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淺談字節碼增強技術系列2-Asm與Cglib

OSC開源社區 ? 來源:OSCHINA 社區 ? 作者:京東云開發者-董子 ? 2022-12-20 10:03 ? 次閱讀

作者 | 京東云開發者-董子龍

一、SpringAop 與 Cglib

1.1、aop 重要概念

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1.2、實現原理解析

Spring AOP 的實現原理是基于動態織入的動態代理技術,而動態代理技術又分為 Java JDK 動態代理和 CGLIB 動態代理。具體使用哪一種需要根據 AopProxyFactory 接口的 createProxy 方法中的 AdvisedSupport 中的參數進行確定,默認情況下如果目標類是接口,則使用 jdk 動態代理技術,如果是非接口類,則使用 cglib 來生成代理。具體的源碼就不給大家一一貼出來了,大家可以去網上搜索一些資料進行深入了解。這里只給大家貼一張生成代理對象的圖:

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1.2.1、jdk 動態代理

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spring-aop 中 jdk 代理的實現和我們平時自己實現動態代理開發是一致的,所以此處不做詳細的介紹,只是簡要給大家說明一下。使用做 jdk 動態代理時,代理類要實現 InvocationHandler 接口,目標類要實現接口,因為 JDK 提供的 Proxy 類將通過目標對象的類加載器 ClassLoader 和 Interface,以及句柄 (Callback) 創建與目標類擁有相同接口的代理對象 proxy,該代理對象將擁有目標類接口中的所有方法,同時代理類必須實現一個類似回調函數的 InvocationHandler 接口并重寫該接口中的 invoke 方法,當調用 proxy 的每個方法 (如案例中的 proxy#execute ()) 時,invoke 方法將被調用,利用該特性,可以在 invoke 方法中對目標對象方法執行的前后動態添加其他外圍業務操作,此時無需觸及目標對象的任何代碼,也就實現了外圍業務的操作與目標對象完全解耦合的目的。當然缺點也很明顯需要擁有接口,這也就有了后來的 CGLIB 動態代理了。

1.2.2、cglib 動態代理

spring-aop 中 cglib 代理的實現給大家貼一下源碼的路徑 org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy、org.springframework.aop.framework.CglibAopProxy#getProxy (java.lang.ClassLoader),感興趣的話大家可以自己去看一下源碼,接下來我會舉一個具體的示例,來看一下如何使用 cglib 創建代理對象。(注:cglibgithub 地址:https://github.com/cglib/cglib)

1.2.2.1、引入 jar 包

  
     cglib 
     cglib 
     3.2.5 

1.2.2.2、示例代碼

/**
 * 創建目標對象
 */
public class Target {
    public void execute(){
        System.out.println("執行Target的execute方法...");
    }
}

/**
 * 創建cglib代理類
 */
public class CGLibProxy implements MethodInterceptor {

    /**
     * 被代理的目標類
     */
    private Target target;

    public CGLibProxy(Target target) {
        super();
        this.target = target;
    }

    /**
     * 創建代理對象
     * @return
     */
    public Target createProxy(){
        // 使用CGLIB生成代理:
        // 1.聲明增強類實例,用于生產代理類
        Enhancer enhancer = new Enhancer();
        // 2.設置被代理類字節碼,CGLIB根據字節碼生成被代理類的子類
        enhancer.setSuperclass(target.getClass());
        // 3.//設置回調函數,即一個方法攔截
        enhancer.setCallback(this);
        // 4.創建代理:
        return (Target) enhancer.create();
    }

    @Override
    public Object intercept(Object proxy, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        // 指定要執行被代理的方法
        if("execute".equals(method.getName())) {
            //調用前執行方法
            System.out.println("調用前執行方法");
            //調用目標對象的方法(執行A對象即被代理對象的execute方法)
            Object result = methodProxy.invokeSuper(proxy, args);
            //記錄日志數據(動態添加其他要執行業務)
            System.out.println("調用前執行方法");
            return result;
        }
        //如果不需要增強直接執行原方法
        return methodProxy.invokeSuper(proxy, args);
    }
}

/**
 * 創建測試類
 */
public class CglibTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 將cglib生成的代理類寫入到磁盤
        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY,"D:\test\test");
        CGLibProxy cgLibProxy = new CGLibProxy(new Target());
        Target proxy = cgLibProxy.createProxy();
        proxy.execute();
    }
}

執行結果

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從代碼看被代理的類無需接口即可實現動態代理,而 CGLibProxy 代理類需要實現一個方法攔截器接口MethodInterceptor并重寫intercept方法,類似 JDK 動態代理的 InvocationHandler 接口,也是理解為回調函數,同理每次調用代理對象的方法時,intercept 方法都會被調用,利用該方法便可以在運行時對方法執行前后進行動態增強。關于代理對象創建則通過Enhancer類來設置的,Enhancer 是一個用于產生代理對象的類,作用類似 JDK 的 Proxy 類,因為 CGLib 底層是通過繼承實現的動態代理,因此需要傳遞目標對象的 Class,同時需要設置一個回調函數對調用方法進行攔截并進行相應處理,最后通過 create () 創建目標對象的代理對象。


1.2.2.3、原理解析


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上圖是我們在 CglibTest 的 main 方法中設置了將代理類寫入到磁盤之后生成的文件,一共有三個。我們這里重點看一下第二個文件,下面是該 class 文件的源碼,給大家貼一下,一些重要的地方我會加上注釋:

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//

package com.test.excel.cglib;

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.core.ReflectUtils;
import net.sf.cglib.core.Signature;
import net.sf.cglib.proxy.Callback;
import net.sf.cglib.proxy.Factory;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0 extends Target implements Factory {
    private boolean CGLIB$BOUND;
    public static Object CGLIB$FACTORY_DATA;
    private static final ThreadLocal CGLIB$THREAD_CALLBACKS;
    private static final Callback[] CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
    // 攔截器
    private MethodInterceptor CGLIB$CALLBACK_0;
    private static Object CGLIB$CALLBACK_FILTER;
    // 被代理方法
    private static final Method CGLIB$execute$0$Method;
    // 代理方法
    private static final MethodProxy CGLIB$execute$0$Proxy;
    private static final Object[] CGLIB$emptyArgs;
    private static final Method CGLIB$equals$1$Method;
    private static final MethodProxy CGLIB$equals$1$Proxy;
    private static final Method CGLIB$toString$2$Method;
    private static final MethodProxy CGLIB$toString$2$Proxy;
    private static final Method CGLIB$hashCode$3$Method;
    private static final MethodProxy CGLIB$hashCode$3$Proxy;
    private static final Method CGLIB$clone$4$Method;
    private static final MethodProxy CGLIB$clone$4$Proxy;

    static void CGLIB$STATICHOOK1() {
        CGLIB$THREAD_CALLBACKS = new ThreadLocal();
        CGLIB$emptyArgs = new Object[0];
        // 代理類
        Class var0 = Class.forName("com.test.excel.cglib.Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0");
        // 被代理類
        Class var1;
        CGLIB$execute$0$Method = ReflectUtils.findMethods(new String[]{"execute", "()V"}, (var1 = Class.forName("com.test.excel.cglib.Target")).getDeclaredMethods())[0];
        CGLIB$execute$0$Proxy = MethodProxy.create(var1, var0, "()V", "execute", "CGLIB$execute$0");
        Method[] var10000 = ReflectUtils.findMethods(new String[]{"equals", "(Ljava/lang/Object;)Z", "toString", "()Ljava/lang/String;", "hashCode", "()I", "clone", "()Ljava/lang/Object;"}, (var1 = Class.forName("java.lang.Object")).getDeclaredMethods());
        CGLIB$equals$1$Method = var10000[0];
        CGLIB$equals$1$Proxy = MethodProxy.create(var1, var0, "(Ljava/lang/Object;)Z", "equals", "CGLIB$equals$1");
        CGLIB$toString$2$Method = var10000[1];
        CGLIB$toString$2$Proxy = MethodProxy.create(var1, var0, "()Ljava/lang/String;", "toString", "CGLIB$toString$2");
        CGLIB$hashCode$3$Method = var10000[2];
        CGLIB$hashCode$3$Proxy = MethodProxy.create(var1, var0, "()I", "hashCode", "CGLIB$hashCode$3");
        CGLIB$clone$4$Method = var10000[3];
        CGLIB$clone$4$Proxy = MethodProxy.create(var1, var0, "()Ljava/lang/Object;", "clone", "CGLIB$clone$4");
    }

