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。Javaclass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
packagecom.asm3;
importjava.io.File;
importjava.io.FileNotFoundException;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.IOException;
importorg.objectweb.asm.ClassWriter;
importorg.objectweb.asm.Opcodes;
/**
*通过asm生成类的字节码
*@authorAdministrator
*
*/
publicclassGeneratorClass{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsIOException{
//生成一个类只需要ClassWriter组件即可
ClassWritercw=newClassWriter(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",newString[]{"com/asm3/Mesurable"});
//定义类的属性
cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
"LESS","I",null,newInteger(-1)).visitEnd();
cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
"EQUAL","I",null,newInteger(0)).visitEnd();
cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
"GREATER","I",null,newInteger(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();
Filefile=newFile("D://Comparable.class");
FileOutputStreamfout=newFileOutputStream(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-cComparable.class>test.txt ,编译后的结果如下：
publicinterfacecom.asm3.Comparableextendscom.asm3.Mesurable{
publicstaticfinalintLESS;
publicstaticfinalintEQUAL;
publicstaticfinalintGREATER;
publicabstractintcompareTo(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
packagecom.asm5;
publicclassC{
publicvoidm()throwsInterruptedException{
Thread.sleep(100);
}
}
将C.java类的内容改为如下：
packagecom.asm5;
publicclassC{
publicstaticlongtimer;
publicvoidm()throwsInterruptedException{
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）
GETSTATICC.timer:J
INVOKESTATICjava/lang/System.currentTimilis()J
LSUB
PUTSTATICC.timer:J
LDC100
INVOKESTATICjava/lang/Thread.sleep(J)V
GETSTATICC.timer:J
INVOKESTATICjava/lang/System.currentTimilis()J
LADD
PUTSTATICC.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
packagecom.asm5;
importorg.objectweb.asm.ClassAdapter;
importorg.objectweb.asm.ClassVisitor;
importorg.objectweb.asm.FieldVisitor;
importorg.objectweb.asm.MethodAdapter;
importorg.objectweb.asm.MethodVisitor;
importorg.objectweb.asm.Opcodes;
publicclassAddTimeClassAdapterextendsClassAdapter{
privateStringowner;
privatebooleanisInterface;
publicAddTimeClassAdapter(ClassVisitorcv){
super(cv);
}
@Override
publicvoidvisit(intversion,intaccess,Stringname,Stringsignature,
StringsuperName,String[]interfaces){
cv.visit(version,access,name,signature,superName,interfaces);
owner=name;
isInterface=(access&Opcodes.ACC_INTERFACE)!=0;
}
@Override
publicMethodVisitorvisitMethod(intaccess,Stringname,Stringdesc,
Stringsignature,String[]exceptions){
MethodVisitormv=cv.visitMethod(access,name,desc,signature,exceptions);
if(!name.equals("<init>")&&!isInterface&&mv!=null){
//为方法添加计时功能
mv=newAddTimeMethodAdapter(mv);
}
returnmv;
}
@Override
publicvoidvisitEnd(){
//添加字段
if(!isInterface){
FieldVisitorfv=cv.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_STATIC,"timer","J",null,null);
if(fv!=null){
fv.visitEnd();
}
}
cv.visitEnd();
}
classAddTimeMethodAdapterextendsMethodAdapter{
publicAddTimeMethodAdapter(MethodVisitormv){
super(mv);
}
@Override
publicvoidvisitCode(){
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
publicvoidvisitInsn(intopcode){
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
publicvoidvisitMaxs(intmaxStack,intmaxLocal){
mv.visitMaxs(maxStack+4,maxLocal);
}
}
}
Generator.java
packagecom.asm5;
importjava.io.File;
importjava.io.FileNotFoundException;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.IOException;
importorg.objectweb.asm.ClassAdapter;
importorg.objectweb.asm.ClassReader;
importorg.objectweb.asm.ClassWriter;
publicclassGenerator{
publicstaticvoidmain(String[]args){
try{
ClassReadercr=newClassReader("com/asm5/C");
ClassWritercw=newClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
ClassAdapterclassAdapter=newAddTimeClassAdapter(cw);
//使给定的访问者访问Java类的ClassReader
cr.accept(classAdapter,ClassReader.SKIP_DEBUG);
byte[]data=cw.toByteArray();
Filefile=newFile(System.getProperty("user.dir")+"\\WebRoot\\WEB-INF\\classes\\com\\asm5\\C.class");
FileOutputStreamfout=newFileOutputStream(file);
fout.write(data);
fout.close();
System.out.println("success!");
}catch(FileNotFoundExceptione){
e.printStackTrace();
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
}
下面是一个测试类：
packagecom.asm5;
publicclassTest{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException,NoSuchFieldException,SecurityException,IllegalArgumentException,IllegalAccessException{
Cc=newC();
c.m();
Classcc=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。