关于java字节码框架ASM的进修

    添加时间:2013-5-25 点击量:

      一、什么是ASM


      ASM是一个java字节码把持框架,它能被用来动态生成类或者加强既有类的功能。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动。Java class 被存储在严格格局定义的 .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、办法、属性以及 Java 字节码(指令)。ASM从类文件中读入信息后,可以或许改变类行动,解析类信息,甚至可以或许按照用户请求生成新类。


      应用ASM框架须要导入asm的jar包,链接:asm-3.2.jar。


      二、如何应用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:该类用来从头构建编译后的类,比如说批改类名、属性以及办法,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,它将对它的办法调用委托给另一个ClassVisitor对象。


      示例1.经由过程asm生成类的字节码



     1 package com.asm3;
    
    2
    3 import java.io.File;
    4 import java.io.FileNotFoundException;
    5 import java.io.FileOutputStream;
    6 import java.io.IOException;
    7
    8 import org.objectweb.asm.ClassWriter;
    9 import org.objectweb.asm.Opcodes;
    10
    11 /
    12 经由过程asm生成类的字节码
    13 @author Administrator
    14
    15 /
    16 public class GeneratorClass {
    17
    18 public static void main(String[] args) throws IOException {
    19 //生成一个类只须要ClassWriter组件即可
    20 ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
    21 //经由过程visit办法断定类的头部信息
    22 cw.visit(Opcodes.V1_5, Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT+Opcodes.ACC_INTERFACE,
    23 com/asm3/Comparable, null, java/lang/Object, new String[]{com/asm3/Mesurable});
    24 //定义类的属性
    25 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
    26 LESS, I, nullnew Integer(-1)).visitEnd();
    27 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
    28 EQUAL, I, nullnew Integer(0)).visitEnd();
    29 cw.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC,
    30 GREATER, I, nullnew Integer(1)).visitEnd();
    31 //定义类的办法
    32 cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_ABSTRACT, compareTo
    33 (Ljava/lang/Object;)I, nullnull).visitEnd();
    34 cw.visitEnd(); //使cw类已经完成
    35 //将cw转换成字节数组写到文件里面去
    36 byte[] data = cw.toByteArray();
    37 File file = new File(D://Comparable.class);
    38 FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
    39 fout.write(data);
    40 fout.close();
    41 }
    42 }


      生成一个类的字节码文件只须要用到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  ,编译后的成果如下:



    1 public interface com.asm3.Comparable extends com.asm3.Mesurable {
    
    2 public static final int LESS;
    3
    4 public static final int EQUAL;
    5
    6 public static final int GREATER;
    7
    8 public abstract int compareTo(java.lang.Object);
    9 }


      注:一个编译后的java类不包含package和import段,是以在class文件中所有的类型都应用的是全路径。


      示例2.批改类的字节码文件


    C.java



    1 package com.asm5;
    
    2
    3 public class C {
    4 public void m() throws InterruptedException{
    5 Thread.sleep(100);
    6 }
    7 }


    将C.java类的内容改为如下:



     1 package com.asm5;
    
    2
    3 public class C {
    4 public static long timer;
    5 public void m() throws InterruptedException{
    6 timer -= System.currentTimeMillis();
    7 Thread.sleep(100);
    8 timer += System.currentTimeMillis();
    9 }
    10 }


      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,我们可以发明如下的不合(粗体默示)


    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


      经由过程比对上方的指令,我们可以发明必须在m()办法的最前面增长四条指令,在RETURN指令前也增长四条指令,同时这四条必须位于xRETURN和ATHROW之前,因为这些指令都邑停止办法的履行。


    具体代码如下:


    AddTimeClassAdapter.java



     1 package com.asm5;
    
