关于java:手把手教你写一个Java-Agent实现免费激活

前言

置信很多人都“收费激活”过 IDEA吧，在IDEA 的vmoptions配置里，加行配置就行：

或者是这样“拖到IDEA窗口中”的模式：

再或者用过一些APM工具，在JVM启动脚本上减少了-javaagent:/path/to/apm-agent.jar，就能够主动进行追踪。再或者用过Arthas之类的JVM诊断工具，这些工具都是通过Java Agent的技术去实现的。**

比方下面说的“收费激活”，其实就是在运行期间批改了验证license的相干代码。JAVA 里 Agent 这么弱小的性能，你难道不打算本人亲自写一个试试吗？

基础知识

Java Agent 算是JVM的一个插件，以一个Jar包的模式存在。能够做到在运行期间，批改你的字节码文件，从而达到加强、批改等成果，通过 JVM 提供的 Instrumentation API来实现。

第一个 Java Agent

一个Java Agent，由以下几个组件形成：

Agent Class – Agent的性能类
Packaging – 在MANIFEST.MF文件中定义Agent Class的地位和形式
“装载点”，比方-javaagent:<jarfile>[=arguments]，指定加载的agent.jar文件

废话不多说，上面正式开始编写这个Agent

1. 创立Agent Class

首先要创立一个Agent Class，这个Class作为咱们Agent插件的入口类。配置好-javaagent后，JVM在启动时会执行咱们Agent Class的premain办法

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class Agent {
  public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation){
    ClassLoggerTransformer transformer = new ClassLoggerTransformer();
    instrumentation.addTransformer(transformer);
  }
}

在premain办法中，除了args参数，还有一个instrumentation对象。这个是Java Agent的外围对象，通过该对象能够注册ClassFileTransformer。

ClassFileTransformer 就是负责字节码转换的外围接口了，已注册的ClassFileTransformer能够拦挡JVM中所有类的加载，并且能够获取到已加载类的字节码，来看一下这个接口的源码：

public interface ClassFileTransformer {
    byte[]
    transform(  ClassLoader         loader,
                String              className,//className，全类名（包含门路，"/"宰割）
                Class<?>            classBeingRedefined,//类定义转换时的Class对象，初始加载时为空
                ProtectionDomain    protectionDomain,//protection...
                byte[]              classfileBuffer)//加载的Class字节码数据
        throws IllegalClassFormatException;
}

2. 定义一个Transformer

理解了ClassFileTransformer接口之后，当初来写一个ClassLoggerTransformer实现类。为了简略，这个实现类只有一个性能：将已加载的字节码转储到文件中


public class ClassLoggerTransformer implements ClassFileTransformer {
    
    //返回值是替换的字节码数据
  @Override
  public byte[] transform(ClassLoader loader,
                          String className,
                          Class<?> classBeingRedefined,
                          ProtectionDomain protectionDomain,
                          byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
    try {
      Path path = Paths.get("classes/" + className + ".class");
      //将字节码数据classfileBuffer，存储到classes目录下，以.class文件作为后缀
      Files.write(path, classfileBuffer); 
    } catch (Throwable ignored) { // ignored, don’t do this at home kids
    } finally { return classfileBuffer; }
  }
}

好了，第一个Agent 的性能代码局部曾经实现了，上面须要 Agent 解决入口的配置

3. 构建 agent.jar

当初咱们须要将代码构建成一个Jar，并且Jar内的MANIFEST.MF文件中，须要蕴含Agent Class的配置，最终咱们的MANIFEST.MF文件应该是这样：

Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: com.github.kongwu.agentsamples.firstagent.Agent//Agent Class的全类名
Can-Redefine-Classes: true //容许从新定义
Can-Retransform-Classes: true //容许运行时转换

通过Maven的构建插件，很容易实现MANIFEST.MF文件的配置：

<plugin>
  <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
  <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
  ...
  <configuration>
    <archive>
      <manifestFile>src/main/resources/META-INF/MANIFEST.MF</manifestFile>
    </archive>
  </configuration>
  ...
</plugin>

只须要在我的项目的src/main/resources/META-INF/门路下，减少一个MANIFEST.MF的模板，模板文件里依照下面介绍的定义即可，最初mvn clean package就能够构建出咱们的agent jar了（默认目录在${projectpath}/target/），这个jar包内会蕴含咱们下面的MANIFEST.MF模板文件

