在 manifest 指定 premain 所在类
Manifest-Version: 1.0 Premain-Class: Premain
在运行这个程序的时候，如果我们用普通方式运行这个 jar 中的 main 函数，可以得到输出“1”。如果用下列方式运行 :
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java – javaagent:TestInstrument1.jar – cp TestInstrument1.jar TestMainInJar
则会得到输出“2”。
当然，程序运行的 main 函数不一定要放在 premain 所在的这个 jar 文件里面，这里只是为了例子程序打包的方便而放在一起的。
除开用 addTransformer 的方式，Instrumentation 当中还有另外一个方法“redefineClasses”来实现 premain 当中指定的转换。用法类似，如下：
public class Premain { public static void premain(String agentArgs， Instrumentation inst) throws ClassNotFoundException， UnmodifiableClassException { ClassDefinition def = new ClassDefinition(TransClass.class， Transformer .getBytesFromFile(Transformer.classNumberReturns2)); inst.redefineClasses(new ClassDefinition[] { def }); System.out.println("success"); } }
redefineClasses 的功能比较强大，可以批量转换很多类。
Java SE 6 的新特性：虚拟机启动后的动态 instrument
在 Java SE 5 当中，开发者只能在 premain 当中施展想象力，所作的 Instrumentation 也仅限与 main 函数执行前，这样的方式存在一定的局限性。
在 Java SE 5 的基础上，Java SE 6 针对这种状况做出了改进，开发者可以在 main 函数开始执行以后，再启动自己的 Instrumentation 程序。
在 Java SE 6 的 Instrumentation 当中，有一个跟 premain“并驾齐驱”的“agentmain”方法，可以在 main 函数开始运行之后再运行。
跟 premain 函数一样， 开发者可以编写一个含有“agentmain”函数的 Java 类：
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public static void agentmain (String agentArgs, Instrumentation inst); [1]
public static void agentmain (String agentArgs); [2]
同样，[1] 的优先级比 [2] 高，将会被优先执行。
跟 premain 函数一样，开发者可以在 agentmain 中进行对类的各种操作。其中的 agentArgs 和 Inst 的用法跟 premain 相同。
与“Premain-Class”类似，开发者必须在 manifest 文件里面设置“Agent-Class”来指定包含 agentmain 函数的类。
可是，跟 premain 不同的是，agentmain 需要在 main 函数开始运行后才启动，这样的时机应该如何确定呢，这样的功能又如何实现呢？
在 Java SE 6 文档当中，开发者也许无法在 java.lang.instrument 包相关的文档部分看到明确的介绍，更加无法看到具体的应用 agnetmain 的例子。不过，在 Java SE 6 的新特性里面，有一个不太起眼的地方，揭示了 agentmain 的用法。这就是 Java SE 6 当中提供的 Attach API。
Attach API 不是 Java 的标准 API，而是 Sun 公司提供的一套扩展 API，用来向目标 JVM ”附着”（Attach）代理工具程序的。有了它，开发者可以方便的监控一个 JVM，运行一个外加的代理程序。
Attach API 很简单，只有 2 个主要的类，都在 com.sun.tools.attach 包里面： VirtualMachine 代表一个 Java 虚拟机，也就是程序需要监控的目标虚拟机，提供了 JVM 枚举，Attach 动作和 Detach 动作（Attach 动作的相反行为，从 JVM 上面解除一个代理）等等 ; VirtualMachineDescriptor 则是一个描述虚拟机的容器类，配合 VirtualMachine 类完成各种功能。
为了简单起见，我们举例简化如下：依然用类文件替换的方式，将一个返回 1 的函数替换成返回 2 的函数，Attach API 写在一个线程里面，用睡眠等待的方式，每隔半秒时间检查一次所有的 Java 虚拟机，当发现有新的虚拟机出现的时候，就调用 attach 函数，随后再按照 Attach API 文档里面所说的方式装载 Jar 文件。等到 5 秒钟的时候，attach 程序自动结束。而在 main 函数里面，程序每隔半秒钟输出一次返回值（显示出返回值从 1 变成 2）。
TransClass 类和 Transformer 类的代码不变，参看上一节介绍。 含有 main 函数的 TestMainInJar 代码为：
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public class TestMainInJar {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println(new TransClass().getNumber());
int count = 0;
while (true) {
Thread.sleep(500);
count++;
int number = new TransClass().getNumber();
System.out.println(number);
if (3 == number || count >= 10) {
break;
}
}
}
}
含有 agentmain 的 AgentMain 类的代码为：
