關於java位元組碼框架ASM的學習
原文:http://www.cnblogs.com/liuling/archive/2013/05/25/asm.html
一、什麼是ASM
ASM是一個java位元組碼操縱框架,它能被用來動態生成類或者增強既有類的功能。ASM 可以直接產生二進位制 class 檔案,也可以在類被載入入 Java 虛擬機器之前動態改變類行為。Java class 被儲存在嚴格格式定義的 .class檔案裡,這些類檔案擁有足夠的元資料來解析類中的所有元素:類名稱、方法、屬性以及 Java 位元組碼(指令)。ASM從類檔案中讀入資訊後,能夠改變類行為,分析類資訊,甚至能夠根據使用者要求生成新類。
使用ASM框架需要匯入asm的jar包,下載連結:
二、如何使用ASM
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位元組碼檔案。
② ClassWriter:該類用來重新構建編譯後的類,比如說修改類名、屬性以及方法,甚至可以生成新的類的位元組碼檔案。
③ ClassAdapter:該類也實現了ClassVisitor介面,它將對它的方法呼叫委託給另一個ClassVisitor物件。
示例1.通過asm生成類的位元組碼
生成一個類的位元組碼檔案只需要用到ClassWriter類即可,生成Comparable.class後用javap指令對其進行反編譯:javap -c Comparable.class >test.txt ,編譯後的結果如下: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; /** * 通過asm生成類的位元組碼 * @author Administrator * */ public class GeneratorClass { public static void main(String[] args) throws IOException { //生成一個類只需要ClassWriter元件即可 ClassWriter cw = new ClassWriter(0); //通過visit方法確定類的頭部資訊 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"}); //定義類的屬性 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(); //定義類的方法 cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT, "compareTo", "(Ljava/lang/Object;)I", null, null).visitEnd(); cw.visitEnd(); //使cw類已經完成 //將cw轉換成位元組陣列寫到檔案裡面去 byte[] data = cw.toByteArray(); File file = new File("D://Comparable.class"); FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file); fout.write(data); fout.close(); } }
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:一個編譯後的java類不包含package和import段,因此在class檔案中所有的型別都使用的是全路徑。
示例2.修改類的位元組碼檔案
package com.asm5;
public class C {
public void m() throws InterruptedException{
Thread.sleep(100);
}
}
將C.java類的內容改為如下:package com.asm5;
public class C {
public static long timer;
public void m() throws InterruptedException{
timer -= System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(100);
timer += System.currentTimeMillis();
}
}
為了弄清楚ASM是如何實現的,我們先編譯這兩個類,然後比對它們的TraceClassVisitor的輸出,我們可以發現如下的不同(粗體表示)
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
通過比對上面的指令,我們可以發現必須在m()方法的最前面增加四條指令,在RETURN指令前也增加四條指令,同時這四條必須位於xRETURN和ATHROW之前,因為這些指令都會結束方法的執行。
具體程式碼如下:
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){
//為方法新增計時功能
mv = new AddTimeMethodAdapter(mv);
}
return mv;
}
@Override
public void visitEnd() {
//新增欄位
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);
//使給定的訪問者訪問Java類的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();
}
}
}
下面是一個測試類: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));
}
}
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