詳解Java字節碼編程之非常好用的javassist
Javassist是可以動態編輯Java字節碼的類庫。它可以在Java程序運行時定義一個新的類，并加載到JVM中；還可以在JVM加載時修改一個類文件。Javassist使用戶不必關心字節碼相關的規范也是可以編輯類文件的。
（二）Javassist核心API在Javassist中每個需要編輯的class都對應一個CtCLass實例，CtClass的含義是編譯時的類（compile time class），這些類會存儲在Class Pool中（Class poll是一個存儲CtClass對象的容器）。CtClass中的CtField和CtMethod分別對應Java中的字段和方法。通過CtClass對象即可對類新增字段和修改方法等操作了。
為了減少演示的復雜度，示例以及之后的操作，都在Maven項目下進行，因為我們可以直接引入依賴就可以達到我們導包的目的，很方便，不用再去下載jar包，然后自己手動導入了。
1、創建一個maven項目
如果你使用的是IDEA，可以像我一樣；如果是其他工具，可以自行百度，或者按照自己的經驗來創建即可。
2、創建一個測試類，代碼如下：
package com.ssdmbbl.javassist;import javassist.*;import java.io.IOException;/** * @author zhenghui * @description: Javassist使用演示測試 * @date 2021/4/6 6:38 下午 */public class JavassistTest { public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, IOException {ClassPool cp = ClassPool.getDefault();CtClass ctClass = cp.makeClass('com.ssdmbbl.javassist.Hello');ctClass.writeFile('./'); }}
當運行這個代碼的時候，可以看到已經在項目的根目錄下創建了一個“com.ssdmbbl.javassist”包，在這個包下創建了“Hello.java”的java文件。
內容如下：
package com.ssdmbbl.javassist;public class Hello { public Hello() { }}二、Javassist操作字節碼示例
回想一下，咱們如果對一個Java正常操作的話，大概存在哪些操作呢？
1、咱們會對一個類添加字段； 2、咱們會對一個類添加方法；好像沒其他的了吧。其余的就是在方法里寫代碼了唄。
（一）新增一個方法咱們繼續套用上面簡單示例的代碼，在此基礎之上進行新增一個方法。
新增方法的名字為'hello1'，傳遞兩個參數分別為int和double類型，并且沒有返回值。
package com.ssdmbbl.javassist;import javassist.*;import java.io.IOException;import java.net.URL;/** * @author zhenghui * @description: Javassist使用演示測試 * @date 2021/4/6 6:38 下午 */public class JavassistTest2 { public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, IOException {//找到本文件的路徑，與之保存在一起URL resource = JavassistTest2.class.getClassLoader().getResource('');String file = resource.getFile();System.out.println('文件存儲路徑：'+file);ClassPool cp = ClassPool.getDefault();CtClass ctClass = cp.makeClass('com.ssdmbbl.javassist.Hello');//創建一個類名為'hello'，傳遞參數的順序為(int,double)，沒有返回值的類/*CtMethod（...）源代碼：public CtMethod(CtClass returnType,//這個方法的返回值類型，String mname, //（method name）方法的名字是什么CtClass[] parameters, //方法傳入的參數類型是什么CtClass declaring //添加到哪個類中) {....} */CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);//設置hello方法的權限為publicctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//向ctClass中添加這個方法ctClass.addMethod(ctMethod);//寫入本地ctClass.writeFile(file); }}
執行后，就可以查看生成的代碼了：
可以看到，我們并沒有指定參數的名字，也會給生成var1、var2依次類推的名字。
var1和var2其實class變量表中存放的名字。
package com.ssdmbbl.javassist;public class Hello { public void hello1(int var1, double var2) { } public Hello() { }}
可以設置的返回值類型：
public static CtClass booleanType;public static CtClass charType;public static CtClass byteType;public static CtClass shortType;public static CtClass intType;public static CtClass longType;public static CtClass floatType;public static CtClass doubleType;public static CtClass voidType;（二）新增一個變量
URL resource = JavassistTest2.class.getClassLoader().getResource('');String file = resource.getFile();System.out.println('文件存儲路徑：'+file);ClassPool cp = ClassPool.getDefault();CtClass ctClass = cp.makeClass('com.ssdmbbl.javassist.Hello');//添加一個hello1的方法CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctClass.addMethod(ctMethod);//添加一個int類型的，名字為value的變量CtField ctField = new CtField(CtClass.intType,'value',ctClass);ctField.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(ctField);ctClass.writeFile(file);
那么執行后的內容就是如下了：
