Java 5 特性 Instrumentation 实践

    Instrumentation 是 java 5 提供的新特性。使用 Instrumentation，开发者可以构建一个代理，用来监测运行在 JVM 上的程序。监测一般是通过在执行某个类文件之前，对该类文件的字节码进行适当修改进行的。下文将通过一个具体的例子，来展示 java.lang.instrument 包的工作原理，并且实现了一个测量函数运行时间的代理。

简介

    不使用instrumentation 来测量函数运行时间的传统方法是：在函数调用之前记录当前系统时间，在函数调用完成之后再次记录当前系统时间（为了简化描述，本文不考虑虚拟机进程映射到本地操作系统进程时造成的计时误差，详见Use the JVM PRofiler Interface for accurate timing）。最后将两次数据的差值作为本次函数运行时间返回。这种方法的弱点在于：

• 用于性能测量的语句直接夹杂在逻辑代码中
• 用于性能测量的逻辑是重复的，没有做到代码重用。

使用 instrumentation 提供的功能，结合 Apache 开源项目 BCEL，本文将实现一个用于测量函数运行时间的代理。通过代理技术，用于性能测量的语句与业务逻辑完全分离，同时该代理可以用于测量任意类的任意方法的运行时间，大大提高了代码的重用性。

Greeting 代理

在实现函数运行时间测量代理之前，我们先通过实现一个简单的 Greeting 代理，介绍一下 Java 5 中 instrumentation 的原理。每个代理的实现类必须实现 ClassFileTransformer 接口。这个接口提供了一个

public byte[] transform(    ClassLoader loader,     String className,     Class cBR,     java.security.ProtectionDomain pD,     byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException            

static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst)

图1 代理工作原理

可以看到，多个代理可以同时执行。这多个代理的 premain 方法将按照代理指定的顺序被依次调用。

下面的代码片断，演示了 Greeting 代理的 transform 方法。在该方法中我们对 agent 的行为进行了简单的定制——输出需要该代理监测的类名。

列表1 输出 Hello, someClass

    public byte[] transform(ClassLoader loader,              String className,              Class cBR, java.security.ProtectionDomain pD,              byte[] classfileBuffer)     throws IllegalClassFormatException  {    System.out.println("Hello,/t", className);    return null;   }               

transform 函数的最后，返回 null 值，表示不需要进行类字节码的转化。定制完代理的行为之后，创建一个 greeting 代理的实例，将该实例传递给虚拟机。

列表2 将 Greeting 代理的实例传递给虚拟机

public static void premain(String options, Instrumentation ins) {    if (options != null) {System.out.printf("I've been called with options: /"%s/"/n", options);    }    else       System.out.println("  I've been called with no options.");    ins.addTransformer(new Greeting());              }

options 参数是通过命令行传递进来的，类似于调用 main 函数时传递的参数。被传递进来的命令行参数是一个完整的字符串，不同于 main 方法，该字符串的解析完全由代理自己负责。列表 3 展示了如何使用命令行调用代理：