前言
相信很多人都“免费激活”过 IDEA吧，在IDEA 的vmoptions配置里，加行配置就行：
或者是这样“拖到IDEA窗口中”的形式：
再或者用过一些APM工具，在JVM启动脚本上增加了-javaagent:/path/to/apm-agent.jar，就可以自动进行追踪。再或者用过Arthas之类的JVM诊断工具，这些工具都是通过Java Agent的技术去实现的。**
比如上面说的“免费激活”，其实就是在运行时期修改了验证license的相关代码。JAVA 里 Agent 这么强大的功能，你难道不打算自己亲自写一个试试吗？
基础知识
Java Agent 算是JVM的一个插件，以一个Jar包的形式存在。可以做到在运行时期，修改你的字节码文件，从而达到增强、修改等效果，通过 JVM 提供的 Instrumentation API来实现。
第一个 Java Agent
一个Java Agent，由以下几个组件构成：
- Agent Class - Agent的功能类
- Packaging - 在MANIFEST.MF文件中定义Agent Class的位置和方式
- “装载点”，比如
-javaagent:，指定加载的agent.jar文件[=arguments]
废话不多说，下面正式开始编写这个Agent
1. 创建Agent Class
首先要创建一个Agent Class，这个Class作为我们Agent插件的入口类。配置好-javaagent后，JVM在启动时会执行我们Agent Class的premain方法
import java.lang.instrument.Instrumentation;
public class Agent {
public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation){
ClassLoggerTransformer transformer = new ClassLoggerTransformer();
instrumentation.addTransformer(transformer);
}
}
在premain方法中，除了args参数，还有一个instrumentation对象。这个是Java Agent的核心对象，通过该对象可以注册ClassFileTransformer。
**ClassFileTransformer **就是负责字节码转换的核心接口了，已注册的ClassFileTransformer可以拦截JVM中所有类的加载，并且可以获取到已加载类的字节码，来看一下这个接口的源码：
public interface ClassFileTransformer {
byte[]
transform( ClassLoader loader,
String className,//className，全类名（包括路径，"/"分割）
Class classBeingRedefined,//类定义转换时的Class对象，初始加载时为空
ProtectionDomain protectionDomain,//protection...
byte[] classfileBuffer)//加载的Class字节码数据
throws IllegalClassFormatException;
}
2. 定义一个Transformer
了解了ClassFileTransformer接口之后，现在来写一个ClassLoggerTransformer实现类。为了简单，这个实现类只有一个功能：将已加载的字节码转储到文件中
public class ClassLoggerTransformer implements ClassFileTransformer {
//返回值是替换的字节码数据
@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader,
String className,
Class classBeingRedefined,
ProtectionDomain protectionDomain,
byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
try {
Path path = Paths.get("classes/" + className + ".class");
//将字节码数据classfileBuffer，存储到classes目录下，以.class文件作为后缀
Files.write(path, classfileBuffer);
} catch (Throwable ignored) { // ignored, don’t do this at home kids
} finally { return classfileBuffer; }
}
}
好了，第一个Agent 的功能代码部分已经完成了，下面需要 Agent 解决入口的配置
3. 构建 agent.jar
现在我们需要将代码构建成一个Jar，并且Jar内的MANIFEST.MF文件中，需要包含Agent Class的配置，最终我们的MANIFEST.MF文件应该是这样：
Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: com.github.kongwu.agentsamples.firstagent.Agent//Agent Class的全类名
Can-Redefine-Classes: true //允许重新定义
Can-Retransform-Classes: true //允许运行时转换
通过Maven的构建插件，很容易完成MANIFEST.MF文件的配置：
org.apache.maven.plugins
maven-jar-plugin
...
src/main/resources/META-INF/MANIFEST.MF
...