    final void CGLIB$execute$0() {
        super.execute();
    }
    // 被代理的方法

    public final void execute() {
        MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        if (var10000 == null) {
            CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        }

        if (var10000 != null) {
            // 調用攔截器
            var10000.intercept(this, CGLIB$execute$0$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$execute$0$Proxy);
        } else {
            super.execute();
        }
    }

    final boolean CGLIB$equals$1(Object var1) {
        return super.equals(var1);
    }

    public final boolean equals(Object var1) {
        MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        if (var10000 == null) {
            CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        }

        if (var10000 != null) {
            Object var2 = var10000.intercept(this, CGLIB$equals$1$Method, new Object[]{var1}, CGLIB$equals$1$Proxy);
            return var2 == null ? false : (Boolean)var2;
        } else {
            return super.equals(var1);
        }
    }

    final String CGLIB$toString$2() {
        return super.toString();
    }

    public final String toString() {
        MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        if (var10000 == null) {
            CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        }

        return var10000 != null ? (String)var10000.intercept(this, CGLIB$toString$2$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$toString$2$Proxy) : super.toString();
    }

    final int CGLIB$hashCode$3() {
        return super.hashCode();
    }

    public final int hashCode() {
        MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        if (var10000 == null) {
            CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        }

        if (var10000 != null) {
            Object var1 = var10000.intercept(this, CGLIB$hashCode$3$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$hashCode$3$Proxy);
            return var1 == null ? 0 : ((Number)var1).intValue();
        } else {
            return super.hashCode();
        }
    }

    final Object CGLIB$clone$4() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    protected final Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        MethodInterceptor var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        if (var10000 == null) {
            CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
        }

        return var10000 != null ? var10000.intercept(this, CGLIB$clone$4$Method, CGLIB$emptyArgs, CGLIB$clone$4$Proxy) : super.clone();
    }

    public static MethodProxy CGLIB$findMethodProxy(Signature var0) {
        String var10000 = var0.toString();
        switch(var10000.hashCode()) {
        case -508378822:
            if (var10000.equals("clone()Ljava/lang/Object;")) {
                return CGLIB$clone$4$Proxy;
            }
            break;
        case 539325408:
            if (var10000.equals("execute()V")) {
                return CGLIB$execute$0$Proxy;
            }
            break;
        case 1826985398:
            if (var10000.equals("equals(Ljava/lang/Object;)Z")) {
                return CGLIB$equals$1$Proxy;
            }
            break;
        case 1913648695:
            if (var10000.equals("toString()Ljava/lang/String;")) {
                return CGLIB$toString$2$Proxy;
            }
            break;
        case 1984935277:
            if (var10000.equals("hashCode()I")) {
                return CGLIB$hashCode$3$Proxy;
            }
        }

        return null;
    }

    public Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0() {
        CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
    }

    public static void CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(Callback[] var0) {
        CGLIB$THREAD_CALLBACKS.set(var0);
    }

    public static void CGLIB$SET_STATIC_CALLBACKS(Callback[] var0) {
        CGLIB$STATIC_CALLBACKS = var0;
    }

    private static final void CGLIB$BIND_CALLBACKS(Object var0) {
        Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0 var1 = (Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0)var0;
        if (!var1.CGLIB$BOUND) {
            var1.CGLIB$BOUND = true;
            Object var10000 = CGLIB$THREAD_CALLBACKS.get();
            if (var10000 == null) {
                var10000 = CGLIB$STATIC_CALLBACKS;
                if (var10000 == null) {
                    return;
                }
            }

            var1.CGLIB$CALLBACK_0 = (MethodInterceptor)((Callback[])var10000)[0];
        }

    }

    public Object newInstance(Callback[] var1) {
        CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(var1);
        Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0 var10000 = new Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0();
        CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS((Callback[])null);
        return var10000;
    }

