✅Arthas统计方法耗时的原理是什么？

典型回答

Arthas在统计方法耗时时，使用了字节码插桩技术。它会在需要监控的方法中插入代码，在方法执行前记录开始时间，在方法执行完毕后记录结束时间，并计算两者的差值得到方法执行时间。这个过程就是字节码插桩的经典应用之一。

相比传统的基于AspectJ等框架实现AOP的方式，Arthas的动态插装能力更强，支持无侵入式的监控。

扩展知识

字节码插桩

Java字节码插桩技术是指在编译期或运行期，通过修改Java字节码的方式，向代码中插入额外的代码，它可以在不改变Java源代码的情况下，对Java应用程序的运行时行为进行监控、调试、分析和优化等。例如实现性能监控、代码覆盖率检测、代码安全扫描等。

字节码插桩技术通常包括以下几个步骤：

生成目标类的字节码，这可以通过Java编译器（如javac）或其他工具（如AspectJ）完成。
解析字节码，识别需要插桩的代码区域（如方法、循环、异常处理等）。
插入额外的字节码，这些字节码通常是通过编写Java代码来实现的，并通过字节码生成库（如ASM、Javassist等）生成对应的字节码。
将修改后的字节码重新写回到磁盘或内存中，以便后续使用。

假设我们需要对一个Java方法进行性能监控，我们可以在方法的入口和出口处分别插入计时器，来统计方法的执行时间。这可以通过以下代码实现：

public class Monitor {
    public static void start() {
        long startTime = System.nanoTime();
        // 将起始时间记录到ThreadLocal中，以便在方法返回时进行计算
        ThreadLocalHolder.set("startTime", startTime);
    }

    public static void end() {
        long endTime = System.nanoTime();
        // 获取起始时间
        long startTime = (long) ThreadLocalHolder.get("startTime");
        // 计算方法执行时间
        long elapsedTime = endTime - startTime;
        System.out.println("Method execution time: " + elapsedTime + "ns");
    }
}

public class Example {
    public void method() {
        Monitor.start();
        // 执行方法逻辑
        Monitor.end();
    }
}

但是，如果需要对多个方法进行性能监控，就需要在每个方法中分别插入Monitor.start()和Monitor.end()，这样会导致代码重复，可读性差，并且容易漏掉一些方法。这时，我们就可以使用字节码插桩技术，在编译期或者运行期，自动向每个方法的入口和出口处插入Monitor.start()和Monitor.end()，来实现代码的统一性和可维护性。

具体实现可以使用字节码生成库ASM或Javassist来实现，这里以ASM为例。下面的代码演示了如何使用ASM对Example类进行字节码插桩：

import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

import java.io.IOException;

public class MonitorTransformer implements Opcodes {

    public static byte[] transform(byte[] classBytes) throws IOException {
        ClassReader reader = new ClassReader(classBytes);
        ClassWriter writer = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS | ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
        ClassVisitor visitor = new ClassVisitor(Opcodes.ASM5, writer) {
            @Override
            public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc, String signature, String[] exceptions) {
                MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
                // 只为指定方法添加字节码插桩
                if ("method".equals(name) && "()V".equals(desc)) {
                    mv = new MethodVisitor(Opcodes.ASM5, mv) {
                        @Override
                        public void visitCode() {
                            super.visitCode();
                            // 在方法执行之前插入字节码
                            mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "Monitor", "start", "()V", false);
                        }

                        @Override
                        public void visitInsn(int opcode) {
                            // 在方法返回之前插入字节码
                            if (opcode == RETURN) {
                                mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "Monitor", "end", "()V", false);
                            }
                            super.visitInsn(opcode);
                        }
                    };
                }
                return mv;
            }
        };
        reader.accept(visitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
        return writer.toByteArray();
    }
}

原文: https://www.yuque.com/hollis666/xkm7k3/lswk78