如何使用 JVMTI 在运行时获取 class 文件（规范格式）？

Question

我正在进行一个研究项目，其中包括 Hotspot profiler 的反馈。目前我正在开发一个 JVMTI 代理，它应该具有以下功能：

监听任何已编译的加载事件。
提取并分析具有热点方法的完整 class 文件。
Modify/Redefine class.

我在 JVMTI 中有很多可用的 API 函数来获取有关具有由 JIT 编译的方法的 class 文件的信息。但是，我想要 java 虚拟机规范中描述的方法的完整 class 文件。如果不可能得到一个完整的 class 文件，我至少想要一个格式如下的 class 文件：

typedef struct {
    unsigned int               magic;
    unsigned short             minor_version;
    unsigned short             major_version;
    unsigned short             constant_pool_count;
    unsigned char             *constant_pool;
    unsigned short             access_flags;
    unsigned short             this_class;
    unsigned short             super_class;
    unsigned short             interfaces_count;
    unsigned char             *interfaces;
    unsigned short             fields_count;
    unsigned char             *fields;
    unsigned short             methods_count;
    unsigned char             *methods;
    unsigned short             attributes_count;
    unsigned char             *attributes;

}ClassFile;

到目前为止，我有以下代码部分用于此目的：

    void JNICALL compiled_method_load(jvmtiEnv *jvmti, jmethodID method, jint code_size, const void* code_addr, jint map_length, const jvmtiAddrLocationMap* map, const void* compile_info)
    {
    static ClassFile *clazz;
    jvmtiError err;
    jclass klass;
    jint constant_pool_count_pointer;
    jint constant_pool_byte_count_pointer;
    jint local_entry_count_ptr;
    jint minor, major;
    jint modifier_ptr;
    jvmtiLocalVariableEntry* table_ptr;

    unsigned char* constant_pool_bytes_ptr;

    char* name = NULL;
    char* signature = NULL;
    char* generic_ptr = NULL;
    unsigned char* bytecodes_ptr = NULL;

    err = (*jvmti)->RawMonitorEnter(jvmti,lock);
    check_jvmti_error(jvmti, err, "raw monitor enter");

        clazz->magic = 0xCAFEBABE;

        err = (*jvmti)->GetMethodDeclaringClass(jvmti,method, &klass);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Declaring Class");

        err = (*jvmti)->GetClassVersionNumbers(jvmti, klass, &minor, &major);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Class Version Number");

        clazz->minor_version = (u2_int)minor;
        clazz->major_version = (u2_int)major;

        err = (*jvmti)->GetConstantPool(jvmti, klass, &constant_pool_count_pointer,
                &constant_pool_byte_count_pointer, &constant_pool_bytes_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Constant Pool");

        clazz->constant_pool_count = constant_pool_count_pointer;
        clazz->constant_pool = constant_pool_bytes_ptr;

        err = (*jvmti)->GetClassModifiers(jvmti,klass, &modifier_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Access Flags");

        clazz->access_flags = (u2_int)modifier_ptr;


        err = (*jvmti)->GetBytecodes(jvmti,method, &code_size, &bytecodes_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Bytecodes");

        err = (*jvmti)->GetLocalVariableTable(jvmti,method, &local_entry_count_ptr, &table_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "Get Local Variable table");



    if (constant_pool_bytes_ptr != NULL) {
        err = (*jvmti)->Deallocate(jvmti,(unsigned char*)constant_pool_bytes_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "deallocate bytecodes pointer");
    }
    if (bytecodes_ptr != NULL) {
        err = (*jvmti)->Deallocate(jvmti,(unsigned char*)bytecodes_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "deallocate bytecodes pointer");
    }
    if (name != NULL) {
        err = (*jvmti)->Deallocate(jvmti,(unsigned char*)name);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "deallocate name");
    }
    if (signature != NULL) {
        err = (*jvmti)->Deallocate(jvmti,(unsigned char*)signature);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "deallocate signature");
    }
    if (generic_ptr != NULL) {
        err = (*jvmti)->Deallocate(jvmti,(unsigned char*)generic_ptr);
        check_jvmti_error(jvmti, err, "deallocate generic_ptr");
    }

    err = (*jvmti)->RawMonitorExit(jvmti,lock);
}

我的问题是：

是否可以通过代理获得完整的class文件？
如果没有，我如何使用JVMTI或JNIAPI填充ClassFile结构？
还有其他实现我的 objective 的策略吗？

限制：

我必须在 class 加载后的很长一段时间内在运行时检查和操作字节码。所以 AFAIK java 代理使用像 ASM 和 JAVASSIST 这样的库不会有任何帮助。

如有任何帮助，我们将不胜感激。

Answer 1

所以我终于让它工作了。霍尔格在评论中的想法是这个答案的主要来源。我认为没有人会需要这个，但只是为了回答这个问题，这里是。

简单来说，要获取整个class文件，在JVMTI API中只有一种可能，那就是ClassFileLoadHook事件。每当在 JVM 中加载新的 class 或调用 Retransformclasses 或 RedefineClasses 函数时，都会触发此事件。所以我调用 Retransformclasses 函数作为虚拟调用只是为了调用 ClassFileLoadHookEvent 然后最终得到了整个 class.

除了添加功能和回调设置外，主要在我的源代码中添加了以下功能：

void JNICALL
Class_File_Load_Hook(jvmtiEnv *jvmti_env,
            JNIEnv* jni_env,
            jclass class_being_redefined,
            jobject loader,
            const char* name,
            jobject protection_domain,
            jint class_data_len,
            const unsigned char* class_data,
            jint* new_class_data_len,
            unsigned char** new_class_data)
{
    jvmtiError err;
    unsigned char* jvmti_space = NULL;
    char* args = "vop";

    javab_main(3, args, class_data, class_data_len);

    err = (*jvmti_env)->Allocate(jvmti_env, (jlong)global_pos, &jvmti_space);
    check_jvmti_error(jvmti_env, err, "Allocate new class Buffer.");

    (void)memcpy((void*)jvmti_space, (void*)new_class_ptr, (int)global_pos);

    *new_class_data_len = (jint)global_pos;
    *new_class_data = jvmti_space;
}

此处的 class_data 变量包含调用 ClassFileLoadHook 事件的完整 class 文件。我分析了这个 class 文件并使用 javab_main 方法在一个新的 char* 数组中对其进行了检测，最后将新数组指向 new_class_data 变量。 new_class_ptr 是一个全局变量，其中包含 class 的更改定义。

如何使用 JVMTI 在运行时获取 class 文件（规范格式）？

How to get a class file (in specification format) during runtime using JVMTI?

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