    public Object newInstance(Callback var1) {
        CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(new Callback[]{var1});
        Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0 var10000 = new Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0();
        CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS((Callback[])null);
        return var10000;
    }

    public Object newInstance(Class[] var1, Object[] var2, Callback[] var3) {
        CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS(var3);
        Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0 var10000 = new Target$$EnhancerByCGLIB$$e7b1b1b0;
        switch(var1.length) {
        case 0:
            var10000.();
            CGLIB$SET_THREAD_CALLBACKS((Callback[])null);
            return var10000;
        default:
            throw new IllegalArgumentException("Constructor not found");
        }
    }

    public Callback getCallback(int var1) {
        CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
        MethodInterceptor var10000;
        switch(var1) {
        case 0:
            var10000 = this.CGLIB$CALLBACK_0;
            break;
        default:
            var10000 = null;
        }

        return var10000;
    }

    public void setCallback(int var1, Callback var2) {
        switch(var1) {
        case 0:
            this.CGLIB$CALLBACK_0 = (MethodInterceptor)var2;
        default:
        }
    }

    public Callback[] getCallbacks() {
        CGLIB$BIND_CALLBACKS(this);
        return new Callback[]{this.CGLIB$CALLBACK_0};
    }

    public void setCallbacks(Callback[] var1) {
        this.CGLIB$CALLBACK_0 = (MethodInterceptor)var1[0];
    }

    static {
        CGLIB$STATICHOOK1();
    }
}

從代理對象反編譯源碼可以知道,代理對象繼承于 Target,攔截器調用 intercept () 方法,intercept () 方法由自定義 CGLibProxy 實現,所以,最后調用 CGLibProxy 中的 intercept () 方法,從而完成了由代理對象訪問到目標對象的動態代理實現。

1.2.3、jdk 代理和 cglib 代理的總結

JDK 動態代理:

.需要目標類實現接口

.生成的代理類是與目標類平級,實現了共同的接口

.使用反射的方式進行最終方法的調用,性能較低

CGLIB 動態代理:

.不要求目標類實現接口

.生成的代理類是目標類的子類

.final 方法不會出現在代理類中

.使用空間換時間的思想對最終的方法調用進行了優化,提升了運行時性能。

看到這里,大佬們此時是不是心里會產生個疑問:你的標題不是 asm 與 cglib 嗎,前面說了這么多 cglib 代理和 jdk 代理,和 asm 有關系嗎?哈哈,其實雖然我們沒有再前面的內容中介紹 asm 的相關知識,但是其實字里行間都透漏著 asm,整體總結一句就是CGLIB 包的底層是通過使用一個小而快的字節碼處理框架 ASM,來轉換字節碼并生成新的類。

二、深入 ASM

2.1、簡介

ASM 是一個 Java字節碼操控框架。它能被用來動態生成類或者增強既有類的功能。ASM 可以直接產生二進制 class 文件,也可以在類被加載入 Java 虛擬機之前動態改變類行為。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據來解析類中的所有元素:類名稱、方法、屬性以及 Java 字節碼(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,甚至能夠根據用戶要求生成新類。 與 BCEL 和 SERL 不同,ASM 提供了更為現代的編程模型。對于 ASM 來說,Java class 被描述為一棵樹;使用 “Visitor” 模式遍歷整個二進制結構;事件驅動的處理方式使得用戶只需要關注于對其編程有意義的部分,而不必了解 Java 類文件格式的所有細節:ASM 框架提供了默認的 "response taker" 處理這一切。

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流程圖

2.2、核心 api 介紹

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碼文件。 ③ ClassAdapter: 該類也實現了 ClassVisitor 接口,它將對它的方法調用委托給另一個 ClassVisitor 對象。 下面會列舉每個核心類的幾個核心 api 供大家參考,后面如果想了解更多的內容,可以直接查看 asm 的官方文檔。

2.2.1、ClassReader

構造方法 作用:獲取 Class 文件,輸入源很多種,包括字節流,IO 流或者直接加載 Class。 示例:public ClassReader(final InputStream inputStream) accept 方法 作用:解析字節碼中常量池之后的所有元素 示例:public void accept(final ClassVisitor classVisitor, final int parsingOptions) 重要參數解析:parsingOptions(用于跳過讀取字節碼時的一些信息選項,有以下四種選擇可以選擇)

