ASM字节码基础

Posted 2023-04-02 乌龟先生n

ASM字节码基础

• • • 一、几个重要概念
    • • 1.1 内部名
      • 1.2 类型描述符
      • 1.3 方法描述符
      • 存疑：有范型类型怎么表示？
      • 1.4 回头看，总结内部名、类型描述符、方法描述符三个概念的关系
    • 二、ASM的核心api
    • • 2.1 ClassReader: 读取class二进制字节码文件到内存中
      • 2.2 ClassVisitor：定义的方法对应类的各个结构部分
      • 2.3 ClassWriter：将ClassReader读入到内存的字节码重写回文件中
    • 三、常见字节码修改逻辑的模版代码

一、几个重要概念

ASM官网

1.1 内部名

已编译的类中，类或接口类型使用内部名表示。
一个类的内部名就是这个类的全限定名，并将其中的点号换成/表示。
例如：String的内部名是java/lang/String

1.2 类型描述符

除了类或接口类型之外的其他类型，在已编译类中都是用类型描述符表示的。

Java类型	类型描述符
boolean	Z
char	C
byte	B
short	S
int	I
float	F
long	J
double	D
Object	Ljava/lang/Object;
int[]	[I
Object[][]	[[Ljava/lang/Object;

规律如下：

• 几个特殊的基本数据类型，boolean类型是Z，long类型是J，其他都是首字母大小
• 基础数据类型是单个字符，末尾无分号
• 类类型的描述符=L + 内部名 + ;
• 数组类型的描述符是左方括号后面跟该数组元素类型的描述符:
  Object[] --> [Ljava/lang/Object;
  Object[][] --> [[Ljava/lang/Object;

切记: 类描述符末尾的分号不能丢！！

1.3 方法描述符

(类型0的描述符类型1的描述符…)返回类型描述符

举例：

源文件中的方法声明	方法描述符
void m(int i, float f)	(IF)V
int m(Object)	(Ljava/lang/Object;)I
int[] m(int i, String s)	(ILjava/lang/String;)[I
Object m(int[] i)	([I)Ljava/lang/Object;

存疑：有范型类型怎么表示？

这个问题，其实很好确定，使用javap -verbose 查看一下带有范型类型的源码对应的字节码即可。
例如：

• 源码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
        List<String> list = new ArrayList<>();
        System.out.println(list);
    

• javap -verbose查看字节码：

  public com.yyg.asmdemo.Main();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/yyg/asmdemo/Main;

  public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.Exception;
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
         3: dup
         4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
         7: astore_1
         8: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
        11: aload_1
        12: invokevirtual #5                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
        15: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
        line 9: 8
        line 10: 15
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      16     0  args   [Ljava/lang/String;
            8       8     1  list   Ljava/util/List;
      LocalVariableTypeTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            8       8     1  list   Ljava/util/List<Ljava/lang/String;>; 
            // Ljava/util/List<Ljava/lang/String;>; 就是List<String>的类型描述符
    Exceptions:
      throws java.lang.Exception

范型类型会在运行时被擦除，但是字节码插桩还是针对的字节码，属于编译时，而且ASM能作用的时间节点只能是编译时，不包括运行时。

1.4 回头看，总结内部名、类型描述符、方法描述符三个概念的关系

• 有了内部名的概念，就能表示类或接口类型的类型描述符
• 有了类型描述符，就能够表示方法描述符
  因为描述一个方法跟具体的方法名无关，区分不同方法的标识是参数列表+返回值类型，所以方法描述符又需要类型描述符的概念铺垫。这三个概念是层层递进的关系的。

二、ASM的核心api

2.1 ClassReader: 读取class二进制字节码文件到内存中

2.2 ClassVisitor：定义的方法对应类的各个结构部分

2.3 ClassWriter：将ClassReader读入到内存的字节码重写回文件中

一般实现修改字节码的模板代码：

// (1) 第一步：获取clazz字节码文件的路径，也就是编译好的.class文件
Class clazz = XXX.class;
String classFilePath = Utils.getClassFilePath(clazz)
//（2）第二步：创建ClassReader对象，把class文件的二进制流作为参数传入ClassReader对象
ClassReader classReader = new ClassReader(new FileInputStream(classFilePath));
//（3）第三步：创建需要解析、修改的ClasVisitor对象
ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
//（4）第四步：创建自定义的ClassVisitor（ClassWriter），并将classReader对象作为参数传入
MyClassVisitor myClassVisitor = new MyClassVisitor(Opcodes.AMS5, classWriter);
//（5）第五步：调用classReader.accept(classVisitor, 0)
classReader.accept(myClassVisitor, 0);
//（6）在MyClassVisitor中实现字节码的修改逻辑，FieldVisitor、MethodVisitor等内部方法的逻辑编写。

三、常见字节码修改逻辑的模版代码

操作逻辑	实现方案	模板代码	注意事项
给类新增字段	在ClassVisitor#visitEnd()中编写逻辑		fv.visitEnd()和cv.visitEnd()不能漏写
给类方法的开头新增代码	在自定义的MethodVisitor#visitCode中编写代码		…
给类方法的末尾新增代码	在自定义的MethodVisitor#visitInsn中编写代码，并且前置条件(opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) or opcode == Opcodes.ATHROW为true		…

字节码字节码操作 ASM 组成部分

1. ASM的两个组成部分

从组成结构.上来说, ASM分成两部分，- -部分为Core API,另一部分为Tree API。

●其中，Core API包括asm.jar、asm-util,jar和asm-commons.jar ;
●其中,Tree API包括asm-tree.jar和asm- analysis.jar。

从两者的关系来说, Core API是基础,而Tree API