ByteBuddy工具的使用场景有哪些？-创新互联

ByteBuddy工具的使用场景有哪些？针对这个问题，今天小编总结这篇有关ByteBuddy的文章，可供感兴趣的小伙伴们参考借鉴，希望对大家有所帮助。

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使用场景1：动态生成JAVA CLASS
这是ByteBuddy最基本但是最有用的USECASE, 比如说，我定义一个SCHEMA，希望根据SCHEMA生成对应的JAVA类并加载到JVM中. 当然你可以用一些模板工具比如VELOCITY之类生成JAVA源代码再进行编译, 但是这样一般需要对项目的BUILD脚本(maven/gradle)进行一些定制. 用ByteBuddy生成类的强大之处在于, 这个类可以通过JAVA代码生成并且可以自动加载到当前的JVM中,这样我可以在application初始化的时候从SCHEMA REGISTRY中读取到SCHEMA定义,通过ByteBuddy生成对应的JAVA类加载到JVM中, 并且一旦SCHEMA发生变化如增加新属性, 不需要做任何改动, 在JVM重启后类定义会自动同步更新. 当然一个限制是你只能用反射的方式访问这个新定义的类. 代码样例如下 (Kotlin语言):

private fun buildSchemaClass(schema: Schema, classLoader: ClassLoader): Class<*> {
     logger.info("Start building schema class for schema={}, version={}", schema.name, schema.version)
     val typeBuilder = ByteBuddy().subclass(Any::class.java).name(className(schema))
     var tempBuilder = typeBuilder
     schema.columns.forEach { column ->
       tempBuilder = tempBuilder
         .defineField(column.name, columnTypeToJavaClassMapping[column.type], Visibility.PRIVATE)
     }
     schema.columns.forEach { column ->
       tempBuilder = tempBuilder.defineMethod(toGet(column.name), columnTypeToJavaClassMapping[column.type], Modifier.PUBLIC)
         .intercept(FieldAccessor.ofBeanProperty())
         .defineMethod(toSet(column.name), Void.TYPE, Modifier.PUBLIC).withParameters(columnTypeToJavaClassMapping[column.type])
         .intercept(FieldAccessor.ofBeanProperty())
     }
     return tempBuilder.make().load(classLoader, ClassLoadingStrategy.Default.WRAPPER).loaded.also {
       logger.info("Success building schema class: {}", it.name)
     }
   }

大家可以看到，定义GET/SET方法完全不需要实现方法体,通过intercept(FieldAccessor.ofBeanProperty) 可以自动将GET/SET方法和对应的属性绑定自动生成方法体.

使用场景2：JAVA AGENT代理.
这是另一个异常强大的功能，可以动态修改类的定义，用于强行修改一些第三方LIB中一些不容易扩展的类，而不需要修改类的源代码和JAR包. 不知道大家有没有用过JAVA 本身的AGENT, 在一些性能监控的工具常常会用到, 需要在JVM启动的时候加agentlib参数，在AGENT中可以对原始JAVA的二进制码做增强埋点. ByteBuddy强大之处是它连agentlib参数都不需要了,侵入性更小.  一个很好的例子是FLYWAY，我们需要在FLYWAY执行数据库脚本的时候将脚本执行到一个额外的数据库(SPANNER). 需要扩展org.flywaydb.core.internal.resolver.sql.SqlMigrationExecutor的execute方法执行额外的写操作, 不得不吐槽一下FLYWAY,一大堆的继承接口但是代码基本没法扩展. 这时可以通过ByteBuddy Agent 拦截SqlMigrationExecutor的execute方法,在原始方法执行之后实现额外的数据库写操作. 唯一需要提的一点是ByteBuddy Agent只支持JVM不支持JRE.  代码示例如下:

object SqlMigrationResolverEnhancer {
  fun enhance(inst: Instrumentation) {
     if (!SpannerConfigUtils.enableSpanner) {
       logger.info("Spanner is not enabled!!!!!!!!!!!!!!!!, no intercept will occure")
       return
     }
     val temp = Files.createTempDirectory("tmp").toFile()
     ClassInjector.UsingInstrumentation.of(temp, ClassInjector.UsingInstrumentation.Target.BOOTSTRAP, inst).inject(
         Collections.singletonMap(
             TypeDescription.ForLoadedType(MigrationResolverInterceptor::class.java),
             ClassFileLocator.ForClassLoader.read(MigrationResolverInterceptor::class.java!!)
         )
     )
     AgentBuilder.Default()
         .ignore(ElementMatchers.nameStartsWith("net."))
         .ignore(ElementMatchers.nameStartsWith("com."))
         .enableBootstrapInjection(inst, temp)
         .type(ElementMatchers.nameEndsWith("SqlMigrationResolver"))
         .transform { builder, _, _, _ ->
           builder.method(ElementMatchers.hasMethodName("resolveMigrations"))
               .intercept(MethodDelegation.to(MigrationResolverInterceptor::class.java))
         }.with(object : AgentBuilder.Listener {
           override fun onComplete(
             typeName: String?,
             classLoader: ClassLoader?,
             module: JavaModule?,
             loaded: Boolean
           ) {
             // just ignore onComplete
           }

           override fun onDiscovery(
             typeName: String?,
             classLoader: ClassLoader?,
             module: JavaModule?,
             loaded: Boolean
           ) {
             // just ignore onDiscovery
           }

           override fun onIgnored(
             typeDescription: TypeDescription?,
             classLoader: ClassLoader?,
             module: JavaModule?,
             loaded: Boolean
           ) {
             // just ignore onIgnored
           }

           override fun onTransformation(
             typeDescription: TypeDescription?,
             classLoader: ClassLoader?,
             module: JavaModule?,
             loaded: Boolean,
             dynamicType: DynamicType?
           ) {
             logger.debug("Tranforming class: $typeDescription")
           }

           override fun onError(
             typeName: String?,
             classLoader: ClassLoader?,
             module: JavaModule?,
             loaded: Boolean,
             throwable: Throwable?
           ) {
             logger.error("Error intercepting type: $typeName", throwable)
           }
         })
         .installOn(inst)
   }
}

class MigrationResolverInterceptor {
   companion object {
     private val logger: Logger = LoggerFactory.getLogger(MigrationResolverInterceptor::class.java)

     @JvmStatic
     @RuntimeType
     fun intercept(@SuperCall delegate: Callable<Collection<ResolvedMigration>>): Collection<ResolvedMigration> {
       val spannerProperties = SpannerProperties(SpannerConfigUtils.projectId, SpannerConfigUtils.instanceId, SpannerConfigUtils.databaseName)
       val originalCol = delegate.call() as MutableList<ResolvedMigration>
       logger.info("Intercepting migration resolver method ---------------------------------------- $originalCol")
       return ResolvedMigrationExecutorReplacer.replaceSqlMigrationExecutor(originalCol, spannerProperties)
     }
   }
}

代码并不复杂，通过ElementMatchers先缩小CLASSPATH中扫描包的范围，在通过ElementMatcher类名和方法名指定需要拦截的方法，再指定拦截器的类名. 这里注意的是Agent的enhance方法必须在被拦截的类被JVM加载之前执行，因为一个类在一个CLASSLOADER中只能被加载一次，加载完无法修改了. 注册AgentBuilder.Listener并非必须,但是对排查期望的类方法没有被正确拦截的问题非常有用. 另外注意我们只指定了Interceptor的类名而没有指定方法, 而且Interceptor类中的方法必须是一个Static方法，通过@RuntimeType指定是拦截器需要执行的方法. @SuperCall用于注入原始方法调用的代理. 可以在SpringBoot 主方法的开始调用

SqlMigrationResolverEnhancer.enhance(ByteBuddyAgent.install())

至于ResolveMigrationExecutorReplacer的实现和ByteBuddy无关, 代码仅供参考不再赘述.

object ResolvedMigrationExecutorReplacer {
   private val databaseField = SqlMigrationExecutor::class.java.getDeclaredField("database")
   private val sqlScriptField = SqlMigrationExecutor::class.java.getDeclaredField("sqlScript")

   init {
     databaseField.isAccessible = true
     sqlScriptField.isAccessible = true
   }

   fun replaceSqlMigrationExecutor(migrationList: MutableList<ResolvedMigration>, spannerProperties: SpannerProperties): List<ResolvedMigration> {
     migrationList.forEach { resolvedMigration ->
       val migrationExecutor = resolvedMigration.executor
       if (migrationExecutor is SqlMigrationExecutor &&
           resolvedMigration is ResolvedMigrationImpl) {
         val database: Database<*> = databaseField.get(migrationExecutor) as Database<*>
         val sqlScript: SqlScript = sqlScriptField.get(migrationExecutor) as SqlScript
         resolvedMigration.executor = SpannerSqlMigrationExecutor(database, sqlScript, spannerProperties)
       }
     }
     return migrationList
   }
}

使用场景3：AOP切面
和场景2类似，但有时我们不需要改变原始类的实现，而是希望产生一个新的类对原始类的某些行为做增强. AOP本质是生成一个新的PROXY代理类替换原有的实现. JAVA本身提供了基于InvocationHandler的DynamicProxy, 但是有几个比较大的限制. 1. 被拦截的类必须实现一个接口. 2. InvocationHandler 只提供了一个方法: public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable. 假设被拦截的接口有很多个方法, 如java.sql.PreparedStatement, 需要对某些方法进行特殊处理，那需要基于方法名写一大堆的If/else逻辑，代码不够优雅. Spring提供了基于AspectJ的AOP, 但是这个强依赖于Spring体系必须是在Spring容器中受管理的Bean. 而ByteBuddy则可通过灵活的匹配模式指定需要代理的方法，其他方法则可默认为原始类的实现不改变行为. 并且类似于ASPECTJ, 切面的实现可以独立出来. 一个使用场景是代理java.sql.DataSource/Connection/PreparedStatement/ResultSet. 指标统计，分库分表等实现都需要. 这里实现了一个简单通用的代理织入器，可以对某个类的某一组方法应用一个Advisor拦截器，返回一个被增强的原始类的子类.

object DelegateAgent {
   fun <T> buildDelegateClass(sourceClass: Class<T>, methodNames: List<String>,
              advisorClass: Class<*>): Class<out T> {
     val builder = ByteBuddy().subclass(sourceClass, ConstructorStrategy.Default.IMITATE_SUPER_CLASS)
     val methodMatchers = getMethodMachers(methodNames)
     return builder.method(methodMatchers)
       .intercept(MethodDelegation.to(advisorClass))
       .make().load(
         DelegateAgent::class.java.classLoader
       ).loaded
   }

   private fun getMethodMachers(methodNames: List<String>): ElementMatcher<MethodDescription> {
     var methodMatcher =
       ElementMatchers.none<MethodDescription>()
     if (methodNames.isEmpty()) {
       return ElementMatchers.any()
     }
     methodNames.forEach {methodName ->
      methodMatcher = methodMatcher.or(ElementMatchers.named<MethodDescription>(methodName))
     }
     return methodMatcher
   }
}

注意ByteBuddy().subclass(sourceClass, ConstructorStrategy.Default.IMITATE_SUPER_CLASS), 这样生成的子类自动拥有父类所有的Constructor. 无需重新定义. 使用的例子如下:

object DataSourceAdvisor {
   @JvmStatic
   @RuntimeType
   fun onMethodExecution(
     @This sourceObj: Any,
     @Origin method: Method
     @AllArguments arguments: Array<Any?>): Any {
     //just for demo purpose
         println("Current method is: " + method.name)
     return method.invoke(sourceObj, * arguments)
   }
}

fun testAgent() {
     val config = HikariConfig().apply {
       this.jdbcUrl = "jdbc:mysql://xxxx"
       this.driverClassName = "org.postgresql.Driver"
       this.username = "postgres"
       this.password = "postgres"
       this.maximumPoolSize = 1
     }
     val resultDsClass = DelegateAgent.buildDelegateClass(HikariDataSource::class.java, listOf("getConnection"),
       DataSourceAdvisor::class.java)
     val newDs = resultDsClass.getConstructor(HikariConfig::class.java).newInstance(config)
     println(newDs.connection)

   }

这里的拦截器仅仅打印了方法名. 和场景二的非常相似，拦截器的实现也是一个类的静态方法，唯一的区别是原始对象，参数列表等使用的Annotation不同，场景2中应该使用net.bytebuddy.asm.Advice 中的annotation. 场景3应该使用的是net.bytebuddy.implementation.bind.annotation包中的annotation

使用ByteBuddy中的碰到一些问题：

  • 场景2 Agent实现中如果方法的参数签名和拦截器的参数不完全匹配，则需要使用@RuntimeType annotation. 否则可能遇到以下错误: 
    java.lang.IllegalArgumentException: None of [interceptor methods]  allows for delegation from [target method]
at net.bytebuddy.implementation.bind.MethodDelegationBinder$Processor.bind(MethodDelegationBinder.java:1096)

    关于ByteBuddy工具的使用场景就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，可以学到更多知识。如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到。

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