SKIP_CODE 表示跳過代碼掃描,如果你只需要只是類的結構,就可以使用這個。
SKIP_DEBUG 跳過調試信息,ClassReader 不會去訪問調試信息。如果設置了這個標志,這些屬性既不會被解析也不會被訪問 (例如 ClassVisitor.visitSource,MethodVisitor.visitLocalVariable, MethodVisitor.visitLineNumber MethodVisitor.visitParameter)。這個會比較常用,當你不需要上面這些方法時候。
SKIP_FRAMES 跳過堆棧映射幀。如果設置了這個標志,這些屬性既不會被解析也不會被訪問(例如:MethodVisitor.visitFrame). 這個標志當 ClassWriter.COMPUTE_FRAME 選項被使用時,它會避免訪問將被忽略并從頭重新計算的幀。
EXPAND_FRAMES 用來展開堆棧映射幀的標志,會降低性能。

2.2.2、ClassWriter

構造方法 作用:用來定義類的屬性 示例:public ClassWriter(final int flags) 重要參數解析:

flag == 0 自己計算棧幀和局部變量以及操作數堆棧的大小 ,也就是你要自己調用 visitmax 和 visitFrame 方法。
flag ==ClassWriter. COMPUTE_MAXS 局部變量和操作數堆棧部分的大小會為你計算,還需要調用 visitFrame 方法設置棧幀。
flag ==ClassWriter.COMPUTE_FRAMES 所有的內容都是自動計算的。你不必調用 visitFrame 和 visitmax

visit 方法 作用:用來定義類的屬性 示例:public final void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces) 重要參數解析:

version Java 版本號,例如V1_8代表Java 8
access Class 訪問權限,一般默認都是ACC_PUBLIC | ACC_SUPER
name Class 文件名,例如:asm/User,包名加類名
signature 類的簽名,除非你是泛型類或者實現泛型接口,一般默認 null。
superName 繼承的類,很明顯所有類默認繼承 Object。例如:java/lang/Object ,如果是繼承自己寫的類 Animal,那就是 asm/Animal
interfaces 實現的接口,例如實現自己寫的接口IPrint,那就是new String[]{"asm/IPrint"}

visitMethod 方法 作用:用來定義類的方法 示例:public final MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) 重要參數解析:

access 方法的訪問權限,也就是 public,private 等
name 方法名:在 Class 中,有兩個特殊方法名。 和 < clinit>,其他的方法都是正常對應 Java 方法名。 代表的是類的實例構造方法初始化,也就是 new 一個類時,肯定會調用的方法。 代表的類的初始化方法,不同于 < init>,它不是顯示調用的。因為 Java 虛擬機會自動調用 < clinit>,并且保證在子類的 < clinit > 前調用父類的 < clinit>。也就是說,Java 虛擬機中,第一個被執行 < clinit > 方法的肯定是 java.lang.Object。注意: 和 < clinit > 執行的時機不一樣, 的時機早于 < init>, 是在類被加載階段的初始化過程中調用 < clinit > 方法,而 < init > 方法的調用是在 new 一個類的實例的時候。
descriptor 方法的描述符,就是字節碼對代碼中方法的形參和返回值的一個描述。其實就是一個一一對應的模板
signature 方法簽名,除非方法的參數、返回類型和異常使用了泛型,否則一般為 null。
exceptions 方法上的異常

visitField 方法

作用:用來定義一個變量

示例:public final FieldVisitor visitField(int access, String name, String descriptor, String signature, Object value)

重要參數解析:

access 變量的訪問權限,,也就是 public,private 等
name 變量名
descriptor 變量的描述符
signature 變量的簽名,如果沒有使用泛型則為 null
value 變量的初始值。這個字段僅作用于被 final 修飾的字段,或者接口中聲明的變量。其他默認為 null,變量的賦值是通過MethodVisitor的visitFieldInsn 方法。

visitEnd 方法 作用:用來通知 Class 已經使用完 示例:public final void visitEnd() toByteArray 方法 作用:返回一個字節數組 示例:public byte[] toByteArray()

2.2.3、ClassVisiter

看名字就能看出來,這是一個對 Class 文件進行觀察(掃描)的工具類。因為它是一個抽象類,所以我們只能對其進行繼承重寫。并且 ClassVisitor 所有的調用都是由 ClassReader 來進行回調,就是我們前面 accept 方法。而這個方法里,執行了對 ClassVisitor 源碼掃描的回調。如下圖:

a9274d18-7f92-11ed-8abf-dac502259ad0.png??

構造方法 示例:protected ClassVisitor(final int api, final ClassVisitor classVisitor) 參數解釋: api:代表是 ASM API 的版本 ,默認填最新(ASM9)即可。編寫代碼和代碼讀取的版本號最好保持一致,不然可能會有一些兼容性的錯誤。 由于 ClassVisitor 所有的調用都是由 ClassReader 來進行回調,所以其他 api 咱們不做過多介紹。

2.3、ASM 實踐

上面給大家介紹了 asm 的 api,還有一些其他的 api 例如MethodVisitor、FieldVisitor 等就不過多介紹了,還是那句話,想深入了解,就看一下官方文檔。但是光說不練假把式,接下來我們就對 asm 做一番實踐,由此來體會他的功能之強大。

2.3.1、引入 jar

    
    org.ow2.asm    
    asm    
    9.4

2.3.2、生成類

我們自定義生成一個 People 的類

package com.test.excel.asm;

import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.FieldVisitor;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;

import java.io.FileOutputStream;

import static jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassWriter.COMPUTE_FRAMES;
import static jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassWriter.COMPUTE_MAXS;
import static jdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes.*;

/**
 * 文件描述
 *
 * @author dzl
 * @date 2022-11-27 18:49
 */
public class AsmTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        testCreateAClass();
    }
    public static void testCreateAClass()throws Exception{
        //新建一個類生成器,COMPUTE_FRAMES,COMPUTE_MAXS這2個參數能夠讓asm自動更新操作數棧
        ClassWriter cw = new ClassWriter(COMPUTE_FRAMES|COMPUTE_MAXS);
        //生成一個public的類,類路徑是com.study.Human
        cw.visit(V1_8, ACC_PUBLIC,"com/test/excel/asm/People",null,"java/lang/Object",null);
        //生成默認的構造方法:public People()
        MethodVisitor mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC,"","()V",null,null);
        mv.visitVarInsn(ALOAD,0);
        mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL,"java/lang/Object","","()V",false);
        mv.visitInsn(RETURN);
        mv.visitMaxs(0,0);//更新操作數棧
        mv.visitEnd();//一定要有visitEnd

        //生成成員變量
        //1.生成String類型的成員變量:private String name;
        FieldVisitor fv= cw.visitField(ACC_PRIVATE,"name","Ljava/lang/String;",null,null);
        fv.visitEnd();//不要忘記end
        //2.生成Long類型成員:private long age
        fv=cw.visitField(ACC_PRIVATE,"age","J",null,null);
        fv.visitEnd();

        //3.生成Int類型成員:protected int no
        fv=cw.visitField(ACC_PROTECTED,"no","I",null,null);
        fv.visitEnd();

        //4.生成靜態成員變量:public static long score
        fv=cw.visitField(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC,"score","J",null,null);

        //5.生成常量:public static final String real_name = "Sand哥"
        fv=cw.visitField(ACC_PUBLIC+ACC_STATIC+ACC_FINAL,"real_name","Ljava/lang/String;",null,"Sand哥");
        fv.visitEnd();

        //6.生成成員方法greet
        mv=cw.visitMethod(ACC_PUBLIC,"greet","(Ljava/lang/String;)I",null,null);
        mv.visitCode();
        mv.visitIntInsn(ALOAD,0);
        mv.visitIntInsn(ALOAD,1);

