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  • javaagent加载机制分析

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         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。

          如果在vm启动过程中加载agent，那么会在vm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。

    C代码  
    1. JNIEXPORT jint JNICALL  
    2. Agent_OnLoad(JavaVM *vm, char *tail, void * reserved) {  
    3.     JPLISInitializationError initerror  = JPLIS_INIT_ERROR_NONE;  
    4.     jint                     result     = JNI_OK;  
    5.     JPLISAgent *             agent      = NULL;  
    6.   
    7.     initerror = createNewJPLISAgent(vm, &agent);  
    8.     if ( initerror == JPLIS_INIT_ERROR_NONE ) {  
    9.         int             oldLen, newLen;  
    10.         char *          jarfile;  
    11.         char *          options;  
    12.         jarAttribute*   attributes;  
    13.         char *          premainClass;  
    14.         char *          agentClass;  
    15.         char *          bootClassPath;  
    16.   
    17.         /* 
    18.          * Parse <jarfile>[=options] into jarfile and options 
    19.          */  
    20.         if (parseArgumentTail(tail, &jarfile, &options) != 0) {  
    21.             fprintf(stderr, "-javaagent: memory allocation failure. ");  
    22.             return JNI_ERR;  
    23.         }  
    24.   
    25.         /* 
    26.          * Agent_OnLoad is specified to provide the agent options 
    27.          * argument tail in modified UTF8. However for 1.5.0 this is 
    28.          * actually in the platform encoding - see 5049313. 
    29.          * 
    30.          * Open zip/jar file and parse archive. If can't be opened or 
    31.          * not a zip file return error. Also if Premain-Class attribute 
    32.          * isn't present we return an error. 
    33.          */  
    34.         attributes = readAttributes(jarfile);  
    35.         if (attributes == NULL) {  
    36.             fprintf(stderr, "Error opening zip file or JAR manifest missing : %s ", jarfile);  
    37.             free(jarfile);  
    38.             if (options != NULL) free(options);  
    39.             return JNI_ERR;  
    40.         }  
    41.   
    42.         premainClass = getAttribute(attributes, "Premain-Class");  
    43.         if (premainClass == NULL) {  
    44.             fprintf(stderr, "Failed to find Premain-Class manifest attribute in %s ",  
    45.                 jarfile);  
    46.             free(jarfile);  
    47.             if (options != NULL) free(options);  
    48.             freeAttributes(attributes);  
    49.             return JNI_ERR;  
    50.         }  
    51.   
    52.         /* 
    53.          * Add to the jarfile 
    54.          */  
    55.         appendClassPath(agent, jarfile);  
    56.   
    57.         /* 
    58.          * The value of the Premain-Class attribute becomes the agent 
    59.          * class name. The manifest is in UTF8 so need to convert to 
    60.          * modified UTF8 (see JNI spec). 
    61.          */  
    62.         oldLen = (int)strlen(premainClass);  
