Java字節(jié)碼增強(qiáng)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)詳解
簡(jiǎn)單介紹下幾種java字節(jié)碼增強(qiáng)技術(shù)。
ASM
ASM是一個(gè)Java字節(jié)碼操控框架,它能被用來(lái)動(dòng)態(tài)生成類或者增強(qiáng)既有類的功能。ASM可以直接產(chǎn)生class文件,也可以在類被加載入Java虛擬機(jī)之前動(dòng)態(tài)改變類行為。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。
主頁(yè):https://asm.ow2.io/index.html
ASM框架中的核心類有以下幾個(gè):
① ClassReader:該類用來(lái)解析編譯過(guò)的class字節(jié)碼文件。
② ClassWriter:該類用來(lái)重新構(gòu)建編譯后的類,比如說(shuō)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(shí)現(xiàn)了ClassVisitor接口,它將對(duì)它的方法調(diào)用委托給另一個(gè)ClassVisitor對(duì)象。
參考代碼:
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;
public class GeneratorClass {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//生成一個(gè)類只需要ClassWriter組件即可
ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
//通過(guò)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();
}
}
Javassist
Javassist是一個(gè)開源的分析、編輯和創(chuàng)建Java字節(jié)碼的類庫(kù)。
它已加入了開放源代碼JBoss應(yīng)用服務(wù)器項(xiàng)目,通過(guò)使用Javassist對(duì)字節(jié)碼操作為JBoss實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)"AOP"框架。
主頁(yè):http://www.javassist.org/
利用Javassist實(shí)現(xiàn)字節(jié)碼增強(qiáng)時(shí),可以無(wú)須關(guān)注字節(jié)碼刻板的結(jié)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)就在于編程簡(jiǎn)單。直接使用java編碼的形式,而不需要了解虛擬機(jī)指令,就能動(dòng)態(tài)改變類的結(jié)構(gòu)或者動(dòng)態(tài)生成類。其中最重要的是ClassPool、CtClass、CtMethod、CtField這四個(gè)類:
CtClass(compile-time class):編譯時(shí)類信息,它是一個(gè)class文件在代碼中的抽象表現(xiàn)形式,可以通過(guò)一個(gè)類的全限定名來(lái)獲取一個(gè)CtClass對(duì)象,用來(lái)表示這個(gè)類文件。
ClassPool:從開發(fā)視角來(lái)看,ClassPool是一張保存CtClass信息的HashTable,key為類名,value為類名對(duì)應(yīng)的CtClass對(duì)象。當(dāng)我們需要對(duì)某個(gè)類進(jìn)行修改時(shí),就是通過(guò)pool.getCtClass(“className”)方法從pool中獲取到相應(yīng)的CtClass。
CtMethod、CtField:這兩個(gè)比較好理解,對(duì)應(yīng)的是類中的方法和屬性。
參考代碼:
import javassist.*;
public class CreatePerson {
public static void createPseson() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
// 1. 創(chuàng)建一個(gè)空類
CtClass cc = pool.makeClass("com.test.javassist.Person");
// 2. 新增一個(gè)字段 private String name;
// 字段名為name
CtField param = new CtField(pool.get("java.lang.String"), "name", cc);
// 訪問(wèn)級(jí)別是 private
param.setModifiers(Modifier.PRIVATE);
// 初始值是 "xiaoming"
cc.addField(param, CtField.Initializer.constant("xiaoming"));
// 3. 生成 getter、setter 方法
cc.addMethod(CtNewMethod.setter("setName", param));
cc.addMethod(CtNewMethod.getter("getName", param));
// 4. 添加無(wú)參的構(gòu)造函數(shù)
CtConstructor cons = new CtConstructor(new CtClass[]{}, cc);
cons.setBody("{name = \"xiaohong\";}");
cc.addConstructor(cons);
// 5. 添加有參的構(gòu)造函數(shù)
