Java字节码增强技术

时间：2023-03-09 00:10:27
Java字节码增强技术

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：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。

参考代码：

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;

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();

    }

}

Javassist

Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。

它已加入了开放源代码JBoss应用服务器项目，通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态"AOP"框架。

主页：http://www.javassist.org/

参考代码：

import javassist.*;

public class CreatePerson {

    public static void createPseson() throws Exception {

        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();

        // 1. 创建一个空类

        CtClass cc = pool.makeClass("com.test.javassist.Person");

        // 2. 新增一个字段 private String name;

        // 字段名为name

        CtField param = new CtField(pool.get("java.lang.String"), "name", cc);

        // 访问级别是 private

        param.setModifiers(Modifier.PRIVATE);

        // 初始值是 "xiaoming"

        cc.addField(param, CtField.Initializer.constant("xiaoming"));

        // 3. 生成 getter、setter 方法

        cc.addMethod(CtNewMethod.setter("setName", param));

        cc.addMethod(CtNewMethod.getter("getName", param));

        // 4. 添加无参的构造函数

        CtConstructor cons = new CtConstructor(new CtClass[]{}, cc);

        cons.setBody("{name = \"xiaohong\";}");

        cc.addConstructor(cons);

        // 5. 添加有参的构造函数

        cons = new CtConstructor(new CtClass[]{pool.get("java.lang.String")}, cc);

        // $0=this / $1,$2,$3... 代表方法参数

        cons.setBody("{$0.name = $1;}");

        cc.addConstructor(cons);

        // 6. 创建一个名为printName方法，无参数，无返回值，输出name值

        CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, "printName", new CtClass[]{}, cc);

        ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);

        ctMethod.setBody("{System.out.println(name);}");

        cc.addMethod(ctMethod);

        //这里会将这个创建的类对象编译为.class文件

        cc.writeFile("/Users/yangyue/workspace/springboot-learn/java-agent/src/main/java/");

    }

    public static void main(String[] args) {

        try {

            createPseson();

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

Byte Buddy

Byte Buddy是一个代码生成和操作库，用于在Java应用程序运行时创建和修改Java类，而无需编译器的帮助。
除了Java类库附带的代码生成实用程序外，Byte Buddy还允许创建任意类，并且不限于实现用于创建运行时代理的接口。
此外，Byte Buddy提供了一种方便的API，可以使用Java代理或在构建过程中手动更改类。

主页：https://bytebuddy.net/#/

参考代码：

Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()

  .subclass(Object.class)

  .method(ElementMatchers.named("toString"))

  .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))

  .make()

  .load(getClass().getClassLoader())

  .getLoaded();

assertThat(dynamicType.newInstance().toString(), is("Hello World!"));

JVM-SANDBOX

JVM沙箱容器，一种JVM的非侵入式运行期AOP解决方案：

  1. 动态增强类你所指定的类，获取你想要的参数和行信息甚至改变方法执行。
  2. 动态可插拔容器框架。

主页：https://github.com/alibaba/jvm-sandbox

参考：

https://www.jianshu.com/p/b72f66da679f

https://tech.meituan.com/2019/09/05/java-bytecode-enhancement.html

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