https://blog.csdn.net/it_zhonghua/article/details/109393260

javaagent是一种能够在不影响正常编译的情况下，修改字节码。java作为一种强类型的语言，不通过编译就不能能够进行jar包的生成。
而有了javaagent技术，就可以在字节码这个层面对类和方法进行修改。同时，也可以把javaagent理解成一种代码注入的方式。但是这种注入比起spring的aop更加的优美

通常会用它来做一下Java服务的监控，或者替换其他JVM上的程序，还可以实现虚拟机上的AOP功能

作用：

可以在加载java文件之前做拦截把字节码做修改
可以在运行期将已经加载的类的字节码做变更，但是这种情况下会有很多的限制，后面会详细说
还有其他的一些小众的功能
获取所有已经被加载过的类
获取所有已经被初始化过了的类（执行过了clinit方法，是上面的一个子集）
获取某个对象的大小
将某个jar加入到bootstrapclasspath里作为高优先级被bootstrapClassloader加载
将某个jar加入到classpath里供AppClassload去加载
设置某些native方法的前缀，主要在查找native方法的时候做规则匹配

主流应用：

1 APM 产品: pinpoint、skywalking、newrelic、听云的 APM 产品等都基于 Instrumentation 实现
2 热部署工具：Intellij idea 的 HotSwap、Jrebel 等
3 Java 诊断工具：Arthas、Btrace 等

1 JDK 从 JDK5 版本开始引入了java.lang.instrument 包。它可以通过 addTransformer 方法设置一个 ClassFileTransformer，可以在这个 ClassFileTransformer 实现类的转换。
2 JDK 1.5 支持静态 Instrumentation，基本的思路是在 JVM 启动的时候添加一个代理（javaagent），每个代理是一个 jar 包，其 MANIFEST.MF 文件里指定了代理类，这个代理类包含一个 premain 方法。JVM 在类加载时候会先执行代理类的 premain 方法，再执行 Java 程序本身的 main 方法，这就是 premain 名字的来源。在 premain 方法中可以对加载前的 class 文件进行修改。这种机制可以认为是虚拟机级别的 AOP，无需对原有应用做任何修改，就可以实现类的动态修改和增强
3 从 JDK 1.6 开始支持更加强大的动态 Instrument，在JVM 启动后通过 Attach API 远程加载

最常用的方法就是addTransformer(ClassFileTransformer transformer)了，这个方法可以在类加载时做拦截，对输入的类的字节码进行修改，其参数是一个ClassFileTransformer接口

addTransformer方法配置之后，后续的类加载都会被Transformer拦截。———————————-已经加载过的类，可以执行retransformClasses来重新触发这个Transformer的拦截。类加载的字节码被修改后，除非再次被retransform，否则不会恢复

public interface Instrumentation {
    //增加一个Class 文件的转换器，转换器用于改变 Class 二进制流的数据，参数 canRetransform 设置是否允许重新转换。
    void addTransformer(ClassFileTransformer transformer, boolean canRetransform);
    //1 在类加载之前，重新定义 Class 文件，ClassDefinition 表示对一个类新的定义，
    //2 如果在类加载之后，需要使用 retransformClasses 方法重新定义。
    //addTransformer方法配置之后，后续的类加载都会被Transformer拦截。
    //3 对于已经加载过的类，可以执行retransformClasses来重新触发这个Transformer的拦截。
    //类加载的字节码被修改后，除非再次被retransform，否则不会恢复。
    void addTransformer(ClassFileTransformer transformer);
    //删除一个类转换器
    boolean removeTransformer(ClassFileTransformer transformer);
    //是否允许对class retransform
    boolean isRetransformClassesSupported();
    //在类加载之后，重新定义 Class。这个很重要，该方法是1.6 之后加入的，事实上，该方法是 update 了一个类。
    void retransformClasses(Class<?>... classes) throws UnmodifiableClassException;
    //是否允许对class重新定义
    boolean isRedefineClassesSupported();
    //1 此方法用于替换类的定义，而不引用现有的类文件字节，就像从源代码重新编译以进行修复和继续调试时所做的那样。
    //2 在要转换现有类文件字节的地方（例如在字节码插装中），应该使用retransformClasses。
    //3 该方法可以修改方法体、常量池和属性值，但不能新增、删除、重命名属性或方法，也不能修改方法的签名
    void redefineClasses(ClassDefinition... definitions) throws  ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException;
    //获取已经被JVM加载的class，有className可能重复（可能存在多个classloader）
    @SuppressWarnings("rawtypes")
    Class[] getAllLoadedClasses();
}

Instrument的底层实现依赖于JVMTI（JVM Tool Interface），它是JVM暴露出来的一些供用户扩展的接口集合，JVMTI是基于事件驱动的，JVM每执行到一定的逻辑就会调用一些事件的回调接口（如果存在），这些接口可以供开发者去扩展自己的逻辑。
JVMTIAgent是一个利用JVMTI暴露出来的接口提供了代理启动时加载（Agent On Load）、代理通过Attach形式加载（Agent On Attach）和代理卸载（Agent On Unload）功能的动态库。而Instrument Agent可以理解为一类JVMTIAgent动态库，别名是JPLISAgent（Java Programming Language Instrumentation Services Agent），也就是专门为Java语言编写的插桩服务提供支持的代理