    63.         newLen = modifiedUtf8LengthOfUtf8(premainClass, oldLen);  
    64.         if (newLen == oldLen) {  
    65.             premainClass = strdup(premainClass);  
    66.         } else {  
    67.             char* str = (char*)malloc( newLen+1 );  
    68.             if (str != NULL) {  
    69.                 convertUtf8ToModifiedUtf8(premainClass, oldLen, str, newLen);  
    70.             }  
    71.             premainClass = str;  
    72.         }  
    73.         if (premainClass == NULL) {  
    74.             fprintf(stderr, "-javaagent: memory allocation failed ");  
    75.             free(jarfile);  
    76.             if (options != NULL) free(options);  
    77.             freeAttributes(attributes);  
    78.             return JNI_ERR;  
    79.         }  
    80.   
    81.         /* 
    82.          * If the Boot-Class-Path attribute is specified then we process 
    83.          * each relative URL and add it to the bootclasspath. 
    84.          */  
    85.         bootClassPath = getAttribute(attributes, "Boot-Class-Path");  
    86.         if (bootClassPath != NULL) {  
    87.             appendBootClassPath(agent, jarfile, bootClassPath);  
    88.         }  
    89.   
    90.         /* 
    91.          * Convert JAR attributes into agent capabilities 
    92.          */  
    93.         convertCapabilityAtrributes(attributes, agent);  
    94.   
    95.         /* 
    96.          * Track (record) the agent class name and options data 
    97.          */  
    98.         initerror = recordCommandLineData(agent, premainClass, options);  
    99.   
    100.         /* 
    101.          * Clean-up 
    102.          */  
    103.         free(jarfile);  
    104.         if (options != NULL) free(options);  
    105.         freeAttributes(attributes);  
    106.         free(premainClass);  
    107.     }  
    108.   
    109.     switch (initerror) {  
    110.     case JPLIS_INIT_ERROR_NONE:  
    111.       result = JNI_OK;  
    112.       break;  
    113.     case JPLIS_INIT_ERROR_CANNOT_CREATE_NATIVE_AGENT:  
    114.       result = JNI_ERR;  
    115.       fprintf(stderr, "java.lang.instrument/-javaagent: cannot create native agent. ");  
    116.       break;  
    117.     case JPLIS_INIT_ERROR_FAILURE:  
    118.       result = JNI_ERR;  
    119.       fprintf(stderr, "java.lang.instrument/-javaagent: initialization of native agent failed. ");  
    120.       break;  
    121.     case JPLIS_INIT_ERROR_ALLOCATION_FAILURE:  
    122.       result = JNI_ERR;  
    123.       fprintf(stderr, "java.lang.instrument/-javaagent: allocation failure. ");  
    124.       break;  
    125.     case JPLIS_INIT_ERROR_AGENT_CLASS_NOT_SPECIFIED:  
    126.       result = JNI_ERR;  
    127.       fprintf(stderr, "-javaagent: agent class not specified. ");  
    128.       break;  
    129.     default:  
    130.       result = JNI_ERR;  
    131.       fprintf(stderr, "java.lang.instrument/-javaagent: unknown error ");  
    132.       break;  
    133.     }  
    134.     return result;  
    135. }  

          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vmint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）。

    C代码  
    1. JNIEXPORT jint JNICALL  
    2. Agent_OnAttach(JavaVM* vm, char *args, void * reserved) {  
    3.     JPLISInitializationError initerror  = JPLIS_INIT_ERROR_NONE;  
    4.     jint                     result     = JNI_OK;  
    5.     JPLISAgent *             agent      = NULL;  
    6.     JNIEnv *                 jni_env    = NULL;  
    7.   
    8.     /* 
    9.      * Need JNIEnv - guaranteed to be called from thread that is already 
    10.      * attached to VM 
    11.      */  
    12.     result = (*vm)->GetEnv(vm, (void**)&jni_env, JNI_VERSION_1_2);  
    13.     jplis_assert(result==JNI_OK);  
    14.   
    15.     initerror = createNewJPLISAgent(vm, &agent);  
    16.     if ( initerror == JPLIS_INIT_ERROR_NONE ) {  
    17.         int             oldLen, newLen;  
    18.         char *          jarfile;  
    19.         char *          options;  
    20.         jarAttribute*   attributes;  
    21.         char *          agentClass;  
    22.         char *          bootClassPath;  
    23.         jboolean        success;  
    24.   
    25.         /* 
    26.          * Parse <jarfile>[=options] into jarfile and options 
    27.          */  
    28.         if (parseArgumentTail(args, &jarfile, &options) != 0) {  
    29.             return JNI_ENOMEM;  
    30.         }  
    31.   
    32.         /* 
    33.          * Open the JAR file and parse the manifest 
    34.          */  
    35.         attributes = readAttributes( jarfile );  
    36.         if (attributes == NULL) {  
    37.             fprintf(stderr, "Error opening zip file or JAR manifest missing: %s ", jarfile);  
    38.             free(jarfile);  
    39.             if (options != NULL) free(options);  
    40.             return AGENT_ERROR_BADJAR;  
    41.         }  
    42.   
    43.         agentClass = getAttribute(attributes, "Agent-Class");  
    44.         if (agentClass == NULL) {  
    45.             fprintf(stderr, "Failed to find Agent-Class manifest attribute from %s ",  
    46.                 jarfile);  
    47.             free(jarfile);  
    48.             if (options != NULL) free(options);  
    49.             freeAttributes(attributes);  
    50.             return AGENT_ERROR_BADJAR;  
    51.         }  
    52.   
    53.         /* 
    54.          * Add the jarfile to the system class path 
    55.          */  
    56.         if (appendClassPath(agent, jarfile)) {  
    57.             fprintf(stderr, "Unable to add %s to system class path "  
    58.                 "- not supported by system class loader or configuration error! ",  
    59.                 jarfile);  
    60.             free(jarfile);  
    61.             if (options != NULL) free(options);  
    62.             freeAttributes(attributes);  
    63.             return AGENT_ERROR_NOTONCP;  
    64.         }  
    65.   
    66.         /* 
    67.          * The value of the Agent-Class attribute becomes the agent 
    68.          * class name. The manifest is in UTF8 so need to convert to 
    69.          * modified UTF8 (see JNI spec). 
    70.          */  
    71.         oldLen = strlen(agentClass);  
    72.         newLen = modifiedUtf8LengthOfUtf8(agentClass, oldLen);  
    73.         if (newLen == oldLen) {  
    74.             agentClass = strdup(agentClass);  
    75.         } else {  
    76.             char* str = (char*)malloc( newLen+1 );  
    77.             if (str != NULL) {  
    78.                 convertUtf8ToModifiedUtf8(agentClass, oldLen, str, newLen);  
    79.             }  
    80.             agentClass = str;  
    81.         }  
    82.         if (agentClass == NULL) {  
    83.             free(jarfile);  
    84.             if (options != NULL) free(options);  
    85.             freeAttributes(attributes);  
    86.             return JNI_ENOMEM;  
    87.         }  
    88.   
    89.         /* 
    90.          * If the Boot-Class-Path attribute is specified then we process 
    91.          * each URL - in the live phase only JAR files will be added. 
    92.          */  
    93.         bootClassPath = getAttribute(attributes, "Boot-Class-Path");  
    94.         if (bootClassPath != NULL) {  
    95.             appendBootClassPath(agent, jarfile, bootClassPath);  
    96.         }  
    97.   
    98.         /* 
    99.          * Convert JAR attributes into agent capabilities 
    100.          */  
    101.         convertCapabilityAtrributes(attributes, agent);  
    102.   
    103.         /* 
    104.          * Create the java.lang.instrument.Instrumentation instance 
    105.          */  
    106.         success = createInstrumentationImpl(jni_env, agent);  
    107.         jplis_assert(success);  
    108.   
    109.         /* 
    110.          *  Turn on the ClassFileLoadHook. 
    111.          */  
    112.         if (success) {  
    113.             success = setLivePhaseEventHandlers(agent);  
    114.             jplis_assert(success);  
    115.         }  
    116.   
    117.         /* 
    118.          * Start the agent 
    119.          */  
    120.         if (success) {  
    121.             success = startJavaAgent(agent,  
    122.                                      jni_env,  
    123.                                      agentClass,  
    124.                                      options,  
    125.                                      agent->mAgentmainCaller);  
    126.         }  
    127.   
    128.         if (!success) {  
    129.             fprintf(stderr, "Agent failed to start! ");  
    130.             result = AGENT_ERROR_STARTFAIL;  
    131.         }  
    132.   
    133.         /* 
    134.          * Clean-up 
    135.          */  
    136.         free(jarfile);  
    137.         if (options != NULL) free(options);  
    138.         free(agentClass);  
    139.         freeAttributes(attributes);  
    140.     }  
    141.   
    142.     return result;  
    143. }  
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