java字节码框架ASM的深入学习-eolink官网

java字节码框架ASM的深入学习

一、什么是ASM

ASM是一个java字节码操纵框架，它能被用来动态生成类或者增强既有类的功能。ASM 可以直接产生二进制 class 文件，也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为。Java class 被存储在严格格式定义的 .class文件里，这些类文件拥有足够的元数据来解析类中的所有元素：类名称、方法、属性以及 Java 字节码（指令）。ASM从类文件中读入信息后，能够改变类行为，分析类信息，甚至能够根据用户要求生成新类。

使用ASM框架需要导入asm的jar包，下载链接：asm-3.2.jar。

二、如何使用ASM

ASM框架中的核心类有以下几个：

① ClassReader:该类用来解析编译过的class字节码文件。

② ClassWriter:该类用来重新构建编译后的类，比如说修改类名、属性以及方法，甚至可以生成新的类的字节码文件。

③ ClassAdapter:该类也实现了ClassVisitor接口，它将对它的方法调用委托给另一个ClassVisitor对象。

示例1.通过asm生成类的字节码

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;

/**

* 通过asm生成类的字节码

* @author Administrator

public class GeneratorClass {

public static void main(String[] args) throws IOException {

//生成一个类只需要ClassWriter组件即可

ClassWriter cw = new ClassWriter(0);

//通过visit方法确定类的头部信息

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"});

//定义类的属性

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();

//定义类的方法

cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT, "compareTo",

"(Ljava/lang/Object;)I", null, null).visitEnd();

cw.visitEnd(); //使cw类已经完成

//将cw转换成字节数组写到文件里面去

byte[] data = cw.toByteArray();

File file = new File("D://Comparable.class");

FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);

fout.write(data);

fout.close();

}

生成一个类的字节码文件只需要用到ClassWriter类即可，生成Comparable.class后用javap指令对其进行反编译：javap -c Comparable.class >test.txt ,编译后的结果如下：

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：一个编译后的java类不包含package和import段，因此在class文件中所有的类型都使用的是全路径。

示例2.修改类的字节码文件

C.java

package com.asm5;

public class C {

public void m() throws InterruptedException{

Thread.sleep(100);

}

将C.java类的内容改为如下：

package com.asm5;

public class C {

public static long timer;

public void m() throws InterruptedException{

timer -= System.currentTimeMillis();

Thread.sleep(100);

timer += System.currentTimeMillis();

}

为了弄清楚ASM是如何实现的，我们先编译这两个类，然后比对它们的TraceClassVisitor的输出，我们可以发现如下的不同（粗体表示）

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

通过比对上面的指令，我们可以发现必须在m()方法的最前面增加四条指令，在RETURN指令前也增加四条指令，同时这四条必须位于xRETURN和ATHROW之前，因为这些指令都会结束方法的执行。

具体代码如下：

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 culYOvlass 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("") && !isInterface && mv!=null){

//为方法添加计时功能

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.ClassReadehttp://r;

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);

//使给定的访问者访问Java类的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();

}

下面是一个测试类：

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));

}

输出结果为：100

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。

Flask接口签名sign原理与实例代码浅析

280 2023-06-17

java字节码框架ASM的深入学习

多平台统一管理软件接口，如何实现多平台统一管理软件接口

Flask接口签名sign原理与实例代码浅析

java中的接口是类吗

推荐文章

接口调用是什么意思？几种常用接口调用方式

接口设计原则

8款在线 API 接口文档管理工具

api管理系统是什么？

什么是接口调试？接口调试的步骤有哪些？

api 接口管理系统有哪些？

接口测试有几种测试方法

API文档生成工具有哪些？

微服务和api网关区别

交换机配置步骤

最近发表

热评文章

在线接口文档管理工具推荐，支持在线测试，HTTP接口

开源的在线接口文档wiki工具Mindoc的介绍与使

如何优雅的进行接口设计？接口设计的六大原则是什么？

什么是API测试,api检测公司

软件接口设计怎么做？前后端分离软件接口设计思路

接口管理平台推荐，几大接口管理平台总有一款适合你！