【alibaba/jvm-sandbox#06】事件监听的关键设计-阿里云开发者社区

我是石页兄，朋友不因远而疏，高山不隔友谊情；偶遇美羊羊，我们互相鼓励
欢迎关注微信公众号「架构染色」交流和学习

一、alibaba/jvm-sandbox 概述

alibaba/jvm-sandbox 是 JVM 沙箱容器，一种 JVM 的非侵入式运行期 AOP 解决方案。沙箱容器提供

动态增强类你所指定的类，获取你想要的参数和行信息甚至改变方法执行
动态可插拔容器框架

在其能力至上构建的上层应用有：

chaosblade-io/chaosblade
- 其chaosblade-io/chaosblade-exec-jvm 是一个基于 jvm-sandbox 的 chaosblade 执行器，用于通过增强类在 Java 应用程序上进行混沌实验。
alibaba/jvm-sandbox-repeater
- 基于 JVM-Sandbox 的录制/回放通用解决方案

在《【alibaba/jvm-sandbox#02】通过无侵入 AOP 实现行为注入和流控》介绍了 JVM-SANDBOX 属于基于 Instrumentation 的动态编织类的 AOP 框架，通过精心构造了字节码增强逻辑，使得沙箱的模块能在不违反 JDK 约束情况下实现对目标应用方法的无侵入运行时 AOP 拦截。实现行为注入和流控。

本篇的目标是加深对其沙箱事件机制的理解

二、导读

前置条件，阅读《alibaba/jvm-sandbox#05】沙箱事件详解》和《【alibaba/jvm-sandbox#04】通过 EventWatchBuilder 修改字节码》理解 注入式增强 ：

我们的 watch 方法会增强代码（注入钩子方法）
钩子方法名以及其逻辑位置标示了其所处理的事件
wath 方法中的 listener 实例跟这些钩子方法关联，来实现事件监听
钩子方法中的 listenerId,标识了此方法对应的监听器
钩子方法中的 namespace 标识了此方法对应的 sandbox 实例

三、环境准备

在原版闹钟代码中增加了sleepSend(2000) 这个方法，
希望后续能监看方法调用的埋点，即 callxxx 相关的埋点代码，捕捉和修改方法参数。

package com.taobao.demo;

/**
 * 报时的钟
 */
public class Clock {

    private final java.text.SimpleDateFormat clockDateFormat
            = new java.text.SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    final void checkState() {
        throw new IllegalStateException("STATE ERROR!");
    }

    final void sleepSecond(int millis) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(millis);
    }

    final java.util.Date now() {
        return new java.util.Date();
    }

    final String report() throws InterruptedException {

        sleepSecond(2000);

        checkState();
        //return "1";
        return clockDateFormat.format(now());
    }

    final void loopReport() throws InterruptedException {
        while (true) {
            try {
                System.out.println(report());
            } catch (Throwable cause) {
                cause.printStackTrace();
            }
            Thread.sleep(1000);
        }
    }

    public static void main(String... args) throws InterruptedException {
        new Clock().loopReport();
    }

}

基于官网示例实验一下增强，比官方实例多了几个事件回调，并增加 callxxx 系列的方法监视。

package com.alibaba.jvm.sandbox.demo;

import com.alibaba.jvm.sandbox.api.Information;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.Module;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.ProcessController;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.annotation.Command;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.http.printer.ConcurrentLinkedQueuePrinter;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.http.printer.Printer;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.Advice;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.AdviceListener;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.EventWatchBuilder;
import com.alibaba.jvm.sandbox.api.resource.ModuleEventWatcher;
import org.kohsuke.MetaInfServices;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import javax.annotation.Resource;

@MetaInfServices(Module.class)
@Information(id = "broken-clock-tinker")
public class BrokenClockTinkerModule implements Module {

    private final Logger lifeCLogger = LoggerFactory.getLogger("broken-clock-tinker");

    @Resource
    private ModuleEventWatcher moduleEventWatcher;

    //final Printer printer = new ConcurrentLinkedQueuePrinter(writer);

    @Command("repairCheckState")
    public void repairCheckState() {

        new EventWatchBuilder(moduleEventWatcher)
                .onClass("com.taobao.demo.Clock")
                .onBehavior("report")
                .onWatching()
                .withCall()
                .onWatch(new AdviceListener() {

                    @Override
                    protected void beforeCall(Advice advice, int callLineNum, String callJavaClassName, String callJavaMethodName, String callJavaMethodDesc) {
                        lifeCLogger.info("beforeCall");
                        super.beforeCall(advice, callLineNum, callJavaClassName, callJavaMethodName, callJavaMethodDesc);
                    }

                    @Override
                    protected void afterCall(Advice advice, int callLineNum, String callJavaClassName, String callJavaMethodName, String callJavaMethodDesc, String callThrowJavaClassName) {
                        lifeCLogger.info("afterCall");
                        super.afterCall(advice, callLineNum, callJavaClassName, callJavaMethodName, callJavaMethodDesc, callThrowJavaClassName);
                    }

                    @Override
                    protected void afterCallReturning(Advice advice, int callLineNum, String callJavaClassName, String callJavaMethodName, String callJavaMethodDesc) {
                        lifeCLogger.info("afterCallReturning");
                        super.afterCallReturning(advice, callLineNum, callJavaClassName, callJavaMethodName, callJavaMethodDesc);
                    }

                    @Override
                    protected void afterCallThrowing(Advice advice, int callLineNum, String callJavaClassName, String callJavaMethodName, String callJavaMethodDesc, String callThrowJavaClassName) {
                        lifeCLogger.info("afterCallThrowing");
                        super.afterCallThrowing(advice, callLineNum, callJavaClassName, callJavaMethodName, callJavaMethodDesc, callThrowJavaClassName);
                    }

                    @Override
                    protected void after(Advice advice) throws Throwable {
                        lifeCLogger.info("after");
                        super.after(advice);
                    }

                    @Override
                    protected void afterReturning(Advice advice) throws Throwable {
                        lifeCLogger.info(String.valueOf("after return  value : " + advice.getReturnObj()));
                        super.afterReturning(advice);

                    }
                    /**
                     * 拦截{@code com.taobao.demo.Clock#checkState()}方法，当这个方法抛出异常时将会被
                     * AdviceListener#afterThrowing()所拦截
                     */
                    @Override
                    protected void afterThrowing(Advice advice) throws Throwable {

                        // 在此，你可以通过ProcessController来改变原有方法的执行流程
                        // 这里的代码意义是：改变原方法抛出异常的行为，变更为立即返回；void返回值用null表示
                        ProcessController.returnImmediately(null);
                    }
                });

    }

}

listener中回调的方法在源码中都有体现。
加上.onWatching() .withCall() 之后，增强里才出现了 callxxx 系列的代码；增强后注入了许多事件代码，如下：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package com.taobao.demo;

import java.com.alibaba.jvm.sandbox.spy.Spy;
import java.com.alibaba.jvm.sandbox.spy.Spy.Ret;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class Clock {
    private final SimpleDateFormat clockDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

    public Clock() {
    }

    final void checkState() {
        throw new IllegalStateException("STATE ERROR!");
    }

    final void sleepSecond(int millis) throws InterruptedException {
        Thread.sleep((long)millis);
    }

    final Date now() {
        return new Date();
    }

    final String report() throws InterruptedException {
        boolean var10000 = true;
        Ret var10002 = Spy.spyMethodOnBefore(new Object[0], "default", 1001, 1002, "com.taobao.demo.Clock", "report", "()Ljava/lang/String;", this);
        int var10001 = var10002.state;
        if (var10001 == 1) {
            return (String)var10002.respond;
        } else if (var10001 != 2) {
            boolean var7;
            Ret var8;
            int var10;
            try {
                var10000 = true;
                Clock var6 = this;
                short var9 = 2000;
                boolean var11 = true;
                Spy.spyMethodOnCallBefore(42, "com.taobao.demo.Clock", "sleepSecond", "(I)V", "default", 1001);
                var11 = true;

                try {
                    var6.sleepSecond(var9);
                } catch (Throwable var4) {
                    var7 = true;
                    Spy.spyMethodOnCallThrows(var4.getClass().getName(), "default", 1001);
                    var7 = true;
                    throw var4;
                }

                var10000 = true;
                Spy.spyMethodOnCallReturn("default", 1001);
                var10000 = true;
                var6 = this;
                var7 = true;
                Spy.spyMethodOnCallBefore(44, "com.taobao.demo.Clock", "checkState", "()V", "default", 1001);
                var7 = true;

                try {
                    var6.checkState();
                } catch (Throwable var3) {
                    var7 = true;
                    Spy.spyMethodOnCallThrows(var3.getClass().getName(), "default", 1001);
                    var7 = true;
                    throw var3;
                }

                var10000 = true;
                Spy.spyMethodOnCallReturn("default", 1001);
                var10000 = true;
                SimpleDateFormat var12 = this.clockDateFormat;
                Clock var14 = this;
                var11 = true;
                Spy.spyMethodOnCallBefore(46, "com.taobao.demo.Clock", "now", "()Ljava/util/Date;", "default", 1001);
                var11 = true;

                Date var15;
                try {
                    var15 = var14.now();
                } catch (Throwable var2) {
                    var7 = true;
                    Spy.spyMethodOnCallThrows(var2.getClass().getName(), "default", 1001);
                    var7 = true;
                    throw var2;
                }

                var11 = true;
                Spy.spyMethodOnCallReturn("default", 1001);
                var11 = true;
                var11 = true;
                Spy.spyMethodOnCallBefore(46, "java.text.SimpleDateFormat", "format", "(Ljava/util/Date;)Ljava/lang/String;", "default", 1001);
                var11 = true;

                String var13;
                try {
                    var13 = var12.format(var15);
                } catch (Throwable var1) {
                    var7 = true;
                    Spy.spyMethodOnCallThrows(var1.getClass().getName(), "default", 1001);
                    var7 = true;
                    throw var1;
                }

                var7 = true;
                Spy.spyMethodOnCallReturn("default", 1001);
                var7 = true;
                var7 = true;
                var8 = Spy.spyMethodOnReturn(var13, "default", 1001);
                var10 = var8.state;
                if (var10 != 1) {
                    if (var10 != 2) {
                        var7 = true;
                        return var13;
                    } else {
                        throw (Throwable)var8.respond;
                    }
                } else {
                    return (String)var8.respond;
                }
            } catch (Throwable var5) {
                var7 = true;
                var8 = Spy.spyMethodOnThrows(var5, "default", 1001);
                var10 = var8.state;
                if (var10 != 1) {
                    if (var10 != 2) {
                        var7 = true;
                        throw var5;
                    } else {
                        throw (Throwable)var8.respond;
                    }
                } else {
                    return (String)var8.respond;
                }
            }
        } else {
            throw (Throwable)var10002.respond;
        }
    }

    final void loopReport() throws InterruptedException {
        while(true) {
            try {
                System.out.println(this.report());
            } catch (Throwable var2) {
                var2.printStackTrace();
            }

            Thread.sleep(1000L);
        }
    }

    public static void main(String... args) throws InterruptedException {
        (new Clock()).loopReport();
    }
}

四、事件与 listener 的关系

4.1 理解源码中注入的方法、 Spy 类、 listener 类三者关系

源码中注入的方法中 Spy.spyMethodxxx 方法，就是 Spy 类的静态方法
Spy 类中的方法，最终通过com.alibaba.jvm.sandbox.core.enhance.weaver.EventListenerHandlers，根据参数 listenerId 获取对应的 Listener 实例，再根据事件类型调用 Listener 实例对应的方法。

4.2 Spy 与 AdviceListener 方法的对应关系

埋点方法	回调方法	附加调用
Spy 类的静态方法	AdviceListener 的方法	--
spyMethodOnBefore	beforeCall	---
spyMethodOnReturn	afterReturning	after
spyMethodOnThrows	afterThrowing	after
spyMethodOnCallBefore	beforeCall	---
spyMethodOnCallReturn	afterCallReturning	afterCall
spyMethodOnCallThrows	afterCallThrowing	afterCall

afterReturning 和 afterThrowing 执行之后还会调用 after
afterCallReturning 和 afterCallThrowing 执行之后还会调用 afterCall
after和afterCall方法是 finally 里调用的；如下：

try {
    adviceListener.afterCallReturning( ... );
} finally {
    adviceListener.afterCall( ... );
}

一些afterxxx中的公共功能可以放到after 或 afterCall 方法中。

4.3 增强中的 spyMethodxxx 方法如何与 listener 对应起来，实现回调？

从 spyMethodxxx 代码中可以看到普遍存在的两个参数 "default", 1001，其中 1001 是我们的 listener 实例的标识 id，通过此 id 找到 listener 实例对象，进而调用 listener 的回调方法。

Spy.spyMethodOnCallThrows(var4.getClass().getName(), "default", 1001);

4.4 如果有多个 listener？

每个 listener 都会对应的注入 SpyMethodxxx 方法。与 listener 对应的方法的参数中都是其对应的 listener 的 Id；比如：

listener1 产生的注入中，方法里的 listenerId 是 1001

Spy.spyMethodOnBefore(var4.getClass().getName(), "default", 1001);

listener2 产生的注入中，方法里 listenerId 是 1002

Spy.spyMethodOnBefore(var1.getClass().getName(), "default", 1002);

实例放到实例缓存后，拿到一个 id

this.listenerId = ObjectIDs.instance.identity(eventListener);

4.5 如果是有多个 module 呢？

寻找跟 module 相关的线索，看不到 module 相关的东西；
继续思考每个 module 是一个类加载器，类加载器不同，即模块不同。想不到什么需求要 module 的标识。
module 的类加载器，通过 module 中的类的 getClassLoader 就能获取。

spyMethodOnBefore 方法中的 targetClassLoaderObjectID 是模块的类加载器吗？
不是的,从变量名称和源码看 targetClassLoaderObjectID 都是目标类（待增强的类）的定义类加载器。

public static Ret spyMethodOnBefore(final Object[] argumentArray,
                                        final String namespace,
                                        final int listenerId,
                                        final int targetClassLoaderObjectID,
                                        final String javaClassName,
                                        final String javaMethodName,
                                        final String javaMethodDesc,
                                        final Object target) throws Throwable {

4.6 多个 sandbox 实例

shell 命令中 -n 参数来指定 namespace，一个 namespace 来标识一个 sandbox；如果 shell 命令中未指定则默认值是 default;

五、最后说一句

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【alibaba/jvm-sandbox#06】事件监听的关键设计

一、alibaba/jvm-sandbox 概述

二、导读

三、环境准备

四、事件与 listener 的关系

4.1 理解源码中注入的方法、 Spy 类、 listener 类三者关系

4.2 Spy 与 AdviceListener 方法的对应关系

4.3 增强中的 spyMethodxxx 方法如何与 listener 对应起来，实现回调？

4.4 如果有多个 listener？

4.5 如果是有多个 module 呢？

4.6 多个 sandbox 实例

五、最后说一句

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【alibaba/jvm-sandbox#06】事件监听的关键设计

一、alibaba/jvm-sandbox 概述

二、导读

三、环境准备

四、事件与 listener 的关系

4.1 理解 源码中注入的方法 、 Spy 类 、 listener 类 三者关系

4.2 Spy 与 AdviceListener 方法的对应关系

4.3 增强中的 spyMethodxxx 方法 如何 与 listener 对应起来，实现回调？

4.4 如果有多个 listener？

4.5 如果是有多个 module 呢？

4.6 多个 sandbox 实例

五、最后说一句

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4.1 理解源码中注入的方法、 Spy 类、 listener 类三者关系

4.3 增强中的 spyMethodxxx 方法如何与 listener 对应起来，实现回调？