ByteBuddy工具的使用場(chǎng)景有哪些？-創(chuàng)新互聯(lián)

ByteBuddy工具的使用場(chǎng)景有哪些？針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，今天小編總結(jié)這篇有關(guān)ByteBuddy的文章，可供感興趣的小伙伴們參考借鑒，希望對(duì)大家有所幫助。

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使用場(chǎng)景1：動(dòng)態(tài)生成JAVA CLASS
這是ByteBuddy最基本但是最有用的USECASE, 比如說(shuō)，我定義一個(gè)SCHEMA，希望根據(jù)SCHEMA生成對(duì)應(yīng)的JAVA類并加載到JVM中. 當(dāng)然你可以用一些模板工具比如VELOCITY之類生成JAVA源代碼再進(jìn)行編譯, 但是這樣一般需要對(duì)項(xiàng)目的BUILD腳本(maven/gradle)進(jìn)行一些定制. 用ByteBuddy生成類的強(qiáng)大之處在于, 這個(gè)類可以通過(guò)JAVA代碼生成并且可以自動(dòng)加載到當(dāng)前的JVM中,這樣我可以在application初始化的時(shí)候從SCHEMA REGISTRY中讀取到SCHEMA定義,通過(guò)ByteBuddy生成對(duì)應(yīng)的JAVA類加載到JVM中, 并且一旦SCHEMA發(fā)生變化如增加新屬性, 不需要做任何改動(dòng), 在JVM重啟后類定義會(huì)自動(dòng)同步更新. 當(dāng)然一個(gè)限制是你只能用反射的方式訪問(wèn)這個(gè)新定義的類. 代碼樣例如下 (Kotlin語(yǔ)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，定義GET/SET方法完全不需要實(shí)現(xiàn)方法體,通過(guò)intercept(FieldAccessor.ofBeanProperty) 可以自動(dòng)將GET/SET方法和對(duì)應(yīng)的屬性綁定自動(dòng)生成方法體.

使用場(chǎng)景2：JAVA AGENT代理.
這是另一個(gè)異常強(qiáng)大的功能，可以動(dòng)態(tài)修改類的定義，用于強(qiáng)行修改一些第三方LIB中一些不容易擴(kuò)展的類，而不需要修改類的源代碼和JAR包. 不知道大家有沒(méi)有用過(guò)JAVA 本身的AGENT, 在一些性能監(jiān)控的工具常常會(huì)用到, 需要在JVM啟動(dòng)的時(shí)候加agentlib參數(shù)，在AGENT中可以對(duì)原始JAVA的二進(jìn)制碼做增強(qiáng)埋點(diǎn). ByteBuddy強(qiáng)大之處是它連agentlib參數(shù)都不需要了,侵入性更小.  一個(gè)很好的例子是FLYWAY，我們需要在FLYWAY執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)腳本的時(shí)候?qū)⒛_本執(zhí)行到一個(gè)額外的數(shù)據(jù)庫(kù)(SPANNER). 需要擴(kuò)展org.flywaydb.core.internal.resolver.sql.SqlMigrationExecutor的execute方法執(zhí)行額外的寫(xiě)操作, 不得不吐槽一下FLYWAY,一大堆的繼承接口但是代碼基本沒(méi)法擴(kuò)展. 這時(shí)可以通過(guò)ByteBuddy Agent 攔截SqlMigrationExecutor的execute方法,在原始方法執(zhí)行之后實(shí)現(xiàn)額外的數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)操作. 唯一需要提的一點(diǎn)是ByteBuddy Agent只支持JVM不支持JRE.  代碼示例如下:

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)
     }
   }
}

代碼并不復(fù)雜，通過(guò)ElementMatchers先縮小CLASSPATH中掃描包的范圍，在通過(guò)ElementMatcher類名和方法名指定需要攔截的方法，再指定攔截器的類名. 這里注意的是Agent的enhance方法必須在被攔截的類被JVM加載之前執(zhí)行，因?yàn)橐粋€(gè)類在一個(gè)CLASSLOADER中只能被加載一次，加載完無(wú)法修改了. 注冊(cè)AgentBuilder.Listener并非必須,但是對(duì)排查期望的類方法沒(méi)有被正確攔截的問(wèn)題非常有用. 另外注意我們只指定了Interceptor的類名而沒(méi)有指定方法, 而且Interceptor類中的方法必須是一個(gè)Static方法，通過(guò)@RuntimeType指定是攔截器需要執(zhí)行的方法. @SuperCall用于注入原始方法調(diào)用的代理. 可以在SpringBoot 主方法的開(kāi)始調(diào)用

SqlMigrationResolverEnhancer.enhance(ByteBuddyAgent.install())

至于ResolveMigrationExecutorReplacer的實(shí)現(xiàn)和ByteBuddy無(wú)關(guān), 代碼僅供參考不再贅述.

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
   }
}

使用場(chǎng)景3：AOP切面
和場(chǎng)景2類似，但有時(shí)我們不需要改變?cè)碱惖膶?shí)現(xiàn)，而是希望產(chǎn)生一個(gè)新的類對(duì)原始類的某些行為做增強(qiáng). AOP本質(zhì)是生成一個(gè)新的PROXY代理類替換原有的實(shí)現(xiàn). JAVA本身提供了基于InvocationHandler的DynamicProxy, 但是有幾個(gè)比較大的限制. 1. 被攔截的類必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口. 2. InvocationHandler 只提供了一個(gè)方法: public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable. 假設(shè)被攔截的接口有很多個(gè)方法, 如java.sql.PreparedStatement, 需要對(duì)某些方法進(jìn)行特殊處理，那需要基于方法名寫(xiě)一大堆的If/else邏輯，代碼不夠優(yōu)雅. Spring提供了基于AspectJ的AOP, 但是這個(gè)強(qiáng)依賴于Spring體系必須是在Spring容器中受管理的Bean. 而B(niǎo)yteBuddy則可通過(guò)靈活的匹配模式指定需要代理的方法，其他方法則可默認(rèn)為原始類的實(shí)現(xiàn)不改變行為. 并且類似于ASPECTJ, 切面的實(shí)現(xiàn)可以獨(dú)立出來(lái). 一個(gè)使用場(chǎng)景是代理java.sql.DataSource/Connection/PreparedStatement/ResultSet. 指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，分庫(kù)分表等實(shí)現(xiàn)都需要. 這里實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單通用的代理織入器，可以對(duì)某個(gè)類的某一組方法應(yīng)用一個(gè)Advisor攔截器，返回一個(gè)被增強(qiáng)的原始類的子類.

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), 這樣生成的子類自動(dòng)擁有父類所有的Constructor. 無(wú)需重新定義. 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)

   }

這里的攔截器僅僅打印了方法名. 和場(chǎng)景二的非常相似，攔截器的實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)類的靜態(tài)方法，唯一的區(qū)別是原始對(duì)象，參數(shù)列表等使用的Annotation不同，場(chǎng)景2中應(yīng)該使用net.bytebuddy.asm.Advice 中的annotation. 場(chǎng)景3應(yīng)該使用的是net.bytebuddy.implementation.bind.annotation包中的annotation

使用ByteBuddy中的碰到一些問(wèn)題：

  • 場(chǎng)景2 Agent實(shí)現(xiàn)中如果方法的參數(shù)簽名和攔截器的參數(shù)不完全匹配，則需要使用@RuntimeType annotation. 否則可能遇到以下錯(cuò)誤: 
    java.lang.IllegalArgumentException: None of [interceptor methods]  allows for delegation from [target method]
at net.bytebuddy.implementation.bind.MethodDelegationBinder$Processor.bind(MethodDelegationBinder.java:1096)

    關(guān)于ByteBuddy工具的使用場(chǎng)景就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。

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當(dāng)前文章：ByteBuddy工具的使用場(chǎng)景有哪些？-創(chuàng)新互聯(lián)
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