詳解Java中的字節碼增強技術

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1.字節碼增強技術

字節碼增強技術就是一類對現有字節碼進行修改或者動態生成全新字節碼文件的技術。

參考地址

2.常見技術

技術分類 類型
靜態增強 AspectJ
動態增強 ASM、Javassist、Cglib、Java Proxy

3.ASM

<dependency>
    <groupId>org.ow2.asm</groupId>
    <artifactId>asm</artifactId>
    <version>9.4</version>
</dependency>

ASM Core API可以類比解析XML文件中的SAX方式，不需要把這個類的整個結構讀取進來，就可以用流式的方法來處理字節碼文件。好處是非常節約內存，但是編程難度較大。然而出於性能考慮，一般情況下編程都使用Core API。在Core API中有以下幾個關鍵類：

技術分類 類型
ClassReader 用於讀取已經編譯好的.class文件。
ClassWriter 用於重新構建編譯後的類，如修改類名、屬性以及方法，也可以生成新的類的字節碼文件。
Visitor類 如上所述，CoreAPI根據字節碼從上到下依次處理，對於字節碼文件中不同的區域有不同的Visitor，比如用於訪問方法的MethodVisitor、用於訪問類變量的FieldVisitor、用於訪問註解的AnnotationVisitor等。為瞭實現AOP，重點要使用的是MethodVisitor。

3.1 測試 Main

package com.xu.test;


/**
 * @author Administrator
 */
public class Main {

    public void print() {
        System.out.println("ASM");
    }

}

3.2 測試 CustomerClassVisitor

package com.xu.test;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

/**
 * ASM 字節碼增強技術
 *
 * @author Administrator
 */
public class CustomerClassVisitor extends ClassVisitor implements Opcodes {

    public CustomerClassVisitor(ClassVisitor api) {
        super(ASM9, api);
    }

    @Override
    public void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces) {
        cv.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);
    }

    @Override
    public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
        MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
        if (StringUtils.equals("print", name) && mv != null) {
            mv = new CustomerMethodVisitor(mv);
        }
        return mv;
    }

    class CustomerMethodVisitor extends MethodVisitor implements Opcodes {
        public CustomerMethodVisitor(MethodVisitor api) {
            super(ASM9, api);
        }

        @Override
        public void visitCode() {
            super.visitCode();
            mv.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
            mv.visitLdcInsn("start");
            mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
        }

        @Override
        public void visitInsn(int opcode) {
            if ((opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) || opcode == Opcodes.ATHROW) {
                mv.visitFieldInsn(GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
                mv.visitLdcInsn("end");
                mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
            }
            mv.visitInsn(opcode);
        }
    }

}

3.3 測試 Test

package com.xu.test;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;

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

/**
 * @author Administrator
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassReader reader = new ClassReader("com/xu/test/Main");
        ClassWriter writer = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
        // 處理
        ClassVisitor visitor = new CustomerClassVisitor(writer);
        reader.accept(visitor, ClassReader.SKIP_DEBUG);
        // 輸出
        File file = new File("target\\classes\\com\\xu\\test\\Main.class");
        FileOutputStream stream = new FileOutputStream(file);
        stream.write(writer.toByteArray());
        stream.close();
        // 測試
        Class<?> cls = Class.forName("com.xu.test.Main");
        Main main = (Main) cls.getDeclaredConstructor().newInstance();
        main.print();
    }


}

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