package com.ssdmbbl.javassist;public class Hello { private int value; public void hello1(int var1, double var2) { } public Hello() { }}（三）給變量新增get和set方法
代碼修改如下：
public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, IOException {URL resource = JavassistTest2.class.getClassLoader().getResource('');String file = resource.getFile();System.out.println('文件存儲路徑：'+file);ClassPool cp = ClassPool.getDefault();CtClass ctClass = cp.makeClass('com.ssdmbbl.javassist.Hello');//添加一個hello1的方法CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctClass.addMethod(ctMethod);//添加一個int類型的，名字為value的變量CtField ctField = new CtField(CtClass.intType,'value',ctClass);ctField.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(ctField);//為value變量添加set方法CtMethod setValue = new CtMethod(CtClass.voidType, 'setValue', new CtClass[]{CtClass.intType}, ctClass);setValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctClass.addMethod(setValue);//為value變量添加get方法CtMethod getValue = new CtMethod(CtClass.intType, 'getValue', new CtClass[]{}, ctClass);getValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctClass.addMethod(getValue);ctClass.writeFile(file); }
執行效果：
package com.ssdmbbl.javassist;public class Hello { private int value; public void hello1(int var1, double var2) { } public void setValue(int var1) { } public int getValue() { } public Hello() { }}（四）給方法內部添加代碼
你是不是很好奇，set和get方法內部并沒有代碼，當程序運行的時候，肯定會出錯的。下面就來看一下。
我們預想的結果：
private int value; public void setValue(int var1) {this.value = var1 } public int getValue() {return this.value; }
修改如下：
//為value變量添加set方法CtMethod setValue = new CtMethod(CtClass.voidType, 'setValue', new CtClass[]{CtClass.intType}, ctClass);setValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//設置方法體setValue.setBody('this.value = var1;');ctClass.addMethod(setValue);//為value變量添加get方法CtMethod getValue = new CtMethod(CtClass.intType, 'getValue', new CtClass[]{}, ctClass);getValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//設置方法體getValue.setBody('return this.value;');ctClass.addMethod(getValue);
很倒霉，說找不到這個var1這個變量
報錯的堆棧信息如下：
Exception in thread 'main' javassist.CannotCompileException: [source error] no such field: var1at javassist.CtBehavior.setBody(CtBehavior.java:474)at javassist.CtBehavior.setBody(CtBehavior.java:440)at com.ssdmbbl.javassist.JavassistTest2.main(JavassistTest2.java:41)Caused by: compile error: no such field: var1
這個原因我們前面其實提到了，因為在編譯的時候，會把變量名抹掉，傳遞的參數會依次在局部變量表中的順序。
如果傳遞：
public void test(int a,int b,int c){ ...}
那么a,b,c就對應本地變量表中的1,2,3的位置。
—— ——｜a｜1｜｜b｜2｜｜c｜3｜ —— ——
那么我們獲取變量時就不能使用原始的名字了，在Javassist中訪問方法中的參數使用的是$1, 2 , 2, 2,…，而不是直接使用原始的名字。
我們修改如下：
//為value變量添加set方法CtMethod setValue = new CtMethod(CtClass.voidType, 'setValue', new CtClass[]{CtClass.intType}, ctClass);setValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//設置方法體setValue.setBody('this.value = $1;');ctClass.addMethod(setValue);//為value變量添加get方法CtMethod getValue = new CtMethod(CtClass.intType, 'getValue', new CtClass[]{}, ctClass);getValue.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//設置方法體getValue.setBody('return this.value;');ctClass.addMethod(getValue);
結果成功了：
public class Hello { private int value; public void hello1(int var1, double var2) { } public void setValue(int var1) {this.value = var1; } public int getValue() {return this.value; } public Hello() { }}
