关于java字节码框架ASM的进修-

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， null， new Integer（-1））.visitEnd（）;

27         cw.visitField（Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC，

28                 EQUAL， I， null， new Integer（0））.visitEnd（）;

29         cw.visitField（Opcodes.ACC_PUBLIC+Opcodes.ACC_FINAL+Opcodes.ACC_STATIC，

30                 GREATER， I， null， new 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， null， null）.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， null， null）;

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》

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