import java.lang.instrument.ClassDefinition; import java.lang.instrument.Instrumentation; import java.lang.instrument.UnmodifiableClassException; public class AgentMain { public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) throws ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException, InterruptedException { inst.addTransformer(new Transformer (), true); inst.retransformClasses(TransClass.class); System.out.println("Agent Main Done"); } }
其中，retransformClasses 是 Java SE 6 里面的新方法，它跟 redefineClasses 一样，可以批量转换类定义，多用于 agentmain 场合。
Jar 文件跟 Premain 那个例子里面的 Jar 文件差不多，也是把 main 和 agentmain 的类，TransClass，Transformer 等类放在一起，打包为“TestInstrument1.jar”，而 Jar 文件当中的 Manifest 文件为 :
Manifest-Version: 1.0 Agent-Class: AgentMain
另外，为了运行 Attach API，我们可以再写一个控制程序来模拟监控过程：（代码片段）
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import com.sun.tools.attach.VirtualMachine;
import com.sun.tools.attach.VirtualMachineDescriptor;
……
// 一个运行 Attach API 的线程子类
static class AttachThread extends Thread {
private final List listBefore;
private final String jar; AttachThread(String attachJar, List<VirtualMachineDescriptor> vms) { listBefore = vms; // 记录程序启动时的 VM 集合 jar = attachJar; } public void run() { VirtualMachine vm = null; List<VirtualMachineDescriptor> listAfter = null; try { int count = 0; while (true) { listAfter = VirtualMachine.list(); for (VirtualMachineDescriptor vmd : listAfter) { if (!listBefore.contains(vmd)) {
// 如果 VM 有增加，我们就认为是被监控的 VM 启动了
// 这时，我们开始监控这个 VM
vm = VirtualMachine.attach(vmd);
break;
}
}
Thread.sleep(500);
count++;
if (null != vm || count >= 10) {
break;
}
}
vm.loadAgent(jar);
vm.detach();
} catch (Exception e) {
ignore
}
}
}
……
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new AttachThread(“TestInstrument1.jar”, VirtualMachine.list()).start();
}
运行时，可以首先运行上面这个启动新线程的 main 函数，然后，在 5 秒钟内（仅仅简单模拟 JVM 的监控过程）运行如下命令启动测试 Jar 文件 :
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java – javaagent:TestInstrument2.jar – cp TestInstrument2.jar TestMainInJar
如果时间掌握得不太差的话，程序首先会在屏幕上打出 1，这是改动前的类的输出，然后会打出一些 2，这个表示 agentmain 已经被 Attach API 成功附着到 JVM 上，代理程序生效了，当然，还可以看到“Agent Main Done”字样的输出。
以上例子仅仅只是简单示例，简单说明这个特性而已。真实的例子往往比较复杂，而且可能运行在分布式环境的多个 JVM 之中。
Java SE 6 新特性：本地方法的 Instrumentation
在 1.5 版本的 instumentation 里，并没有对 Java 本地方法（Native Method）的处理方式，而且在 Java 标准的 JVMTI 之下，并没有办法改变 method signature， 这就使替换本地方法非常地困难。一个比较直接而简单的想法是，在启动时替换本地代码所在的动态链接库 —— 但是这样，本质上是一种静态的替换，而不是动态的 Instrumentation。而且，这样可能需要编译较大数量的动态链接库 —— 比如，我们有三个本地函数，假设每一个都需要一个替换，而在不同的应用之下，可能需要不同的组合，那么如果我们把三个函数都编译在同一个动态链接库之中，最多我们需要 8 个不同的动态链接库来满足需要。当然，我们也可以独立地编译之，那样也需要 6 个动态链接库——无论如何，这种繁琐的方式是不可接受的。
在 Java SE 6 中，新的 Native Instrumentation 提出了一个新的 native code 的解析方式，作为原有的 native method 的解析方式的一个补充，来很好地解决了一些问题。这就是在新版本的 java.lang.instrument 包里，我们拥有了对 native 代码的 instrument 方式 —— 设置 prefix。
假设我们有了一个 native 函数，名字叫 nativeMethod，在运行中过程中，我们需要将它指向另外一个函数（需要注意的是，在当前标准的 JVMTI 之下，除了 native 函数名，其他的 signature 需要一致）。比如我们的 Java 代码是：