再來一個：修改hello1方法體，使傳遞的兩個參數相加然后賦值給value；
//添加一個hello1的方法CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctMethod.setBody('this.value = $1 + $2;');ctClass.addMethod(ctMethod);
執行結果如下：
因為我們value是int，$1是int，$2是double，所以做了強制轉型處理。
public void hello1(int var1, double var2) { this.value = (int)((double)var1 + var2);}（五）在方法體的前后分別插入代碼
測試代碼如下：
//添加一個hello1的方法CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctMethod.setBody('this.value = $1 + $2;');ctMethod.insertBefore('System.out.println('我在前面插入了：'+$1);');ctMethod.insertAfter('System.out.println('我在最后插入了：'+$1);');ctClass.addMethod(ctMethod);
結果如下：
public void hello1(int var1, double var2) { System.out.println('我在前面插入了：' + var1); this.value = (int)((double)var1 + var2); Object var5 = null; System.out.println('我在最后插入了：' + var1);}
三、Javassist中的一些特殊參數示例講解
在官方文檔中看到有幾個比較特殊的標識符，還有幾個比較特殊的標識符需要了解。
標識符 作用 $0、$1、$2、 3 、 3、 3、… this和方法參數（1-N是方法參數的順序） $args 方法參數數組，類型為Object[] $$ 所有方法參數，例如：m($$)相當于m($1,$2,…) $cflow(…) control flow 變量 $r 返回結果的類型，在強制轉換表達式中使用。 $w 包裝器類型，在強制轉換表達式中使用。 $_ 返回的結果值 $sig 類型為java.lang.Class的參數類型對象數組 $type 類型為java.lang.Class的返回值類型 $class 類型為java.lang.Class的正在修改的類
下面咱們來一起分別來看一下，分析一下，怎么用，有什么用吧。
只介紹幾個常見和常用到的吧。有興趣的話，剩下的可以看官方文檔：http://www.javassist.org/tutorial/tutorial2.html
（一）$0,$1,$2,…這個其實咱們已經在上面用到過了，再來細說一下吧。$0代表this，$1, 2 , 2, 2,…，依次對應方法中參數的順序。如果有：
public void test(int a,int b,int c){}
那么如果想引用a和b和c的話，需要這樣：
ctMethod.setBody('return $1 + $2 + $3;');
對了還有：靜態方法是沒有$0的，所以靜態方法下$0是不可用的。
（二）$args$args變量表示所有參數的數組，它是一個Object類型的數組（new Object[]{…}），如果參數中有原始類型的參數，會被轉換成對應的包裝類型。比如原始數據類型為int，則會被轉換成java.lang.Integer，然后存儲在args中。
例如我們測試代碼如下：
CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctMethod.setBody('System.out.println($args);');
編譯后的結果如下：
public void hello1(int var1, double var2) { System.out.println(new Object[]{new Integer(var1), new Double(var2)});}（三）$$
變量 是 所 有 參 數 的 縮 寫 ， 參 數 用 逗 號 分 割 ， 例 如 ： m ( 是所有參數的縮寫，參數用逗號分割，例如：m( 是所有參數的縮寫，參數用逗號分割，例如：m()相當于：m($1,$2,$3,…)。
如何使用呢？
我們經常做一些代碼優化，把較為復雜的方法內部的邏輯，提煉出來，提煉到一個公共的方法里。
或者說一個方法調用另一個方法，這兩個方法傳遞的參數是一樣的時候就用到了。
例如原java：
public Object m1(String name,String age){...省略10000行代碼邏輯}
提煉后的：
提煉出來的代碼，我們也可以在其他地方使用（所謂的公共的代碼）。
public Object m1(String name,String age){ ...省略20行代碼邏輯 return m2(name,age);}private Object m2(String name,String age){...}
那么我們就造一個這個場景來說明一下用法吧。
簡單點來說，就是一個方法調用另一個方法，傳遞全參數時。
CtMethod hello2 = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello2', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);hello2.setModifiers(Modifier.PUBLIC);hello2.setBody('this.value = $1 + $2;');ctClass.addMethod(hello2);//添加一個hello1的方法CtMethod hello1 = new CtMethod(CtClass.voidType, 'hello1', new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);hello1.setModifiers(Modifier.PUBLIC);hello1.setBody('this.value = $1 + $2;');hello1.insertAfter('hello2($$);');
可以看到我們hello1調用hello2時，需要傳遞全部參數。此時即可寫成$$方法，當然了也可以寫成hello2($1,$2)。
編譯后的結果：
public void hello2(int var1, double var2) { this.value = (int)((double)var1 + var2);}public void hello1(int var1, double var2) { this.value = (int)((double)var1 + var2); Object var5 = null; this.hello2(var1, var2);}（四）$cflow(…)
$cflow 的全名為：control flow，這是一個只讀變量，返回指定方法遞歸調用的深度。
我們以計算n的斐波拉契數列為例，來演示一下如何使用。
我們正確的遞歸算法代碼如下：
public int f(int n){if(n <= 1){ return n; } return f(n-1) + f(n - 2) }
對于上面這段代碼，我們可以這樣寫：
CtMethod f = new CtMethod(CtClass.intType,'f', new CtClass[]{CtClass.intType}, ctClass);f.setBody('{if($1 <= 1){' + ' return $1;' + '}' + 'return f($1 - 1) + f( $1 - 2);}');f.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
編譯后的：
public int f(int var1) { return var1 <= 1 ? var1 : this.f(var1 - 1) + this.f(var1 - 2);}
那么我們只想在遞歸到前n次的時候打印log，我們該怎么做呢。
例如，我們下面寫的是'$cflow(f) == 1'時
CtMethod f = new CtMethod(CtClass.intType,'f', new CtClass[]{CtClass.intType}, ctClass);f.setBody('{if($1 <= 1){' + ' return $1;' + '}' + 'return f($1 - 1) + f( $1 - 2);}');f.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//在代碼body的前面插入f.useCflow('f');f.insertBefore('if($cflow(f) == 1){' + ' System.out.println('我執行了，此時的n是：'+$1);' + ' }');
編譯后的代碼：
//// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by FernFlower decompiler)//package com.ssdmbbl.javassist;import javassist.runtime.Cflow;public class Hello { public static Cflow _cflow$0 = new Cflow(); public int f(int var1) {if (_cflow$0.value() == 1) { System.out.println('我執行到來第2次，此時的n是：' + var1);}boolean var6 = false;int var10000;try { var6 = true; _cflow$0.enter(); if (var1 <= 1) {var10000 = var1;var6 = false; } else {var10000 = this.f(var1 - 1) + this.f(var1 - 2);var6 = false; }} finally { if (var6) {boolean var3 = false;_cflow$0.exit(); }}int var8 = var10000;_cflow$0.exit();return var8; } public Hello() { }}
通過查看源碼，發先關鍵的一個地方是調用了Cflow對象的enter方法：
public static Cflow _cflow$0 = new Cflow();..._cflow$0.enter();
點進enter()的內部發現，調用了get().inc()方法：
public class Cflow extends ThreadLocal<Cflow.Depth> { protected static class Depth {private int depth;Depth() { depth = 0; }int value() { return depth; }void inc() { ++depth; }void dec() { --depth; } } @Override protected synchronized Depth initialValue() {return new Depth(); } /** * Increments the counter. */ public void enter() { get().inc(); } /** * Decrements the counter. */ public void exit() { get().dec(); } /** * Returns the value of the counter. */ public int value() { return get().value(); }}
而inc()方法控制著一個全局變量的增加操作。
void inc() { ++depth; }
boolean var6 = false;相當于是一個開關，控制著是否開始和結束。
當參數var1<=1時，即結束
if (var1 <= 1) { var10000 = var1; var6 = false;}
我們可以使用反射來驗證一下，測試代碼如下：
package com.ssdmbbl.javassist;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.lang.reflect.Method;/** * @author zhenghui * @description: * @date 2021/4/8 10:20 上午 */public class Test { public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException {Class<?> aClass = Class.forName('com.ssdmbbl.javassist.Hello');//初始化這個類Object obj = aClass.newInstance();//獲取所有的方法Method[] methods = aClass.getMethods();//遍歷所有的方法for (Method method : methods) { //當方法為f的時候，進行調用 if(method.getName().equals('f')){//調用并傳遞參數為5，即f(5)method.invoke(obj,5); }} }}
執行的結果：
為什么是2次呢？原因上面也說了：if(var1 <= 1){…}，所以是
我執行了，此時的n是：4我執行了，此時的n是：3
相關鏈接1、javassist的API接口文檔
http://www.javassist.org/html/index.html
2、javassist的github開源地址
https://github.com/jboss-javassist/javassist
3、javassist的官網
http://www.javassist.org/
4、javassist官方的英文教程
http://www.javassist.org/tutorial/tutorial.html
到此這篇關于詳解Java字節碼編程之非常好用的javassist 的文章就介紹到這了,更多相關Java javassist 內容請搜索好吧啦網以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持好吧啦網！
相關文章：
網公網安備