只需要在项目的src/main/resources/META-INF/路径下，增加一个MANIFEST.MF的模板，模板文件里按照上面介绍的定义即可，最后mvn clean package就可以构建出我们的agent jar了（默认目录在${projectpath}/target/），这个jar包内会包含我们上面的MANIFEST.MF模板文件
好了，大功告成，我们第一款Agent已经开发完了，下面来测试一下：
## 随便找个项目，或者可执行的jar包
## 默认的启动方式，直接java -jar
java -jar first-app.jar
## 启动时添加我们刚才构建的first-agent.jar
java -javaagent:/path/to/first-agent.jar -jar first-app.jar
增加agent运行后，所有运行时期加载的Class的字节码，就会转储到我们的classes目录下了
如果你是在 IDEA 中运行，也可以在Run/Debug Configurations面板中，add vm options
上面这个例子好像有点过于简单，只是“拦截”了字节码数据进行了转储，并没有进行字节码的修改。其实ClassFileTransformer.transform的返回值，就是我们要替换的数据；只需要在transform方法中返回新的字节码数据，就可以做到增强/替换类了（不过这个增强/替换是有一些限制的，比如不能修改方法签名之类的，本文不做过多介绍）
介绍完了基本的Agent实现，下面来学习一个Agent的实际例子：通过Agent来“免费激活”
通过Agent 实现“免费激活”
前言中提到的，IDEA“免费激活”的工具也是通过Agent实现的，其实基本原理很简单，就是写一个Agent，动态修改验证license的那些代码而已。
比如我们使用一款需要授权许可证的Java 软件，其内部验证许可证的代码是下面这段（伪代码）
public boolean verifyLicense(String encryptedLicense){
//请求服务器验证许可……
boolean passed = licenseServer.verifyLicense(encryptedLicense);
if(!passed){
//do sth
}
return passed;
}
那么我们只需要通过Agent，动态的来修改这个verifyLicense方法，将验证结果修改为直接通过，就可以绕过这个许可验证机制了，还不用修改原始Jar包
public boolean verifyLicense(String encryptedLicense){
//修改后，直接返回true
return true;
}
那么怎么修改这个类方法呢？
有两种方式：
- 提前解压jar包，反编译那个Class文件，得到Java文件后修改verifyLicense方法后重新编译
- 在ClassFileTransformer实现中，通过传入的该类字节码数据，使用一些字节码操作工具进行修改
本文例子为了简单，使用第一种方式，提前反编译、修改，再保存重新编译的Class文件到Agent 项目里：
只需要创建一个ClassFileTransformer，进行这个验证许可证Class的替换：
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.security.ProtectionDomain;
public class HackVerifierClassFileTransformer implements ClassFileTransformer {
@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
//只替换这个验证的类 - LicenseVerifier
if(className.equals("com/github/kongwu/agentsamples/firstagent/verifierapp/LicenseVerifier")){
return loadHackClassBuffer(loader);
}
return null;
}
private byte[] loadHackClassBuffer(ClassLoader loader) {
//反编译 -> 修改 -> 重新编译的LicenseVerifier.class 文件，换个后缀防止被JVM自动加载
try (InputStream input = loader.getResourceAsStream("LicenseVerifier.classdata")){
int n;
ByteArrayOutputStream outputBuffer = new ByteArrayOutputStream();
byte[] buffer = new byte[4096];//4k
//-1 : end of file
while (-1 != (n = input.read(buffer))) {
outputBuffer.write(buffer,0,n);
}
return outputBuffer.toByteArray();
}catch (IOException e){
System.err.println("load the hackfile failed!");
return null;
}
}
}
然后在Agent Class中，注册这个HackVerifierClassFileTransformer
import java.lang.instrument.Instrumentation;
public class Agent {
public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation){
HackVerifierClassFileTransformer transformer = new HackVerifierClassFileTransformer();
instrumentation.addTransformer(transformer);
}
}
最后只需要像上面那样，配置下MANIFEST.MF的生成，然后构建Agent Jar包，就完成了我们这个“免费激活”的Agent 插件
以后运行该 Java 软件时，只需要增加-javaagent:/path/to/hack-agent.jar，就实现了“免费激活”
## 默认的启动方式，直接java -jar
java -jar verifier-app.jar
## 启动时添加我们刚才构建的agent.jar
java -javaagent:/path/to/hack-agent.jar -jar verifier-app.jar
文中例子完整的代码在https://github.com/kongwu-/agent-samples，有需要的同学可以自行下载
常用的字节码操作类库
- ASM
- cglib
- javaassist
- ByteBuddy
以上的几个字节码操作类库，最推荐的是ByteBuddy，使用方式上最简单
总结
本文介绍的这个“免费激活”的方式，仅用于学习交流，不要用于一些非法的场景，做一个遵纪守法的好公民，不然会被请去喝茶就不太好了……
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