cons = new CtConstructor(new CtClass[]{pool.get("java.lang.String")}, cc);
// $0=this / $1,$2,$3... 代表方法參數(shù)
cons.setBody("{$0.name = $1;}");
cc.addConstructor(cons);
// 6. 創(chuàng)建一個(gè)名為printName方法,無(wú)參數(shù),無(wú)返回值,輸出name值
CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, "printName", new CtClass[]{}, cc);
ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
ctMethod.setBody("{System.out.println(name);}");
cc.addMethod(ctMethod);
//這里會(huì)將這個(gè)創(chuàng)建的類對(duì)象編譯為.class文件
cc.writeFile("/Users/yangyue/workspace/springboot-learn/java-agent/src/main/java/");
}
public static void main(String[] args) {
try {
createPseson();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
Byte Buddy
Byte Buddy是一個(gè)代碼生成和操作庫(kù),用于在Java應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建和修改Java類,而無(wú)需編譯器的幫助。
除了Java類庫(kù)附帶的代碼生成實(shí)用程序外,Byte Buddy還允許創(chuàng)建任意類,并且不限于實(shí)現(xiàn)用于創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)代理的接口。
此外,Byte Buddy提供了一種方便的API,可以使用Java代理或在構(gòu)建過(guò)程中手動(dòng)更改類。
主頁(yè):https://bytebuddy.net/
參考代碼:
Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()
.subclass(Object.class)
.method(ElementMatchers.named("toString"))
.intercept(FixedValue.value("Hello World!"))
.make()
.load(getClass().getClassLoader())
.getLoaded();
assertThat(dynamicType.newInstance().toString(), is("Hello World!"));
JVM-SANDBOX
JVM沙箱容器,一種JVM的非侵入式運(yùn)行期AOP解決方案:
動(dòng)態(tài)增強(qiáng)類你所指定的類,獲取你想要的參數(shù)和行信息甚至改變方法執(zhí)行。
動(dòng)態(tài)可插拔容器框架。
主頁(yè):https://github.com/alibaba/jvm-sandbox
知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)充:
動(dòng)態(tài)生成字節(jié)碼
我們知道,我們編寫的 Java 代碼都是要被編譯成字節(jié)碼后才能放到 JVM 里執(zhí)行的,而字節(jié)碼一旦被加載到虛擬機(jī)中,就可以被解釋執(zhí)行。
字節(jié)碼文件(.class)就是普通的二進(jìn)制文件,它是通過(guò) Java 編譯器生成的。而只要是文件就可以被改變,如果我們用特定的規(guī)則解析了原有的字節(jié)碼文件,對(duì)它進(jìn)行修改或者干脆重新定義,這不就可以改變代碼行為了么。
Java 生態(tài)里有很多可以動(dòng)態(tài)生成字節(jié)碼的技術(shù),像 BCEL、Javassist、ASM、CGLib 等,它們各有自己的優(yōu)勢(shì)。有的使用復(fù)雜卻功能強(qiáng)大、有的簡(jiǎn)單確也性能些差。
ASM 框架
ASM 是它們中最強(qiáng)大的一個(gè),使用它可以動(dòng)態(tài)修改類、方法,甚至可以重新定義類,連 CGLib 底層都是用 ASM 實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)然,它的使用門檻也很高,使用它需要對(duì) Java 的字節(jié)碼文件有所了解,熟悉 JVM 的編譯指令。雖然我對(duì) JVM 的字節(jié)碼語(yǔ)法不熟,但有大神開發(fā)了可以在 IDEA 里查看字節(jié)碼的插件:ASM Bytecode Outline,在要查看的類文件里右鍵選擇Show bytecode Outline即可以右側(cè)的工具欄查看我們要生成的字節(jié)碼。對(duì)照著示例,我們就可以很輕松地寫出操作字節(jié)碼的 Java 代碼了。
到此這篇關(guān)于Java字節(jié)碼增強(qiáng)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java字節(jié)碼增強(qiáng)技術(shù)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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