Если вы хотите улучшить только отладку, начните с того, что может предложить JVMTI . Еще до этого, посмотрите, удовлетворяет ли JDI гораздо более высокий уровень (и, следовательно, более простой в использовании) API, построенный поверх JVMTI.
И хотя то, что вы говорите, само по себе не представляется возможным, подобного эффекта можно добиться с помощью инструментария , использующего библиотеку для манипулирования байт-кодом, например BCEL.
Что касается вашего конкретного примера, если вы хотите записать вызовы методов и их параметры, достаточно просто установить точку останова с помощью JDI и затем запросить стек вызовов.