java字節(jié)碼框架ASM的深入學習

更新時間：2017年01月20日 15:39:23 作者：殘劍_

這篇文章主要給大家介紹了java中字節(jié)碼框架ASM的相關資料，文中介紹的非常詳細，相信對大家的理解和學習具有一定的參考借鑒價值，有需要的朋友們下面來一起學習學習吧。

一、什么是ASM

ASM是一個java字節(jié)碼操縱框架，它能被用來動態(tài)生成類或者增強既有類的功能。ASM 可以直接產(chǎn)生二進制 class 文件，也可以在類被加載入 Java 虛擬機之前動態(tài)改變類行為。Java class 被存儲在嚴格格式定義的 .class文件里，這些類文件擁有足夠的元數(shù)據(jù)來解析類中的所有元素：類名稱、方法、屬性以及 Java 字節(jié)碼（指令）。ASM從類文件中讀入信息后，能夠改變類行為，分析類信息，甚至能夠根據(jù)用戶要求生成新類。

使用ASM框架需要導入asm的jar包，下載鏈接：asm-3.2.jar。

二、如何使用ASM

ASM框架中的核心類有以下幾個：

① ClassReader:該類用來解析編譯過的class字節(jié)碼文件。

② ClassWriter:該類用來重新構建編譯后的類，比如說修改類名、屬性以及方法，甚至可以生成新的類的字節(jié)碼文件。

③ ClassAdapter:該類也實現(xiàn)了ClassVisitor接口，它將對它的方法調(diào)用委托給另一個ClassVisitor對象。

示例1.通過asm生成類的字節(jié)碼

package com.asm3;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

/**
 * 通過asm生成類的字節(jié)碼
 * @author Administrator
 *
 */
public class GeneratorClass {

 public static void main(String[] args) throws IOException {
 //生成一個類只需要ClassWriter組件即可
 ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
 //通過visit方法確定類的頭部信息
 cw.visit(Opcodes.V1_5, Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT+Opcodes.ACC_INTERFACE,
  "com/asm3/Comparable", null, "java/lang/Object", new String[]{"com/asm3/Mesurable"});
 //定義類的屬性
 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
  "LESS", "I", null, new Integer(-1)).visitEnd();
 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
  "EQUAL", "I", null, new Integer(0)).visitEnd();
 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
  "GREATER", "I", null, new Integer(1)).visitEnd();
 //定義類的方法
 cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT, "compareTo",
  "(Ljava/lang/Object;)I", null, null).visitEnd();
 cw.visitEnd(); //使cw類已經(jīng)完成
 //將cw轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組寫到文件里面去
 byte[] data = cw.toByteArray();
 File file = new File("D://Comparable.class");
 FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
 fout.write(data);
 fout.close();
 }
}

生成一個類的字節(jié)碼文件只需要用到ClassWriter類即可，生成Comparable.class后用javap指令對其進行反編譯：javap -c Comparable.class >test.txt ,編譯后的結果如下：

public interface com.asm3.Comparable extends com.asm3.Mesurable {
 public static final int LESS;

 public static final int EQUAL;

 public static final int GREATER;

 public abstract int compareTo(java.lang.Object);
}

注：一個編譯后的java類不包含package和import段，因此在class文件中所有的類型都使用的是全路徑。

示例2.修改類的字節(jié)碼文件

C.java

package com.asm5;

public class C {
 public void m() throws InterruptedException{
 Thread.sleep(100); 
 }
}

將C.java類的內(nèi)容改為如下：

package com.asm5;

public class C {
 public static long timer;
 public void m() throws InterruptedException{
 timer -= System.currentTimeMillis();
 Thread.sleep(100); 
 timer += System.currentTimeMillis();
 }
}

為了弄清楚ASM是如何實現(xiàn)的，我們先編譯這兩個類，然后比對它們的TraceClassVisitor的輸出，我們可以發(fā)現(xiàn)如下的不同（粗體表示）

