arthas/bytekit

ByteKit

目标

1. 之前的Arthas里的字节码增强，是通过asm来处理的，代码逻辑不好修改，理解困难
2. 基于ASM提供更高层的字节码处理能力，面向诊断/APM领域，不是通用的字节码库
3. ByteKit期望能提供一套简洁的API，让开发人员可以比较轻松的完成字节码增强

对比

功能	函数Enter/Exit注入点	绑定数据	inline	防止重复增强	避免装箱/拆箱开销	origin调用替换	@ExceptionHandler
ByteKit	@AtEnter @AtExit @AtExceptionExit @AtFieldAccess @AtInvoke @AtInvokeException @AtLine @AtSyncEnter @AtSyncExit @AtThrow	this/args/return/throw field locals 子调用入参/返回值/子调用异常 line number	✓	✓	✓	✓	✓
ByteBuddy	OnMethodEnter @OnMethodExit @OnMethodExit#onThrowable()	this/args/return/throw field locals	✓	✗	✓	✓	✓
传统AOP	Enter Exit Exception	this/args/return/throw	✗	✗	✗	✗	✗

特性

1. 丰富的注入点支持

• @AtEnter 函数入口
• @AtExit 函数退出
• @AtExceptionExit 函数抛出异常
• @AtFieldAccess 访问field
• @AtInvoke 在method里的子函数调用
• @AtInvokeException 在method里的子函数调用抛出异常
• @AtLine 在指定行号
• @AtSyncEnter 进入同步块，比如synchronized块
• @AtSyncExit 退出同步块
• @AtThrow 代码里显式throw异常点

2. 动态的Binding

• @Binding.This this对象

• @@Binding.Class Class对象

• @Binding.Method 函数调用的 Method 对象

• @Binding.MethodName 函数的名字

• @Binding.MethodDesc 函数的desc

• @Binding.Return 函数调用的返回值

• @Binding.Throwable 函数里抛出的异常

• @Binding.Args 函数调用的入参

• @Binding.ArgNames 函数调用的入参的名字

• @Binding.LocalVars 局部变量

• @Binding.LocalVarNames 局部变量的名字

• @Binding.Field field对象属性字段

• @Binding.InvokeArgs method里的子函数调用的入参

• @Binding.InvokeReturn method里的子函数调用的返回值

• @Binding.InvokeMethodName method里的子函数调用的名字

• @Binding.InvokeMethodOwner method里的子函数调用的类名

• @Binding.InvokeMethodDeclaration method里的子函数调用的desc

• @Binding.Line 行号

• @Binding.Monitor 同步块里监控的对象

3. 可编程的异常处理

• @ExceptionHandler 在插入的增强代码，可以用try/catch块包围起来

4. inline支持

增强的代码 和 异常处理代码都可以通过 inline技术内联到原来的类里，达到最理想的增强效果。

5. invokeOrigin 技术

通常，我们要增强一个类，就想要办法在函数前后插入一个static的回调函数，但这样子局限太大。那么有没有更灵活的方式呢？

比如有一个 hello() 函数：

    public String hello(String str) {
        return "hello " + str;
    }

我们想对它做增强，那么可以编写下面的代码：

    public String hello(String str) {
        System.out.println("before");
        Object value = InstrumentApi.invokeOrigin();
        System.out.println("after, result: " + value);
        return object;
    }

增强后的结果是：

    public String hello(String str) {
        System.out.println("before");
        Object value = "hello " + str;
        System.out.println("after, result: " + value);
        return object;
    }

这种方式可以随意插入代码，非常灵活。

示例

以ByteKitDemo.java为例说明，[查看源文件]。

1. 定义注入点和Binding数据

• 在下面的 SampleInterceptor 时定义了要注入 @AtEnter/@AtExit/@AtExceptionExit三个地方，
• 用@Binding绑定了不同的数据
• 在@AtEnter里配置了 inline = true，则说明插入的SampleInterceptor#atEnter函数本身会被inline掉
• 配置了 suppress = RuntimeException.class 和 suppressHandler = PrintExceptionSuppressHandler.class，说明插入的代码会被 try/catch 包围

    public static class SampleInterceptor {

        @AtEnter(inline = true, suppress = RuntimeException.class, suppressHandler = PrintExceptionSuppressHandler.class)
        public static void atEnter(@Binding.This Object object, 
                @Binding.Class Object clazz,
                @Binding.Args Object[] args, 
                @Binding.MethodName String methodName,
                @Binding.MethodDesc String methodDesc) {
            System.out.println("atEnter, args[0]: " + args[0]);
        }

        @AtExit(inline = true)
        public static void atExit(@Binding.Return Object returnObject) {
            System.out.println("atExit, returnObject: " + returnObject);
        }

        @AtExceptionExit(inline = true, onException = RuntimeException.class)
        public static void atExceptionExit(@Binding.Throwable RuntimeException ex,
                @Binding.Field(name = "exceptionCount") int exceptionCount) {
            System.out.println("atExceptionExit, ex: " + ex.getMessage() + ", field exceptionCount: " + exceptionCount);
        }
    }

2. @ExceptionHandler

在上面的 @AtEnter配置里，生成的代码会被 try/catch 包围，那么具体的内容是在PrintExceptionSuppressHandler里

    public static class PrintExceptionSuppressHandler {

        @ExceptionHandler(inline = true)
        public static void onSuppress(@Binding.Throwable Throwable e, @Binding.Class Object clazz) {
            System.out.println("exception handler: " + clazz);
            e.printStackTrace();
        }
    }

3. 查看反编译结果

原始的Sample类是：

    public static class Sample {
        private int exceptionCount = 0;

        public String hello(String str, boolean exception) {
            if (exception) {
                exceptionCount++;
                throw new RuntimeException("test exception, str: " + str);
            }
            return "hello " + str;
        }
    }

增强后的字节码，再反编译：

package com.example;

public static class ByteKitDemo.Sample {
    private int exceptionCount = 0;

    public String hello(String string, boolean bl) {
        try {
            String string2 = "(Ljava/lang/String;Z)Ljava/lang/String;";
            String string3 = "hello";
            Object[] arrobject = new Object[]{string, new Boolean(bl)};
            Class<ByteKitDemo.Sample> class_ = ByteKitDemo.Sample.class;
            ByteKitDemo.Sample sample = this;
            System.out.println("atEnter, args[0]: " + arrobject[0]);
        }
        catch (RuntimeException runtimeException) {
            Class<ByteKitDemo.Sample> class_ = ByteKitDemo.Sample.class;
            RuntimeException runtimeException2 = runtimeException;
            System.out.println("exception handler: " + class_);
            runtimeException2.printStackTrace();
        }
        try {
            String string4;
            void str;
            void exception;
            if (exception != false) {
                ++this.exceptionCount;
                throw new RuntimeException("test exception, str: " + (String)str);
            }
            String string5 = string4 = "hello " + (String)str;
            System.out.println("atExit, returnObject: " + string5);
            return string4;
        }
        catch (RuntimeException runtimeException) {
            int n = this.exceptionCount;
            RuntimeException runtimeException3 = runtimeException;
            System.out.println("atExceptionExit, ex: " + runtimeException3.getMessage() + ", field exceptionCount: " + n);
            throw runtimeException;
        }
    }
}