javaassit如何實(shí)現(xiàn)代對目標(biāo)類的代理

有沒有想過，XMind是如何被破解的？那么今天我們就來看看javaassit這項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)在你接觸的很多其他工具中這個(gè)工具早就被廣泛使用了

javaassit

我們知道，java是一門面向?qū)ο蟮?a target="_blank">編程語言，更是一門面向切面的編程語言，正是這個(gè)特性，讓Java更加地靈活。

可能你寫過基于Spring AOP的代碼，其原理都是基于JDK動(dòng)態(tài)代理或者CGLIB來實(shí)現(xiàn)，其局限性在于我們只能以方法作為連接點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)基于方法執(zhí)行過程的代理。

你可還知道更厲害的代理工具：AspectJ、javaassit，這些都是基于字節(jié)碼，屬于更底層，但是功能更強(qiáng)大的代理。

知識(shí)點(diǎn)

• ASM

通過指令修改class字節(jié)碼，主要基于ClassReader結(jié)合JVM指令集直接操作字節(jié)碼，Cglib即是通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

• JavaAssit

基于org.javassist:javassist類庫提供的CtPool工具類對字節(jié)碼進(jìn)行修改

• Instrumentation

JVM提供的一個(gè)可以修改已加載類的類庫，通過編寫java代碼即可完成對字節(jié)碼的修改

• JavaAgent

JVM加載類之前與JVM運(yùn)行時(shí)，基于JavaAssit、Instrumentation實(shí)現(xiàn)字節(jié)碼修改并加載到JVM

應(yīng)用場景

• IDE的調(diào)試功能，例如 Eclipse、IntelliJ IDEA
• 熱部署功能，例如 JRebel、XRebel、spring-loaded
• 線上診斷工具，例如 Btrace、Greys，還有阿里的 Arthas
• 性能分析工具，例如 Visual VM、JConsole、TProfiler等
• 全鏈路性能檢測工具，例如 Skywalking、Pinpoint等

示例

下面我們基于javaagent以及運(yùn)行時(shí)Attach的模式看下javaassit如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)類的代理的：

基于javaagent

1. 編寫代理類

方法簽名固定，方法名為 premain ，參數(shù)分別對應(yīng)args（不是數(shù)組）以及Instrumentation

public class JavaAgent {

    private static final String TARGET_CLASS_NAME = "com.sucl.blog.javaassit.Target";

    public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation){
        AgentHelper.create(TARGET_CLASS_NAME).proxy(args, instrumentation);
    }

}

2. 打包代理類

這里我們借助maven插件 maven-shade-plugin ，主要是為了打包時(shí)修改/META-INF/MANIFEST.MF文件，需要加上Premain-Class這項(xiàng)

< plugin >
    < groupId >org.apache.maven.plugins< /groupId >
    < artifactId >maven-shade-plugin< /artifactId >
    < version >2.3< /version >
    < executions >
        < execution >
            < phase >package< /phase >
            < goals >
                < goal >shade< /goal >
            < /goals >
            < configuration >
                < transformers >
                    < transformer implementation="org.apache.maven.plugins.shade.resource.ManifestResourceTransformer" >
                        < manifestEntries >
                            < Premain-Class >com.sucl.blog.agent.JavaAgent< /Premain-Class >
                            < Agent-Class >com.sucl.blog.agent.AttachAgent< /Agent-Class >
                            < Can-Redefine-Classes >true< /Can-Redefine-Classes >
                            < Can-Retransform-Classes >true< /Can-Retransform-Classes >
                        < /manifestEntries >
                    < /transformer >
                < /transformers >
            < /configuration >
        < /execution >
    < /executions >
< /plugin >

3. 編寫測試類

目的很簡單，每隔3秒打印當(dāng)前時(shí)間

public class JavaAgentMain {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Target target = new Target();
        while (true) {
            target.print(new Date());
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }
    }
}

@Slf4j
class Target {
    public void print(Object obj) {
        log.info("打印內(nèi)容：{}", obj);
    }
}

4. 配置代理

如何讓我們編寫的代理生效，這里提供兩種方法：

• 當(dāng)你使用IDEA啟動(dòng)時(shí)，可以在Config Configurations中通過配置VM OPTION，添加如下內(nèi)容:

-javaagent:/your_jar_path/agent.jar=param=value

• 當(dāng)你使用java命令啟動(dòng)時(shí)：

java -javaagent:/path/agent.jar=param=value -jar xxx.jar

5. 測試

執(zhí)行測試類main方法，你可以看到，在打印時(shí)間前后，分別會(huì)打印“開始執(zhí)行方法：print”，“結(jié)束執(zhí)行方法：print”，這也是我們代理類實(shí)現(xiàn)的功能。

>> > 開始執(zhí)行方法：print
14:46:09.457 [main] INFO com.sucl.blog.javaassit.Target - 打印內(nèi)容：Fri Mar 10 14:46:09 CST 2023
 >> > 結(jié)束執(zhí)行方法：print

基于Attach

1. 編寫代理類

方法簽名固定，方法名為 attachmain ，參數(shù)分別對應(yīng)args（不是數(shù)組）以及Instrumentation; 和上面的相比唯一的不同是方法名稱。

public class AttachAgent {
    
    private static final String TARGET_CLASS_NAME = "com.sucl.blog.javaassit.Target";
    
    public static void agentmain(String args, Instrumentation instrumentation){
        System.out.println(String.format(" >> > agentmain starting, args: %s",args));
        AgentHelper.create(TARGET_CLASS_NAME).proxy(args, instrumentation);
        System.out.println(String.format(" >> > agentmain finished"));
    }

}

2. 打包代理類

同樣借助插件 maven-shade-plugin ，主要是為了打包時(shí)修改/META-INF/MANIFEST.MF文件，需要加上Agent-Class這項(xiàng)

< !-- 省略 ...-- >
< Agent-Class >com.sucl.blog.agent.AttachAgent< /Agent-Class >
< !-- 省略 ...-- >

注意，這里我們使用了ClassPool、CtClass、CtMethod相關(guān)的類，記得在pom.xml中引入對應(yīng)的依賴

< dependency >
    < groupId >org.javassist< /groupId >
    < artifactId >javassist< /artifactId >
< /dependency >

3. 編寫測試類

測試類完全一樣，由于啟動(dòng)代理織入的方式不一樣，因此分為兩個(gè)類

public class AttachAgentMain {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Target target = new Target();
        while (true) {
            target.print(new Date());
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }
    }

}

4. 執(zhí)行代理

如何將編寫的代碼（AttachAgent）織入到目標(biāo)類完成對目標(biāo)類（Target）方法的代理？

這里我們需要用到j(luò)dk中的tool.jar，你可以在測試模塊中添加下面的依賴：

< dependency >
    < groupId >com.sun< /groupId >
    < artifactId >tools< /artifactId >
    < version >1.8< /version >
    < scope >system< /scope >
    < systemPath >${java.home}/../lib/tools.jar< /systemPath >
< /dependency >

如何在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行代理織入：

public class AttachAgentTests {

    private static String JAR_PATH = AttachAgentTests.class.getClassLoader().getResource("").getPath().replace("test-classes/","")+"agent.jar";
    
    @Test
    public void attachAgent() throws Exception {
        String pid = findPid(KEY); // 通過jps命令找到AttachAgentMain執(zhí)行的pid
        VirtualMachine virtualMachine = VirtualMachine.attach(pid);
        virtualMachine.loadAgent(JAR_PATH.substring(1));
        virtualMachine.detach();
    }
}

5. 測試

• a. 先執(zhí)行測試代碼（AttachAgentMain.java），此時(shí)每間隔3秒會(huì)打印當(dāng)前時(shí)間。
• b. 執(zhí)行代理織入方法（AttachAgentTests#attachAgent）
• c. 觀察測試代碼輸出結(jié)果，你會(huì)會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)每次打印時(shí)間前后都會(huì)有“開始執(zhí)行方法：print”，“結(jié)束執(zhí)行方法：print”

AgentHelper

public class AgentHelper {

    private String targetClassName;

    private AgentHelper(String targetClassName) {
        this.targetClassName = targetClassName;
    }

    public static AgentHelper create(String targetClassName){
        AgentHelper agentHelper = new AgentHelper(targetClassName);
        return agentHelper;
    }

    public void proxy(String args, Instrumentation instrumentation){
        Class targetClass = obtainTargetClass(instrumentation);

        try {
            instrumentation.addTransformer(new SimpleTransformer(targetClassName), true);
            instrumentation.retransformClasses(targetClass); //
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(String.format(" >> > agentmain failure, error: %s: %s", e.getClass().getName(),e.getLocalizedMessage()));
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private Class obtainTargetClass(Instrumentation instrumentation) {
        Class targetClass = null;
        for (Class loadedClass : instrumentation.getAllLoadedClasses()) {
            if(targetClassName.equals(loadedClass.getName())){
                targetClass = loadedClass;
            }
        }

        if(targetClass == null){
            try {
                // 無法加載
                targetClass = Class.forName(targetClassName);
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                System.out.println(String.format(" >> > Class [%s] not found", targetClassName));
            }
        }
        return targetClass;
    }

    public static class SimpleTransformer implements ClassFileTransformer {

        private String targetClassName;

        public SimpleTransformer(String targetClassName) {
            this.targetClassName = targetClassName;
        }

        @Override
        public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class< ? > classBeingRedefined,
                                ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
            if(!className.equals(targetClassName.replaceAll(".","/"))){
                return null;
            }

            ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
            System.out.println(String.format("+++++ 代理類名：%s", className));
            try {
                CtClass ctClass = classPool.get(className.replace("/","."));
                CtMethod[] ctMethods = ctClass.getDeclaredMethods();
                for (CtMethod ctMethod : ctMethods) { // 所有類方法
                    ctMethod.insertBefore(String.format("{System.out.println(" >> > 開始執(zhí)行方法：%s");}",ctMethod.getName()));
                    ctMethod.insertAfter(String.format("{System.out.println(" >> > 結(jié)束執(zhí)行方法：%s");}",ctMethod.getName()));
                }
                return ctClass.toBytecode();
            } catch (NotFoundException | CannotCompileException | IOException e) {
                System.out.println(String.format("+++++ 代理出錯(cuò)：%s",e.getMessage()));
                e.printStackTrace();
            }
            return classfileBuffer;
        }
    }
}

通過上面的例子可以看到，兩種方式的比對如下：

原理

代理可以發(fā)送在編譯時(shí)，類加載時(shí)或者是運(yùn)行時(shí)。

這里你要清楚， java程序的入口是main方法 ，不管是普通程序（比如桌面應(yīng)用、可執(zhí)行jar）或是Web應(yīng)用（在Web容器中運(yùn)行的基于Servlet的應(yīng)用）

以javaagent為例，是在執(zhí)行main方法前對已經(jīng)加載到JVM的類進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)類的代理，這里的修改是在字節(jié)碼層面的，當(dāng)然我們可以基于ASM工具庫來實(shí)現(xiàn)，但是門檻太高。

基于Instrumentation可以與編寫java代碼一樣，實(shí)現(xiàn)修改字節(jié)碼來

ClassPool：保存CtClass的池子，通過classPool.get(類全路徑名)來獲取CtClass CtClass：編譯時(shí)類信息，它是一個(gè)class文件在代碼中的抽象表現(xiàn)形式 CtMethod：對應(yīng)類中的方法 CtField：對應(yīng)類中的屬性、變量

XMind

還記得XMind8的破解之法嗎？

是不是需要在XMind.ini文件中插入這樣一段：-javaagent:.../XMindCrack.jar 要是你打開這個(gè)jar，你會(huì)看到這樣的內(nèi)容：

首先你需要知道其原理，是通過/plugins/net.xmind.verify.jar中提供的方法LicenseVerifier#doCheckLicenseKeyBlacklisted來進(jìn)行身份校驗(yàn)

我們是不是只用修改License的校驗(yàn)方法 doCheckLicenseKeyBlacklisted ，忽略其校驗(yàn)過程并直接返回true就完事了？當(dāng)然截圖中就是這樣做的，如果你想看懂那幾行代碼，可能你先要去學(xué)習(xí)ASM相關(guān)的知識(shí)。

InsnList insnList = methodNode.instructions;
insnList.clear();
insnList.add((AbstractInsnNode)new InsnNode(4));
insnList.add((AbstractInsnNode)new InsnNode(172));
methodNode.exceptions.clear();
methodNode.visitEnd();

以上代碼其實(shí)就是講方法體清除，并寫入“return true”

結(jié)束語

通過示例了解javaassit如何實(shí)現(xiàn)代對目標(biāo)類的代理。是不是覺得java應(yīng)用程序都能被修改，那不是太不安全了？所以，你覺得呢...