    2
    3 import org.objectweb.asm.ClassAdapter;
    4 import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
    5 import org.objectweb.asm.FieldVisitor;
    6 import org.objectweb.asm.MethodAdapter;
    7 import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
    8 import org.objectweb.asm.Opcodes;
    9
    10 public class AddTimeClassAdapter extends ClassAdapter {
    11 private String owner;
    12 private boolean isInterface;
    13 public AddTimeClassAdapter(ClassVisitor cv) {
    14 super(cv);
    15 }
    16 @Override
    17 public void visit(int version, int access, String name, String signature,
    18 String superName, String[] interfaces) {
    19 cv.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);
    20 owner = name;
    21 isInterface = (access & Opcodes.ACC_INTERFACE) != 0;
    22 }
    23 @Override
    24 public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc,
    25 String signature, String[] exceptions) {
    26 MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
    27 if(!name.equals(<init>) && !isInterface && mv!=null){
    28 //为办法添加计时功能
    29 mv = new AddTimeMethodAdapter(mv);
    30 }
    31 return mv;
    32 }
    33 @Override
    34 public void visitEnd() {
    35 //添加字段
    36 if(!isInterface){
    37 FieldVisitor fv = cv.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_STATIC, timer, J, nullnull);
    38 if(fv!=null){
    39 fv.visitEnd();
    40 }
    41 }
    42 cv.visitEnd();
    43 }
    44
    45 class AddTimeMethodAdapter extends MethodAdapter{
    46 public AddTimeMethodAdapter(MethodVisitor mv) {
    47 super(mv);
    48 }
    49 @Override
    50 public void visitCode() {
    51 mv.visitCode();
    52 mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, owner, timer, J);
    53 mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, java/lang/System, currentTimeMillis, ()J);
    54 mv.visitInsn(Opcodes.LSUB);
    55 mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, owner, timer, J);
    56 }
    57 @Override
    58 public void visitInsn(int opcode) {
    59 if((opcode>=Opcodes.IRETURN && opcode<=Opcodes.RETURN) || opcode==Opcodes.ATHROW){
    60 mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, owner, timer, J);
    61 mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, java/lang/System, currentTimeMillis, ()J);
    62 mv.visitInsn(Opcodes.LADD);
    63 mv.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, owner, timer, J);
    64 }
    65 mv.visitInsn(opcode);
    66 }
    67 @Override
    68 public void visitMaxs(int maxStack, int maxLocal) {
    69 mv.visitMaxs(maxStack+4, maxLocal);
    70 }
    71 }
    72
    73 }


    Generator.java



     1 package com.asm5;
    
    2
    3 import java.io.File;
    4 import java.io.FileNotFoundException;
    5 import java.io.FileOutputStream;
    6 import java.io.IOException;
    7
    8 import org.objectweb.asm.ClassAdapter;
    9 import org.objectweb.asm.ClassReader;
    10 import org.objectweb.asm.ClassWriter;
    11
    12
    13
    14 public class Generator {
    15
    16 public static void main(String[] args){
    17 try {
    18 ClassReader cr = new ClassReader(com/asm5/C);
    19 ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
    20 ClassAdapter classAdapter = new AddTimeClassAdapter(cw);
    21 //使给定的接见者接见Java类的ClassReader
    22 cr.accept(classAdapter, ClassReader.SKIP_DEBUG);
    23 byte[] data = cw.toByteArray();
    24 File file = new File(System.getProperty(user.dir) + \\WebRoot\\WEB-INF\\classes\\com\\asm5\\C.class);
    25 FileOutputStream fout = new FileOutputStream(file);
    26 fout.write(data);
    27 fout.close();
    28 System.out.println(success!);
    29 } catch (FileNotFoundException e) {
    30 e.printStackTrace();
    31 } catch (IOException e) {
    32 e.printStackTrace();
    33 }
    34 }
    35
    36 }


    下面是一个测试类:



     1 package com.asm5;
    
    2
    3 public class Test {
    4 public static void main(String[] args) throws InterruptedException, NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
    5 C c = new C();
    6 c.m();
    7 Class cc = c.getClass();
    8 System.out.println(cc.getField(timer).get(c));
    9 }
    10 }


    输出成果为:100


    未完待续.......

    文艺不是炫耀,不是花哨空洞的文字堆砌,不是一张又一张的逆光照片,不是将旅行的意义转化为名牌包和明信片的物质展示;很多时候它甚至完全不美——它嘶吼、扭曲,它会痛苦地抽搐,它常常无言地沉默。——艾小柯《文艺是一种信仰》
    分享到: