决后，再往深了做，就能慢慢的实现调用链的逻辑了。