# 前言

在前文 探秘 Java 熱部署 中，我們通過在死循環中重復加載 ClassLoader 和 Class 文件實現了熱部署的功能，但我們也指出了缺點-----不夠靈活。需要手動修改文件等操作。

如果有那麽一種功能，當你需要重新加載類並修改類的時候，有那麽一個轉換器自動幫你修改已有的 Class 文件變成你設定的 Class 文件，那麽就不需要手動修改編譯了。

也許你第一想到的就是在自定義類加載器中做文章，比如在 loadClass 中，得到字節碼之後，通過 ASM 或者 javassist 修改字節碼，然後再調用 defineClass 方法。

確實可行，但是這種侵入性太大。如果JVM 在底層提供一種類似 “類轉換器” 的東西，是不是侵入性就不大了呢？

實際上，JVM 確實給我們提供了一個工具，那就是今天的主角------java agent。

1. 什麽是 Java agent

在 JDK 1.5 中，Java 引入了 java.lang.Instrument 包，該包提供了一些工具幫助開發人員在 Java 程序運行時，動態修改系統中的 Class 類型。其中，使用該軟件包的一個關鍵組件就是 Java agent。從名字上看，似乎是個 Java 代理之類的，而實際上，他的功能更像是一個Class 類型的轉換器，他可以在運行時接受重新外部請求，對Class 類型進行修改。

如果在命令行執行 java 命令，會出現一些命令幫助，其中就有 java agent的選項：

2. Java agent 詳細介紹

參數 javaagent 可以用於指定一個 jar 包，並且對該 java 包有2個要求：

1. 這個 jar 包的MANIFEST.MF 文件必須指定 Premain-Class 項。
2. Premain-Class 指定的那個類必須實現 premain（）方法。

重點就在 premain 方法，也就是我們今天的標題。從字面上理解，就是運行在 main 函數之前的的類。當Java 虛擬機啟動時，在執行 main 函數之前，JVM 會先運行 -javaagent 所指定 jar 包內 Premain-Class 這個類的 premain 方法，其中，該方法可以簽名如下：

1.public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)
2.public static void premain(String agentArgs)

JVM 會優先加載 1 簽名的方法，加載成功忽略 2，如果1 沒有，加載 2 方法。這個邏輯在sun.instrument.InstrumentationImpl 類中：

參數 agentArgs 時通過命令行傳給 Java Agent 的參數， inst 是 Java Class 字節碼轉換的工具，Instrumentation 常用方法如下：

1. void addTransformer(ClassFileTransformer transformer, boolean canRetransform);
   增加一個Class 文件的轉換器，轉換器用於改變 Class 二進制流的數據，參數 canRetransform 設置是否允許重新轉換。

2. void redefineClasses(ClassDefinition... definitions) hrows ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException;
   在類加載之前，重新定義 Class 文件，ClassDefinition 表示對一個類新的定義，如果在類加載之後，需要使用 retransformClasses 方法重新定義。

3. boolean removeTransformer(ClassFileTransformer transformer);
   刪除一個類轉換器

4. void retransformClasses(Class<?>... classes) throws UnmodifiableClassException
   在類加載之後，重新定義 Class。這個很重要，該方法是1.6 之後加入的，事實上，該方法是 update 了一個類。

3. 如何使用？

使用 javaagent 需要幾個步驟：

1. 定義一個 MANIFEST.MF 文件，必須包含 Premain-Class 選項，通常也會加入Can-Redefine-Classes 和 Can-Retransform-Classes 選項。
2. 創建一個Premain-Class 指定的類，類中包含 premain 方法，方法邏輯由用戶自己確定。
3. 將 premain 的類和 MANIFEST.MF 文件打成 jar 包。
4. 使用參數 -javaagent:/jar包路徑=[agentArgs 參數] 啟動要代理的方法。

在執行以上步驟後，JVM 會先執行 premain 方法，大部分類加載都會通過該方法，註意：是大部分，不是所有。當然，遺漏的主要是系統類，因為很多系統類先於 agent 執行，而用戶類的加載肯定是會被攔截的。

也就是說，這個方法是在 main 方法啟動前攔截大部分類的加載活動，註意：是類加載之前。也就是說，我們可以在這個縫隙中做很多文章，比如修改字節碼。

讓我們來試試：

1 首先定義一個 MANIFEST.MF 文件:

Manifest-Version: 1.0
Can-Redefine-Classes: true
Can-Retransform-Classes: true
Premain-Class: cn.think.in.java.clazz.loader.asm.agent.PreMainTraceAgent

1. 創建一個Premain-Class 指定的類，類中包含 premain 方法：
   ````java
   public class PreMainTraceAgent {

public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
System.out.println("agentArgs : " + agentArgs);
inst.addTransformer(new ClassFileTransformer() {
@Override
public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,
ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
throws IllegalClassFormatException {
System.out.println("premain load Class :" + className);
return classfileBuffer;
}
}, true);
}
}

````

1. 將 premain 的類和 MANIFEST.MF 文件打成 jar 包 .
   使用 IDEA 的 build ，當然你也可以使用 maven。具體請 google。

2. 使用參數 -javaagent:/jar包路徑=[agentArgs 參數] 啟動要代理的方法。
   我們當然需要一個測試類：

class AccountMain {


  public static void main(String[] args)
      throws ClassNotFoundException, InterruptedException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException {
    while (true) {
     Account account = new Account();
     account.operation();
    }
  }

}

class Account {
  public void operation() {
    System.out.println("operation....");
  }
}

VM 參數 -javaagent:/jar包路徑=[agentArgs 參數] 。

運行結果：

可以看到，我們的 premain 方法確實在 main 方法之前被調用了，並且是在類加載的時候被調用的，而我們重寫的 transform 方法其中的 classfileBuffer 參數就是即將被載入虛擬機的字節碼，因此，我們可以使用各種字節碼庫進行修改。具體修改，這裏就暫時不表，以後有機會好好寫寫。

4. 和熱部署有什麽關系？

說了這麽多，Java agent 確實可以在 main 方法之前並加載字節碼的同時進行代理，有點類似 AOP。但到底和熱部署有什麽關系呢？

回憶剛開始我們說的，我們如果自己自定義一個類加載器，那麽就可以在重新加載類（新的類加載器）的時候對字節碼進行修改，但是對業務代碼侵入性較大，如果在底層，也就是 JVM 層面，在加載字節碼的時候回調某個方法，在該方法中修改字節碼，豈不是達到了我們的目的？

我們再看看 premain 方法：

  public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
    System.out.println("agentArgs : " + agentArgs);
    inst.addTransformer(new ClassFileTransformer() {
      @Override
      public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,
          ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
          throws IllegalClassFormatException {
        System.out.println("premain load Class     :" + className);
        return classfileBuffer;
      }
    }, true);
  }

該方法中的 Instrumentation 添加了一個類轉換器，該轉換器是長期有效的，當該轉換器被添加之後，只要有類加載的活動，都會被攔截。假設，我們的業務是當某個類需要修改，我們就重新加載（重新創建類加載器的前提）原來的字節碼，加載之後，註意：加載之後對該字節碼進行修改。而這些操作對業務代碼來說，完全是透明的，基本沒有侵入性（加入了 VM 參數）。

總結

通過上面的步驟，我們將 探秘 Java 熱部署 的代碼進行了優化，原本是直接手動修改字節碼，現在通過加載原來的字節碼，在原來的字節碼基礎上進行修改，再重新加載，完成了一次熱部署。

而著一切得益於 java agent，雖然使用自定義的類加載也可以做到，但是似乎顯得不是很優雅。使用 java agent 能讓修改字節碼這個動作化於無形，對業務透明，減少侵入性。

實際上，premain 還是有缺點的。什麽缺點？竟然還要再命令行加參數？能不能不加參數？可以！ java 1.6 已經為我們準備了這個工具。也就是 agentmain ，可以不加任何參數，就可以修改一個類，甚至不需要重新創建類加載器！神奇嗎？我們說，一個類加載器只能加載一個類，要想修改一個類，必須重新創建一個新的類加載器。但是，JVM 為我們做了很多，他在底層直接修改了類定義。使得我們不必重新創建類加載器了。具體我們將在下篇文章中詳細介紹。

good luck！！！！！

探秘 Java 熱部署二（Java agent premain）