作者：未完成交响曲，资深Java工程师！目前在某一线互联网公司任职，架构师社区合伙人！
本文源码基于Pinpoint 2.0.3-SNAPSHOT版本
官方开源地址：/naver/pinpoint
Pinpoint Agent
Pinpoint通过字节码增强技术来实现无侵入式的调用链采集。其核心实现是基于JVM的Java Agent机制。
我们使用Pinpoint时，需要在Java应用启动参数上加上-javaagent:$AGENT_PATH/pinpoint-bootstrap-$VERSION.jar参数，这样，当我们的Java应用启动时，会同时启动Agent。
Pinpoint Agent在启动的时候，会加载plugin文件夹下所有的插件，这些插件会对特定class类修改字节码，在一些指定的方法调用前后加上链路采集逻辑（比如Dubbo中AbstractProxyInvoker的invoke()方法），这样就实现了调用链监控功能。
Pinpoint官方文档中的原理描述：
在pintpoin-bootstrap模块中，我们可以在pom文件中看到maven插件里有MANIFEST相关的配置，指定了Premain-Class，这个配置在打包时也会生成到MANIFEST.MF文件中：
执行premain()方法
通过上述配置可知，当我们启动接入了pinpoint的Java应用时，会先执行PinpointBootStrap.premain()方法：
去掉了日志等非核心逻辑代码
publicstaticvoidpremain(StringagentArgs,Instrumentationinstrumentation){//1.设置启动状态，避免重复初始化finalbooleansuccess=STATE.start();if(!success){return;}//2.初始化和解析启动参数finalJavaAgentPathResolverjavaAgentPathResolver=JavaAgentPathResolver.newJavaAgentPathResolver();finalStringagentPath=javaAgentPathResolver.resolveJavaAgentPath();finalMap<String,String>agentArgsMap=argsToMap(agentArgs);finalClassPathResolverclassPathResolver=newAgentDirBaseClassPathResolver(agentPath);//3.查找核心jar包finalAgentDirectoryagentDirectory=resolveAgentDir(classPathResolver);BootDirbootDir=agentDirectory.getBootDir();appendToBootstrapClassLoader(instrumentation,bootDir);//4.获取类加载器，加载核心jar中的类ClassLoaderparentClassLoader=getParentClassLoader();finalModuleBootLoadermoduleBootLoader=loadModuleBootLoader(instrumentation,parentClassLoader);PinpointStarterbootStrap=newPinpointStarter(parentClassLoader,agentArgsMap,agentDirectory,instrumentation,moduleBootLoader);//5.启动bootStrapif(!bootStrap.start()){logPinpointAgentLoadFail();}}
可以看到premain()方法有两个参数，最重要的是这个instrumentation对象
Instrumentation是Java提供的一个来自JVM的接口，该接口提供了一系列查看和操作Java类定义的方法，例如修改类的字节码、向classLoader的classpath下加入jar文件等，
在PinpointBootStrap.premain()方法中，主要完成了相关jar包的查找和加载，然后将一系列配置以及instrumentation对象构造成PinpointStarter对象，并执行start()方法完成后续的启动：
booleanstart(){//1.读取agentId和applicationNamefinalAgentIdsagentIds=resolveAgentIds();finalStringagentId=agentIds.getAgentId();finalStringapplicationName=agentIds.getApplicationName();finalbooleanisContainer=newContainerResolver().isContainer();try{//2.解析并加载配置finalPropertiesproperties=loadProperties();ProfilerConfigprofilerConfig=newDefaultProfilerConfig(properties);//3.设置日志路径和版本信息到systemPropertysaveLogFilePath(agentDirectory);savePinpointVersion();//4.创建AgentClassLoaderURL[]urls=resolveLib(agentDirectory);finalClassLoaderagentClassLoader=createClassLoader("pinpoint.agent",urls,parentClassLoader);if(moduleBootLoader!=null){moduleBootLoader.defineAgentModule(agentClassLoader,urls);}finalStringbootClass=getBootClass();AgentBootLoaderagentBootLoader=newAgentBootLoader(bootClass,agentClassLoader);finalList<String>pluginJars=agentDirectory.getPlugins();//5.构建AgentOption，并作为参数通过反射机制构建Agent（DefaultAgent）AgentOptionoption=createAgentOption(agentId,applicationName,isContainer,profilerConfig,instrumentation,pluginJars,agentDirectory);AgentpinpointAgent=agentBootLoader.boot(option);//6.启动死锁监控线程、agent数据上报线程、注册ShutdownHookpinpointAgent.start();pinpointAgent.registerStopHandler();}catch(Exceptione){returnfalse;}returntrue;}
初始化上下文
上面过程其实还是加载配置并构建一些对象，这里面最核心的逻辑是构建Agent对象，执行了DefaultAgent类的构造器，初始化了上下文：
new DefaultAgent()
┆┈DefaultAgent.newApplicationContext()