GETSTATIC C.timer : J

INVOKESTATIC java/lang/System.currentTimilis()J

LSUB

PUTSTATIC C.timer : J

LDC 100

INVOKESTATIC java/lang/Thread.sleep(J)V

GETSTATIC C.timer : J

INVOKESTATIC java/lang/System.currentTimilis()J

LADD

PUTSTATIC C.timer : J

RETURN

MAXSTACK=4

MAXLOCALS=1

通過比對上面的指令，我們可以發(fā)現(xiàn)必須在m()方法的最前面增加四條指令，在RETURN指令前也增加四條指令，同時這四條必須位于xRETURN和ATHROW之前，因為這些指令都會結束方法的執(zhí)行。

具體代碼如下：

AddTimeClassAdapter.java

package com.asm5;

import org.objectweb.asm.ClassAdapter;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.FieldVisitor;
import org.objectweb.asm.MethodAdapter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

public class AddTimeClassAdapter extends ClassAdapter {
 private String owner;
 private boolean isInterface;
 public AddTimeClassAdapter(ClassVisitor cv) {
 super(cv);
 }
 @Override
 public void visit(int version, int access, String name, String signature,
  String superName, String[] interfaces) {
 cv.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);
 owner = name;
 isInterface = (access & Opcodes.ACC_INTERFACE) != 0;
 }
 @Override
 public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc,
  String signature, String[] exceptions) {
 MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
 if(!name.equals("<init>") && !isInterface && mv!=null){
  //為方法添加計時功能
  mv = new AddTimeMethodAdapter(mv);
 }
 return mv;
 }
 @Override
 public void visitEnd() {
 //添加字段
 if(!isInterface){
  FieldVisitor fv = cv.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_STATIC, "timer", "J", null, null);
  if(fv!=null){
  fv.visitEnd();
  }
 }
 cv.visitEnd();
 }
 
 class AddTimeMethodAdapter extends MethodAdapter{
 public AddTimeMethodAdapter(MethodVisitor mv) {
  super(mv);
 }
 @Override
 public void visitCode() {
  mv.visitCode();
  mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, owner, "timer", "J");
  mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "java/lang/System", "currentTimeMillis", "()J");
  mv.visitInsn(Opcodes.LSUB);
  mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, owner, "timer", "J");
 }
 @Override
 public void visitInsn(int opcode) {
  if((opcode>=Opcodes.IRETURN && opcode<=Opcodes.RETURN) || opcode==Opcodes.ATHROW){
  mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, owner, "timer", "J");
  mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "java/lang/System", "currentTimeMillis", "()J");
  mv.visitInsn(Opcodes.LADD);
  mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, owner, "timer", "J");
  }
  mv.visitInsn(opcode);
 }
 @Override
 public void visitMaxs(int maxStack, int maxLocal) {
  mv.visitMaxs(maxStack+4, maxLocal);
 }
 }
 
}

Generator.java

package com.asm5;

import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

import org.objectweb.asm.ClassAdapter;
import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;



public class Generator {

 public static void main(String[] args){
 try {
  ClassReader cr = new ClassReader("com/asm5/C");
  ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
  ClassAdapter classAdapter = new AddTimeClassAdapter(cw);
  //使給定的訪問者訪問Java類的ClassReader
  cr.accept(classAdapter, ClassReader.SKIP_DEBUG);
  byte[] data = cw.toByteArray();
  File file = new File(System.getProperty("user.dir") + "\\WebRoot\\WEB-INF\\classes\\com\\asm5\\C.class");
  FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
  fout.write(data);
  fout.close();
  System.out.println("success!");
 } catch (FileNotFoundException e) {
  e.printStackTrace();
 } catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 }

}

下面是一個測試類：

package com.asm5;

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException, NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
 C c = new C();
 c.m();
 Class cc = c.getClass();
 System.out.println(cc.getField("timer").get(c));
 }
}

輸出結果為：100

總結

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流。

您可能感興趣的文章: