通用的底层埋点都是怎么做的？

想要在程序里监控数据库的操作耗时，想要在底层框架中自动传递链路跟踪信息，这些需求经常会碰到，特别是在构建基础框架的时候。

核心目标只有一个，那就是在底层封装好，不用上层使用人员关心。今天跟大家聊聊常用的底层扩展埋点方式是怎么处理的。

框架自带扩展点

如果你使用的框架在设计的时候，就预留了扩展点就很方便了。比如 Mybatis 的拦截器，我们可以在拦截器中对 SQL 进行监控，改写。

比如阿里的 Sentinel 框架，可以通过 SPI 来扩展 Slot，调整编排顺序，新增自定义的 Slot 来实现限流告警等。

开源框架的质量参差不齐，有在早期设计比较好的，留足了各种扩展点，方便使用者。也有一些没有考虑那么全面，导致你在使用的时候需要进行扩展，发现找不到扩展点，对于框架本身没有提供扩展点的场景，请接着看下面。

修改源码

如果框架没有扩展点，最直接的方式就是修改开源框架的源码来扩展自己想要的功能，通常的做法就是克隆源码到自己的私有仓库中，然后修改、测试、重新打包使用。

像我们之前用了 XXL-JOB 做任务调度，也是修改了某些代码，在界面上扩展了监控通知的配置信息，默认是只支持邮箱，可以扩展出手机、钉钉等。

修改源码不好的点在于需要跟原框架的版本进行对齐，如果不对齐，随便改都没事。不对齐意味着修复了某些 bug 和新增了某些功能，就无法使用了。要对齐，就需要不断的将新版本的代码合并到你自己的分支上。

还有很多公司，就是基于开源的版本，构建了公司内部自己的版本，后续直接就是跟着内部的使用需求去扩展和维护了，不会跟社区的版本进行同步，如果你们有专门的团队去做这件事情，也是一种方式。

同名文件覆盖

改源码的方式需要经常同步新版本的代码，有的时候往往只想修改某一个类而已，比如对底层的某些操作进行埋点监控，如果框架本身没有提供扩展点的话只能改源码来实现。

其实还有个投机取巧的方式，就是在项目中创建一个跟你要修改的一模一样的类，包名+类目都一样，方法名也一样，方法的实现你可以改。这样就能覆盖 jar 包中的类了，还是跟类加载顺序有关系，先加载你自己定义的。

这样的方式好处在于不用经常去同步新版本的代码，如果你用的框架版本升级了，只要包名和类名不变，你这个覆盖的只是那个类而已，新增的功能和修复的 bug 都不会有影响。

切面拦截

切面在做很多统一处理的时候非常有用，同样在做底层埋点的场景也适用。

比如我们要对项目中 MongoDB 的所有操作都进行埋点监控，可以修改 MongoDB 的驱动源码，可以创建同名文件进行覆盖，方式有很多种。找到一个合适，又能实现需求的最重要。

以 Spring 中操作 MongoDB 来说明，在 Spring Data MongoDB 中会 MongoTemplate 来操作 MongoDB。最简单的方式就是直接对 MongoTemplate 类进行埋点，这样所有的操作都可以监控起来。

用切面直接切到 MongoTemplate 的所有方法上，然后进行埋点，就很简单了。

@Aspect
public class MongoTemplateAspect {
    @Pointcut("execution(* org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate.*(..))")
    public void pointcut() {}

    @Around("pointcut()")
    public Object around(final ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        String callMethod = pjp.getSignature().getDeclaringType().getSimpleName() + "." + pjp.getSignature().getName();
        Map<String, Object> data = new HashMap<>();
        data.put("params", JsonUtils.toJson(pjp.getArgs()));
        return CatTransactionManager.newTransaction(() -> {
            try {
                return pjp.proceed();
            } catch (Throwable throwable) {
                throw new RuntimeException(throwable);
            }
        }, "Mongo", callMethod, data);
    }
}

又比如，你还想监控 Redis 相关的，Redis 用的也是跟 Spring 整合的框架，那么也有 RedisTemplate 这个类，同样也可以用切面来实现。

基于 Template 类来埋点，相对比较上层，如果还想在底层一点进行监控，也就是 Connection 这层，Template 里面的操作都是基于 Connection 来实现的。

同样我们可以用切面来替换 Connection 相关的实现，比如可以用切面切到获取 Connection 的方法，然后替换 Connection 的对象为具备埋点监控的对象。

@Aspect
public class RedisAspect {
    @Pointcut("target(org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory)")
    public void connectionFactory() {}

    @Pointcut("execution(org.springframework.data.redis.connection.RedisConnection *.getConnection(..))")
    public void getConnection() {}

    @Pointcut("execution(org.springframework.data.redis.connection.RedisClusterConnection *.getClusterConnection(..))")
    public void getClusterConnection() {}

    @Around("getConnection() && connectionFactory()")
    public Object aroundGetConnection(final ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        RedisConnection connection = (RedisConnection) pjp.proceed();
        return new CatMonitorRedisConnection(connection);
    }

    @Around("getClusterConnection() && connectionFactory()")
    public Object aroundGetClusterConnection(final ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        RedisClusterConnection clusterConnection = (RedisClusterConnection) pjp.proceed();
        return new CatMonitorRedisClusterConnection(clusterConnection);
    }
}

CatMonitorRedisConnection 中对原生的 RedisConnection 做了增强，也不会影响原有的 RedisConnection 的功能。

public class CatMonitorRedisConnection implements RedisConnection {
    private final RedisConnection connection;
    private CatMonitorHelper catMonitorHelper;

    public CatMonitorRedisConnection(RedisConnection connection) {
        this.connection = connection;
        this.catMonitorHelper = new CatMonitorHelper();
    }

    @Override
    public byte[] get(byte[] key) {
        return catMonitorHelper.execute(RedisCommand.GET, key, () -> connection.get(key));
    }
}

Java Agent

Java Agent 可以在运行期将已经加载的类的字节码进行变更，可以加入我们需要进行监控的代码逻辑。无需对原有代码进行改造，没有侵入性。

在非常多优秀的开源框架中都看到了 Java Agent 的应用，像 APM 框架 SkyWalking，异步传递上下文 transmittable-thread-local 等。

Java Agent 相对其他的方式来说，还是有一定的门槛，毕竟不是日常开发中经常会用到的技术点。如果想了解这种扩展方式，可以看看一些已经用了的开源框架的源码，就知道大概怎么使用了。下面贴一段 transmittable-thread-local 中对线程池进行扩展的代码吧，主要就是利用了 javassist 操作字节码。

try {
  final CtMethod afterExecute = clazz.getDeclaredMethod("afterExecute", new CtClass[]{runnableClass, throwableClass});
  // unwrap runnable if IsAutoWrapper
  String code = "$1 = com.alibaba.ttl.threadpool.agent.internal.transformlet.impl.Utils.unwrapIfIsAutoWrapper($1);";
  logger.info("insert code before method " + signatureOfMethod(afterExecute) + " of class " + afterExecute.getDeclaringClass().getName() + ": " + code);
  afterExecute.insertBefore(code);
  modified = true;
} catch (NotFoundException e) {
  // clazz does not override afterExecute method, do nothing.
}