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 class 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("<init>") && !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.ClassReader;
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。

(0)

相关推荐

  • java 中如何获取字节码文件的相关内容

    java 中如何获取字节码文件的相关内容 反射机制是指在运行状态中,对任意一个类(class文件),都能知道这个类的所有属性和方法:对任意一个对象,都能调用这个对象的方法和属性.这种动态的获取信息和动态的调用对象的方法的功能称为--Java语言的反射机制. 简单点说,动态的获取类中的信息,这就是Java的反射机制. 在Java的反射机制中,我们可以通过配置文件信息,然后通过类名来获取类中包含的详细信息,如构造函数.成员变量和成员函数等.在接下来,作者将分别演示如何通过类名来获取类中包含的信息.

  • Java字节码指令集的使用详细

    Java虚拟机指令由一个字节长度的.代表某种特定含义的操作码(Opcode)以及其后的零个至多个代表此操作参数的操作数构成.虚拟机中许多指令并不包含操作数,只有一个操作码.若忽略异常,JVM解释器使用一下为代码即可有效工作. 复制代码 代码如下: do{    自动计算PC寄存器以及从PC寄存器的位置取出操作码    if(存在操作数) 取出操作数;    执行操作码所定义的操作;}while(处理下一次循环) 操作数的数量以及长度,取决于操作码,若一个操作数长度超过了一个字节,将会以Big-E

  • 通过java字节码分析学习对象初始化顺序

    复制代码 代码如下: mockery.checking(new Expectations() { {               one(new Object()).toString();               will(returnValue(""));           }       }); 下面写一个写一个简单的类演示这个例子 复制代码 代码如下: public class Test { int i = 1;    {        int j = 1;       

  • Java 将字符串动态生成字节码的实现方法

    可以生成可执行的class文件 直接上能执行代码: 复制代码 代码如下: public class Test { /**  * @param args  */@SuppressWarnings("static-access")public static void main(String[] args) {  try {   new Test().calculate("234 - ( 1 + 45 * 4 ) / 5");  } catch (Exception e)

  • java 获取字节码文件的几种方法总结

    java 获取字节码文件的几种方法总结 在本文中,以Person类为例,将分别演示获取该类字节码文件的三种方式, 其具体思想及代码如下所示: public class Person { private int age; private String name; public Person() { System.out.println("person run"); } public Person(String name, int age) { this.age = age; this.n

  • java字节码框架ASM操作字节码的方法浅析

    之前我们已经对ASM进行的详细的介绍,需要的朋友们可以点击这里:java字节码框架ASM的深入学习 JVM的类型签名对照表 Type Signature Java Type Z boolean B byte C char S short I int J long F float D double L fully-qualified-class ;fully-qualified-class [ type type[] ( arg-types ) ret-type method type 比如,ja

  • 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:

  • IDEA神器一键查看Java字节码及其他类信息插件

    开始推荐 IDEA 字节码查看神器之前,先来回顾一下 Java 字节码是啥. 何为 Java 字节码? Java 虚拟机(JVM)是运行 Java 字节码的虚拟机.JVM 有针对不同系统的特定实现(Windows,Linux,macOS),目的是使用相同的字节码,它们都会给出相同的结果. 什么是字节码?采用字节码的好处是什么? 在 Java 中,JVM 可以理解的代码就叫做字节码的文件),它不面向任何特定的处理器,只面向虚拟机.Java 语言通过字节码的方式,在一定程度上解决了传统解释型语言执行

  • Java字节码增强技术知识点详解

    简单介绍下几种java字节码增强技术. ASM ASM是一个Java字节码操控框架,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.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. 主页:https://asm.ow2.io/index.html 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:

  • Java字节码的增强技术

    目录 Java字节码的增强技术 一.简单介绍下几种java字节码增强技术 1.ASM 2.Javassist 3.Byte Buddy 4.JVM-SANDBOX Java字节码的增强技术 一.简单介绍下几种java字节码增强技术 1.ASM ASM是一个Java字节码操控框架,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.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. AS

  • Javassist如何操作Java 字节码

    一.开篇 说起 AOP 小伙伴们肯定很熟悉,无论是 JDK 动态代理或者是 CGLIB 等,其底层都是通过操作 Java 字节码来实现代理.常用的一些操作字节码的技术有 ASM.AspectJ.Javassist 等. ASM 其设计和实现是尽可能小而且快,更专注于性能.它在指令的层面来操作,所以使用它需要对 JVM 的指令有所了解,门槛较高,CGLIB 就使用了 ASM 技术. AspectJ 扩展了 Java 语言,定义了一系列 AOP 语法,在 JVM 中运行需要使用特定的编译器生成遵守

  • 学会Java字节码指令,成为技术大佬

    目录 01.加载与存储指令 1)将局部变量表中的变量压入操作数栈中 2)将常量池中的常量压入操作数栈中 3)将栈顶的数据出栈并装入局部变量表中 02.算术指令 1)创建指令 2)字段访问指令 1)比较指令 2)条件跳转指令 3)比较条件转指令 4)多条件分支跳转指令 5)无条件跳转指令 Java 官方的虚拟机 Hotspot 是基于栈的,而不是基于寄存器的. 基于栈的优点是可移植性更好.指令更短.实现起来简单,但不能随机访问栈中的元素,完成相同功能所需要的指令数也比寄存器的要多,需要频繁的入栈和

  • Java字节码中jvm实例用法

    要想使Java运行,我们可以设计一个面向Java语言特性的虚拟机,并通过编译器将Java程序转换为它可以识别的指令序列,也称为Java字节码.由于Java字节码指令的操作码被固定为一个字节,所以它的名字就这样命名了.本篇要带来的是Java字节码中jvm的使用,主要分为两个操作视角,一起来看看具体内容吧. 1.虚拟机视角 在执行Java代码时,首先需要将编译后的class文件装入Java虚拟机.装入的Java类将存储在方法区(MethodArea)中.虚拟机会在实际运行时执行方法区内的代码.Jav

  • 值得收藏!教你如何在IDEA中快速查看Java字节码

    一.javap的参数 -help  --help  -?        输出此用法消息   -version                 版本信息   -v  -verbose             输出附加信息   -l                       输出行号和本地变量表   -public                  仅显示公共类和成员   -protected               显示受保护的/公共类和成员   -package              

随机推荐