【alibaba/jvm-sandbox#02】通过无侵入AOP实现行为注入和流控

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

1. 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
2. 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

二、实时无侵入 AOP 框架方案对比

在常见的 AOP 框架实现方案中，有静态编织和动态编织两种。

1. 静态编织：静态编织发生在字节码生成时根据一定框架的规则提前将 AOP 字节码插入到目标类和方法中，实现 AOP；

2. 动态编织：动态编织则允许在 JVM 运行过程中完成指定方法的 AOP 字节码增强.常见的动态编织方案大多采用重命名原有方法，再新建一个同签名的方法来做代理的工作模式来完成 AOP 的功能(常见的实现方案如 CgLib)，但这种方式存在一些应用边界：

   • 侵入性：对被代理的目标类需要进行侵入式改造。比如：在 Spring 中必须是托管于 Spring 容器中的 Bean
   • 固化性：目标代理方法在启动之后即固化，无法重新对一个已有方法进行 AOP 增强

要解决无侵入的特性需要 AOP 框架具备  在运行时完成目标方法的增强和替换。在 JDK 的规范中运行期重定义一个类必须准循以下原则

1. 不允许新增、修改和删除成员变量
2. 不允许新增和删除方法
3. 不允许修改方法签名

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。

三、基于事件的行为注入和流控

在沙箱的世界观中，任何一个 Java 方法的调用都可以分解为BEFORE、RETURN和THROWS三个环节，由此在三个环节上引申出对应环节的事件探测和流程控制机制。

// BEFORE
try {

   /*
    * do something...
    */

    // RETURN
    return;

} catch (Throwable cause) {
    // THROWS
}

基于BEFORE、RETURN和THROWS三个环节事件分离，沙箱的模块可以完成很多类 AOP 的操作。

1. 可以感知和改变方法调用的入参
2. 可以感知和改变方法调用返回值和抛出的异常

3. 可以改变方法执行的流程

   • 在方法体执行之前直接返回自定义结果对象，原有方法代码将不会被执行
   • 在方法体返回之前重新构造新的结果对象，甚至可以改变为抛出异常
   • 在方法体抛出异常之后重新抛出新的异常，甚至可以改变为正常返回

四、最后说一句

我是石页兄，如果这篇文章对您有帮助，或者有所启发的话，欢迎关注笔者的微信公众号【 架构染色 】进行交流和学习。您的支持是我坚持写作最大的动力。

欢迎点击链接扫马儿关注、交流。

参考并感谢

• https://github.com/alibaba/jvm-sandbox