        //6.1 調用靜態方法 System.out.println("Hello");
        mv.visitFieldInsn(GETSTATIC,"java/lang/System","out","Ljava/io/PrintStream;");
//        mv.visitLdcInsn("Hello");//加載字符常量
        mv.visitIntInsn(ALOAD,1);//加載形參
        mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL,"java/io/PrintStream","println","(Ljava/lang/String;)V",false);//打印形參
        //獲取類的byte數組
        byte[] classByteData=cw.toByteArray();
        //把類數據寫入到class文件,這樣你就可以把這個類文件打包供其他的人使用
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(AsmTest.class.getResource("/com/test/excel/asm/").getPath() + "People.class");
        out.write(classByteData);
        out.close();
    }
}

運行結果:

? a97e9fdc-7f92-11ed-8abf-dac502259ad0.png

2.3.3、修改已存在的類

假如我們現在有如下類,我們用 asm 做如下幾個修改:1. 增加了一個 phone 字段 2. 刪除 testA 方法 3. 將 testC 方法改成 protected 4. 新增一個 getPhone 方法。

/**
 * 文件描述
 *
 * @author dzl
 * @date 2022-11-27 19:14
 */
public class ModifyFunction {

    private int a;

    public void testA(){
        System.out.println("I am A");
    }

    public void testB(){
        System.err.println("===>I am B");
    }

    public int testC(){
        return a;
    }
}

利用 asm 修改該類

package com.test.excel.asm;

import org.objectweb.asm.*;

import java.io.FileOutputStream;

import static jdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes.*;
import static org.objectweb.asm.Opcodes.ASM9;

/**
 * 文件描述
 *
 * @author dzl
 * @date 2022-11-27 18:49
 */
public class AsmTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        testModifyCalss();
    }
    private static void testModifyCalss()throws Exception{
        ClassReader cr = new ClassReader("com.test.excel.asm.ModifyFunction");
        final ClassWriter cw=new ClassWriter(cr,0);
//        cr.accept(cw, 0);//可以直接接受一個writer,實現復制
        cr.accept(new ClassVisitor(ASM9,cw) {//接受一個帶classWriter的visitor,實現定制化方法拷貝或者屬性刪除字段
            @Override
            public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
                System.out.println("visit method:"+name+"====> "+descriptor);

                if("testA".equals(name)){//拷貝的過程中刪除一個方法
                    return null;
                }

                if("testC".equals(name)){//將testC public方法變成protect
                    access=ACC_PROTECTED;
                }
                return super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
            }

            @Override
            public void visitEnd() {
                //特別注意的是:要為類增加屬性和方法,放到visitEnd中,避免破壞之前已經排列好的類結構,在結尾添加新結構
                //增加一個字段(注意不能重復),注意最后都要visitEnd
                FieldVisitor fv = cv.visitField(ACC_PUBLIC, "phone", "Ljava/lang/String;", null, null);
                fv.visitEnd();//不能缺少visitEnd
                //增加一個方法
                MethodVisitor mv=cv.visitMethod(ACC_PUBLIC,"getPhone","()Ljava/lang/String;",null,null);
                mv.visitCode();
                mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
                mv.visitFieldInsn(GETFIELD,"com/test/excel/asm/ModifyFunction","phone","Ljava/lang/String;");
                mv.visitInsn(IRETURN);
                mv.visitMaxs(1, 1);
                mv.visitEnd();//不能缺少visitEnd
                super.visitEnd();//注意原本的visiEnd不能少
            }
        },0);
        //指定新生成的class路徑的生成位置,這個路徑你可以隨便指定
        FileOutputStream out = new FileOutputStream(AsmTest.class.getResource("/com/test/excel/asm/").getPath() + "ModifyFunction.class");
        out.write(cw.toByteArray());
        out.close();
    }
}
運行結果:

a9b013c8-7f92-11ed-8abf-dac502259ad0.png?

2.3.4、實現方法注入

實現方法注入類似于我們的 aop 功能,本篇就不做過多介紹了,感興趣的大佬可以參考上一篇文章的 demo。

三、總結

每次寫到這里,心里都感覺如釋重負了一下,因為正文總算是寫完了。寫本文時查了很多資料,看了很多文章,再寫分享的同時,自身也學到了很多東西。同時,如果文章中有不足或者描述不準確的內容,希望及時批評指正,萬分感謝。

審核編輯:湯梓紅

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:淺談字節碼增強技術系列2-Asm與Cglib

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