启动时和运行时加载Instrument Agent过程

在启动和运行期都可以加载agent代理，在启动的时候可通过-javaagent参数来执行agent代理，而在运行期就是通过attach这种机制动态load了。

3.7 java aggent - 图2

1 如果在jvm启动过程中加载agent，那么会在jvm初始化过程中先执行libinstrument.dylib里InvocationAdapter.c的Agent_OnLoad方法，这里主要是实例化agent，解析agent的MF文件，将相关属性取出来，并注册jvmti的一些回调函数，在vm初始化完成之后，会通过回调函数去实例化Instrumentation实现对象，设置ClassFileLoadHook函数，并调用Pre-Main指定类的premain方法。

2 如果在运行期通过attach api来load agent，那么会在收到load指令之后，会调用InvocationAdapter.c的Agent_OnAttach方法，其实现基本和Agent_OnLoad一致，只是还会调用Agent-Class的agentmain方法，还有点不同就是对jvmint事件没有再关注（都运行期了，关注也没用），而是直接对ClassFileLoad关注，也不会再调用Pre-Main指定的类的premain方法（顾名思义，是在执行main方法之前执行的，所以运行期搞执行Pre-Main的class也不妥）

Java agent以jar包的形式部署在JVM中，jar文件的manifest需要指定agent的类名。根据不同的启动时机，agent类需要实现不同的方法（二选一）

/**
 * 以vm参数的形式载入，在程序main方法执行之前执行
 * 其jar包的manifest需要配置属性Premain-Class
 */
public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst);
/**
 * 以Attach的方式载入，在Java程序启动后执行
 * 其jar包的manifest需要配置属性Agent-Class
 */
public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst);

一个Java agent既可以在VM启动时加载，也可以在VM启动后加载：

启动时加载：通过vm的启动参数-javaagent:**.jar来启动
启动后加载：启动时加载是有一定的缺点的，因为项目在一开始运行的时候不知道到底要不要使用agent，所以jdk1.6之后可以在vm启动后的任何时间点，通过attach api，动态地启动agent
agent加载时，Java agent的jar包先会被加入到system class path中，然后agent的类会被system class loader加载。没错，这个system class loader就是所在的Java程序的class loader，这样agent就可以很容易的获取到想要的class。

对于VM启动时加载的Java agent，其premain方法会在程序main方法执行之前被调用，此时大部分Java类都没有被加载（“大部分”是因为，agent类本身和它依赖的类还是无法避免的会先加载的），是一个对类加载埋点做手脚（addTransformer）的好机会。如果此时premain方法执行失败或抛出异常，那么JVM的启动会被终止。

对于VM启动后加载的Java agent，其agentmain方法会在加载之时立即执行。如果agentmain执行失败或抛出异常，JVM会忽略掉错误，不会影响到正在running的Java程序。

1 Pre-Main使用

在 JDK 1.5 中，Java 引入了 java.lang.Instrument 包，该包提供了一些工具帮助开发人员在 Java 程序运行时，动态修改系统中的 Class 类型。其中，使用该软件包的一个关键组件就是 Java agent。从名字上看，似乎是个 Java 代理之类的，而实际上，他的功能更像是一个Class 类型的转换器，他可以在运行时接受重新外部请求，对Class 类型进行修改。

参数 javaagent 可以用于指定一个 jar 包，并且对该 java 包有2个要求：

这个 jar 包的MANIFEST.MF 文件必须指定 Premain-Class 项。
Premain-Class 指定的那个类必须实现 premain（）方法。

重点就在 premain 方法，也就是我们今天的标题。从字面上理解，就是运行在 main 函数之前的的类。当Java 虚拟机启动时，在执行 main 函数之前，JVM 会先运行 -javaagent 所指定 jar 包内 Premain-Class 这个类的 premain 方法，其中，该方法可以签名如下：
1.public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)
2.public static void premain(String agentArgs)
JVM 会优先加载 1 签名的方法，加载成功忽略 2，如果1 没有，加载 2 方法。这个逻辑在sun.instrument.InstrumentationImpl 类中：

inst 是 Java Class 字节码转换的工具，Instrumentation 常用方法如下：

void addTransformer(ClassFileTransformer transformer, boolean canRetransform);
增加一个Class 文件的转换器，转换器用于改变 Class 二进制流的数据，参数 canRetransform 设置是否允许重新转换。
void redefineClasses(ClassDefinition… definitions) hrows ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException;
在类加载之前，重新定义 Class 文件，ClassDefinition 表示对一个类新的定义，如果在类加载之后，需要使用 retransformClasses 方法重新定义。
boolean removeTransformer(ClassFileTransformer transformer);
删除一个类转换器
void retransformClasses(Class<?>… classes) throws UnmodifiableClassException
在类加载之后，重新定义 Class。这个很重要，该方法是1.6 之后加入的，事实上，该方法是 update 了一个类。

2 attach方式

上面提到，Java agent可以在JVM启动后再加载，就是通过Attach API实现的。当然，Attach API可不仅仅是为了实现动态加载agent，Attach API其实是跨JVM进程通讯的工具，能够将某种指令从一个JVM进程发送给另一个JVM进程。

加载agent只是Attach API发送的各种指令中的一种，诸如jstack打印线程栈、jps列出Java进程、jmap做内存dump等功能，都属于Attach API可以发送的指令。

使用attach的方式，不需要实现premain函数，需要attachmain。

2 热部署能力

3 方法使用时长监控

继承ClassFileTransformer

参考：

https://www.cnblogs.com/hellotech/p/3952882.html