┆┈┈┈new DefaultApplicationContext()
这里我们直接看DefaultApplicationContext类的构造器中的关键逻辑：
publicDefaultApplicationContext(AgentOptionagentOption,ModuleFactorymoduleFactory){//1.获取Instrumentation对象finalInstrumentationinstrumentation=agentOption.getInstrumentation();//2.构建Guiceioc容器，用于依赖注入finalModuleapplicationContextModule=moduleFactory.newModule(agentOption);this.injector=Guice.createInjector(Stage.PRODUCTION,applicationContextModule);//3.通过Guice注入一系列对象this.profilerConfig=injector.getInstance(ProfilerConfig.class);this.interceptorRegistryBinder=injector.getInstance(InterceptorRegistryBinder.class);this.instrumentEngine=injector.getInstance(InstrumentEngine.class);this.classFileTransformer=injector.getInstance(ClassFileTransformer.class);this.dynamicTransformTrigger=injector.getInstance(DynamicTransformTrigger.class);//4.通过instrumentation对象注册类转换器instrumentation.addTransformer(classFileTransformer,true);...}
绑定TransformCallback
Guice是谷歌开源的一个轻量级的依赖注入框架，pinpoint依靠Guice管理各种对象。
在初始化ioc容器的过程中，会遍历plugin目录下的所有插件对其进行初始化，调用过程如下：
ApplicationServerTypeProvider.get()
|—PluginContextLoadResultProvider.get()
|——new DefaultPluginContextLoadResult()
|———DefaultProfilerPluginContextLoader.load()
|————DefaultProfilerPluginContextLoader.setupPlugin()
|—————DefaultPluginSetup.setupPlugin()
|——————XxxPlugin.setup()（具体Plugin实现）
以DubboPlugin为例，在setup()方法中主要对dubbo中的核心类进行转换器绑定：
@Overridepublicvoidsetup(ProfilerPluginSetupContextcontext){DubboConfigurationconfig=newDubboConfiguration(context.getConfig());...this.addTransformers();}privatevoidaddTransformers(){//为dubbo核心rpc调用类绑定Transform关系transformTemplate.transform("com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.AbstractInvoker",AbstractInvokerTransform.class);transformTemplate.transform("com.alibaba.dubbo.rpc.proxy.AbstractProxyInvoker",AbstractProxyInvokerTransform.class);}
再来看看其中一个Transform类都做了些什么：
publicstaticclassAbstractInvokerTransformimplementsTransformCallback{@Overridepublicbyte[]doInTransform(Instrumentorinstrumentor,ClassLoaderloader,StringclassName,Class<?>classBeingRedefined,ProtectionDomainprotectionDomain,byte[]classfileBuffer)throwsInstrumentException{//指定目标类（上一步绑定的类）finalInstrumentClasstarget=instrumentor.getInstrumentClass(loader,className,classfileBuffer);//指定目标方法（方法名、参数）InstrumentMethodinvokeMethod=target.getDeclaredMethod("invoke","com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation");if(invokeMethod!=null){//为此方法添加拦截器invokeMethod.addInterceptor(DubboConsumerInterceptor.class);}returntarget.toBytecode();}}
可以看到，这个类实现了TransformCallback接口，这个接口从名字上可以看出是一个回调接口，而在其doInTransform()方法中，是通过字节码增强的方式，为com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.AbstractInvoker类的invoke()方法添加了一个拦截器DubboConsumerInterceptor。
DubboConsumerInterceptor实现了AroundInterceptor接口的before()和after()方法，这里可以看出和Spring AOP很相似了，而在拦截器中，主要是对dubbo的RPC调用进行trace、span等链路追踪信息的记录。
动态类加载
在上下文初始化时，Pinpoint向instrumentation注册了一个Transformer，该接口只定义个一个方法transform()，该方法会在加载新class类或者重新加载class类时调用，其调用路径如下：
DefaultClassFileTransformerDispatcher.transform()
|—BaseClassFileTransformer.transform()
|——MatchableClassFileTransformerDelegate.transform()
|———TransformCallback.doInTransform()
可以看到，最后执行的就是我们在上面执行XxxPlugin.setup()方法时配置的回调接口，即对指定的方法进行字节码增强。而Java应用启动后，加载的就是我们增强后的类，从而实现链路监控或其他的功能。
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