好了，功败垂成，咱们第一款Agent曾经开发完了，上面来测试一下：

## 轻易找个我的项目，或者可执行的jar包

## 默认的启动形式，间接java -jar
java -jar first-app.jar

## 启动时增加咱们方才构建的first-agent.jar
java -javaagent:/path/to/first-agent.jar -jar first-app.jar

减少agent运行后，所有运行期间加载的Class的字节码，就会转储到咱们的classes目录下了

如果你是在 IDEA 中运行，也能够在Run/Debug Configurations面板中，add vm options

下面这个例子如同有点过于简略，只是“拦挡”了字节码数据进行了转储，并没有进行字节码的批改。其实ClassFileTransformer.transform的返回值，就是咱们要替换的数据；只须要在transform办法中返回新的字节码数据，就能够做到加强/替换类了（不过这个加强/替换是有一些限度的，比方不能批改办法签名之类的，本文不做过多介绍）

介绍完了根本的Agent实现，上面来学习一个Agent的理论例子：通过Agent来“收费激活”

通过Agent 实现“收费激活”

前言中提到的，IDEA“收费激活”的工具也是通过Agent实现的，其实基本原理很简略，就是写一个Agent，动静批改验证license的那些代码而已。

比方咱们应用一款须要受权许可证的Java 软件，其外部验证许可证的代码是上面这段（伪代码）

public boolean verifyLicense(String encryptedLicense){
    //申请服务器验证许可……
    boolean passed = licenseServer.verifyLicense(encryptedLicense);
    if(!passed){
        //do sth
    }
    return passed;
}

那么咱们只须要通过Agent，动静的来批改这个verifyLicense办法，将验证后果批改为间接通过，就能够绕过这个许可验证机制了，还不必批改原始Jar包

public boolean verifyLicense(String encryptedLicense){
    //批改后，间接返回true
    return true;
}

那么怎么批改这个类办法呢？

有两种形式：

提前解压jar包，反编译那个Class文件，失去Java文件后批改verifyLicense办法后从新编译
在ClassFileTransformer实现中，通过传入的该类字节码数据，应用一些字节码操作工具进行批改

本文例子为了简略，应用第一种形式，提前反编译、批改，再保留从新编译的Class文件到Agent 我的项目里：

只须要创立一个ClassFileTransformer，进行这个验证许可证Class的替换：


import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.security.ProtectionDomain;

public class HackVerifierClassFileTransformer implements ClassFileTransformer {

    @Override
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
        //只替换这个验证的类 - LicenseVerifier
        if(className.equals("com/github/kongwu/agentsamples/firstagent/verifierapp/LicenseVerifier")){
            return loadHackClassBuffer(loader);
        }
        return null;
    }

    private byte[] loadHackClassBuffer(ClassLoader loader) {
        //反编译 -> 批改 -> 从新编译的LicenseVerifier.class 文件，换个后缀避免被JVM主动加载
        try (InputStream input = loader.getResourceAsStream("LicenseVerifier.classdata")){
            int n;
            ByteArrayOutputStream outputBuffer = new ByteArrayOutputStream();
            byte[] buffer = new byte[4096];//4k
            //-1 : end of file
            while (-1 != (n = input.read(buffer))) {
                outputBuffer.write(buffer,0,n);
            }
            return outputBuffer.toByteArray();
        }catch (IOException e){
            System.err.println("load the hackfile failed!");
            return null;
        }
    }
}

而后在Agent Class中，注册这个HackVerifierClassFileTransformer

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class Agent {
  public static void premain(String args, Instrumentation instrumentation){
    HackVerifierClassFileTransformer transformer = new HackVerifierClassFileTransformer();
    instrumentation.addTransformer(transformer);
  }
}

最初只须要像下面那样，配置下MANIFEST.MF的生成，而后构建Agent Jar包，就实现了咱们这个“收费激活”的Agent 插件

当前运行该 Java 软件时，只须要减少-javaagent:/path/to/hack-agent.jar，就实现了“收费激活”

## 默认的启动形式，间接java -jar
java -jar verifier-app.jar

## 启动时增加咱们方才构建的agent.jar
java -javaagent:/path/to/hack-agent.jar -jar verifier-app.jar

文中例子残缺的代码在https://github.com/kongwu-/agent-samples，有须要的同学能够自行下载

罕用的字节码操作类库

ASM
cglib
javaassist
ByteBuddy

以上的几个字节码操作类库，最举荐的是ByteBuddy，应用形式上最简略

总结

本文介绍的这个“收费激活”的形式，仅用于学习交换，不要用于一些非法的场景，做一个遵纪守法的好公民，不然会被请去喝茶就不太好了……

原创不易，转载请在结尾驰名文章起源和作者。如果我的文章对您有帮忙，请点赞/珍藏/关注激励反对。

关于java:手把手教你写一个Java-Agent实现免费激活

前言

基础知识

第一个 Java Agent

1. 创立Agent Class

2. 定义一个Transformer

3. 构建 agent.jar

通过Agent 实现“收费激活”

罕用的字节码操作类库

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