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package nativeTester;
class nativePrefixTester{
…
native int nativeMethod(int input);
…
}
那么我们已经实现的本地代码是 :
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jint Java_nativeTester_nativeMethod(jclass thiz, jobject thisObj, jint input);
现在我们需要在调用这个函数时，使之指向另外一个函数。那么按照 J2SE 的做法，我们可以按他的命名方式，加上一个 prefix 作为新的函数名。比如，我们以 “another_” 作为 prefix，那么我们新的函数是 :
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jint Java_nativeTester_another_nativePrefixTester(jclass thiz, jobject thisObj,
jint input);
然后将之编入动态链接库之中。
现在我们已经有了新的本地函数，接下来就是做 instrument 的设置。正如以上所说的，我们可以使用 premain 方式，在虚拟机启动之时就载入 premain 完成 instrument 代理设置。也可以使用 agentmain 方式，去 attach 虚拟机来启动代理。而设置 native 函数的也是相当简单的 :
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premain(){ // 或者也可以在 agentmain 里
…
if (!isNativeMethodPrefixSupported()){
return; // 如果无法设置，则返回
}
setNativeMethodPrefix(transformer,“another_”); // 设置 native 函数的 prefix，注意这个下划线必须由用户自己规定
…
}
在这里要注意两个问题。一是不是在任何的情况下都是可以设置 native 函数的 prefix 的。首先，我们要注意到 agent 包之中的 Manifest 所设定的特性 :
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Can-Set-Native-Method-Prefix
要注意，这一个参数都可以影响是否可以设置 native prefix，而且，在默认的设置之中，这个参数是 false 的，我们需要将之设置成 true（顺便说一句，对 Manifest 之中的属性来说都是大小写无关的，当然，如果给一个不是“true”的值，就会被当作 false 值处理）。
当然，我们还需要确认虚拟机本身是否支持 setNativePrefix。在 Java API 里，Instrumentation 类提供了一个函数 isNativePrefix，通过这个函数我们可以知道该功能是否可以实行。
二是我们可以为每一个 ClassTransformer 加上它自己的 nativeprefix；同时，每一个 ClassTransformer 都可以为同一个 class 做 transform，因此对于一个 Class 来说，一个 native 函数可能有不同的 prefix，因此对这个函数来说，它可能也有好几种解析方式。
在 Java SE 6 当中，Native prefix 的解释方式如下：对于某一个 package 内的一个 class 当中的一个 native method 来说，首先，假设我们对这个函数的 transformer 设置了 native 的 prefix“another”，它将这个函数接口解释成 :
由 Java 的函数接口
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native void method()
和上述 prefix"another"，去寻找本地代码中的函数
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void Java_package_class_another_method(jclass theClass, jobject thiz);
// 请注意 prefix 在函数名中出现的位置！
一旦可以找到，那么调用这个函数，整个解析过程就结束了；如果没有找到，那么虚拟机将会做进一步的解析工作。我们将利用 Java native 接口最基本的解析方式 , 去找本地代码中的函数 :
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void Java_package_class_method(jclass theClass, jobject thiz);
如果找到，则执行之。否则，因为没有任何一个合适的解析方式，于是宣告这个过程失败。
如果有多个 transformer，同时每一个都有自己的 prefix，又该如何解析呢？
事实上JVM是按 transformer 被加入到的 Instrumentation 之中的次序去解析的
假设我们有三个 transformer 要被加入进来，他们的次序和相对应的 prefix 分别为：transformer1 和“prefix1_”，transformer2 和 “prefix2_”，transformer3 和 “prefix3_”。那么，虚拟机会首先做的就是将接口解析为 :
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native void prefix1_prefix2_prefix3_native_method()
然后去找它相对应的 native 代码。
但是如果第二个 transformer（transformer2）没有设定 prefix，那么很简单，我们得到的解析是：
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native void prefix1_prefix3_native_method()
这个方式简单而自然。
当然，对于多个 prefix 的情况，我们还要注意一些复杂的情况。比如，假设我们有一个 native 函数接口是：
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native void native_method()
然后我们为它设置了两个 prefix，比如 “wrapped_” 和 “wrapped2_”，那么，我们得到的是什么呢？是
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void Java_package_class_wrapped_wrapped2_method(jclass theClass, jobject thiz);
// 这个函数名正确吗？
吗？答案是否定的，因为事实上，对 Java 中 native 函数的接口到 native 中的映射，有一系列的规定，因此可能有一些特殊的字符要被代入。而实际中，这个函数的正确的函数名是：
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void Java_package_class_wrapped_1wrapped2_1method(jclass theClass, jobject thiz);
// 只有这个函数名会被找到
很有趣不是吗？因此如果我们要做类似的工作，一个很好的建议是首先在 Java 中写一个带 prefix 的 native 接口，用 javah 工具生成一个 c 的 header-file，看看它实际解析得到的函数名是什么，这样我们就可以避免一些不必要的麻烦。
另外一个事实是，与我们的想像不同，对于两个或者两个以上的 prefix，虚拟机并不做更多的解析；它不会试图去掉某一个 prefix，再来组装函数接口。它做且仅作两次解析。
总之，新的 native 的 prefix-instrumentation 的方式，改变了以前 Java 中 native 代码无法动态改变的缺点。在当前，利用 JNI 来写 native 代码也是 Java 应用中非常重要的一个环节，因此它的动态化意味着整个 Java 都可以动态改变了 —— 现在我们的代码可以利用加上 prefix 来动态改变 native 函数的指向，正如上面所说的，如果找不到，虚拟机还会去尝试做标准的解析，这让我们拥有了动态地替换 native 代码的方式，我们可以将许多带不同 prefix 的函数编译在一个动态链接库之中，而通过 instrument 包的功能，让 native 函数和 Java 函数一样动态改变、动态替换。
当然，现在的 native 的 instrumentation 还有一些限制条件，比如，不同的 transformer 会有自己的 native prefix，就是说，每一个 transformer 会负责他所替换的所有类而不是特定类的 prefix —— 因此这个粒度可能不够精确。
Java SE 6 新特性：BootClassPath / SystemClassPath 的动态增补
我们知道，通过设置系统参数或者通过虚拟机启动参数，我们可以设置一个虚拟机运行时的 boot class 加载路径（-Xbootclasspath）和 system class（-cp）加载路径。当然，我们在运行之后无法替换它。然而，我们也许有时候要需要把某些 jar 加载到 bootclasspath 之中，而我们无法应用上述两个方法；或者我们需要在虚拟机启动之后来加载某些 jar 进入 bootclasspath。在 Java SE 6 之中，我们可以做到这一点了。
实现这几点很简单，首先，我们依然需要确认虚拟机已经支持这个功能，然后在 premain/agantmain 之中加上需要的 classpath。我们可以在我们的 Transformer 里使用 appendToBootstrapClassLoaderSearch/appendToSystemClassLoaderSearch 来完成这个任务。
同时我们可以注意到，在 agent 的 manifest 里加入 Boot-Class-Path 其实一样可以在动态地载入 agent 的同时加入自己的 boot class 路径，当然，在 Java code 中它可以更加动态方便和智能地完成 —— 我们可以很方便地加入判断和选择成分。
在这里我们也需要注意几点。首先，我们加入到 classpath 的 jar 文件中不应当带有任何和系统的 instrumentation 有关的系统同名类，不然，一切都陷入不可预料之中 —— 这不是一个工程师想要得到的结果，不是吗？
其次，我们要注意到虚拟机的 ClassLoader 的工作方式，它会记载解析结果。比如，我们曾经要求读入某个类 someclass，但是失败了，ClassLoader 会记得这一点。即使我们在后面动态地加入了某一个 jar，含有这个类，ClassLoader 依然会认为我们无法解析这个类，与上次出错的相同的错误会被报告。
再次我们知道在 Java 语言中有一个系统参数“java.class.path”，这个 property 里面记录了我们当前的 classpath，但是，我们使用这两个函数，虽然真正地改变了实际的 classpath，却不会对这个 property 本身产生任何影响。
在公开的 JavaDoc 中我们可以发现一个很有意思的事情，Sun 的设计师们告诉我们，这个功能事实上依赖于 ClassLoader 的 appendtoClassPathForInstrumentation 方法 —— 这是一个非公开的函数，因此我们不建议直接（使用反射等方式）使用它，事实上，instrument 包里的这两个函数已经可以很好的解决我们的问题了。
总结
从以上的介绍我们可以得出结论，在 Java SE 6 里面，instrumentation 包新增的功能 —— 虚拟机启动后的动态 instrument、本地代码（native code）instrumentation，以及动态添加 classpath 等等，使得 Java 具有了更强的动态控制、解释能力，从而让 Java 语言变得更加灵活多变。
这些能力，从某种意义上开始改变 Java 语言本身。在过去很长的一段时间内，动态 脚本语言的大量涌现和快速发展，对整个软件业和网络业提高生产率起到了非常重要的作用。在这种背景之下，Java 也正在慢慢地作出改变。而 Instrument 的新功能和 Script 平台（本系列的后面一篇中将介绍到这一点）的出现，则大大强化了语言的动态化和与动态语言融合，它是 Java 的发展的值得考量的新趋势。
