动态字节码技术 javassist 初探

Posted 2021-10-22

字节码应用场景
AOP 技术、Lombok 去除重复代码插件、动态修改 class 文件等
字节码技术优势
Java 字节码增强指的是在 Java 字节码生成之后，对其进行修改，增强其功能，这种方式相当于对应用程序的二进制文件进行修改，Java 字节码增强主要是为了减少冗余代码，提高性能等 实现字节码增强的主要步骤为：
修改字节码，在内存中获取到原来的字节码，然后通过一些工具（如 ASM，Javaasist）来修改它的byte[]数组，得到一个新的byte数组
使修改后的字节码生效

自定义 ClassLoader 来加载修改后的字节码
替换掉原来的字节码，在 JVM 加载用户的 Class 时，拦截，返回修改后的字节码，或者在运行时，使用Instrumentation.redefineClasses 方法来替换掉原来的字节码
常见的字节码操作类库
BCEL
Byte Code Engineering Library(BCEL)，这是Apache Software Foundation的 Jakarta 项目的一部分，BCEL 是 Java classworking 广泛使用的一种框架，它可以让您深入jvm汇编语言进行类库操作的细节，BCEL 与 javassist 有不同的处理字节码方法，BCEL 在实际的 JVM 指令层次上进行操作（BCEL 拥有丰富的 JVM 指令集支持）而 javassist 所强调的是源代码级别的工作
ASM
是一个轻量级 Java 字节码操作框架，直接涉及到JVM底层的操作和指令，高性能，高质量
CGLB
生成类库，基于ASM实现
javassist
是一个开源的分析、编辑和创建 Java 字节码的类库，性能较 ASM 差，跟 CGLIB 差不多，但是使用简单，很多开源框架都在使用它
Javassist 中最为重要的是 ClassPool、CtClass 、CtMethod、CtField
ClassPool：一个基于HashMap实现的 CtClass 对象容器，其中键是类名称，值是表示该类的 CtClass 对象，默认的ClassPool 使用与底层 JVM 相同的类路径，因此在某些情况下，可能需要向 ClassPool 添加类路径或类字节
CtClass：表示一个类，这些 CtClass 对象可以从 ClassPool 获得
CtMethods：表示类中的方法
CtFields ：表示类中的字段
优势：
比反射开销小、性能高
操作字节码可以动态生成新的类，动态修改类（添加、删除、修改属性或方法）
javassist 外层 API 和反射类似
主要有 CtClass、CtMethod、CtField 组成，执行反射中的 java.lang.Class、java.lang.reflect.Method、 java.lang.reflect.Method .Field 中的操作
劣势：
不支持 JDK5 的新语法，包括泛型、枚举，不支持注解修改
不支持数组初始化
不支持内部类和匿名类
不支持 continue 和 break
动态创建类
public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, NotFoundException, IOException {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
// 创建User
CtClass userClass = pool.makeClass("com.kernel.entity.User");
// 创建属性
CtField nameField = CtField.make("private String name;", userClass);
CtField ageField = CtField.make("private Integer age;", userClass);
// 添加属性
userClass.addField(nameField);
userClass.addField(ageField);
// 创建方法
CtMethod getName = CtMethod.make("public String getName() {return name;}", userClass);
CtMethod setName = CtMethod.make("public void setName(String name) {this.name = name;}", userClass);
// 添加方法
userClass.addMethod(getName);
userClass.addMethod(setName);
// 创建构造器
CtConstructor constructor = new CtConstructor(new CtClass[]{pool.get("java.lang.String"), pool.get("java.lang.Integer")}, userClass);
// 设置内容
constructor.setBody("{this.name = name;this.age = age;}");
// 添加构造器
userClass.addConstructor(constructor);
userClass.writeFile("D:\Codes\Java\Performance\jvm-day03\src\main\java\com\kernel\test");
}
动态添加并执行方法
public static void main(String[] args) {
try {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
// 读取com.kernel.User
CtClass userClass = pool.get("com.kernel.User");
// 创建方法，设置方法返回值
CtMethod method = new CtMethod(CtClass.voidType, "sum", new CtClass[] { CtClass.intType, CtClass.intType },
userClass);
// 设置方法内容
method.setBody("{System.out.println(\"sun:\" + ($1 + $2));}");
// 添加方法
userClass.addMethod(method);
userClass.writeFile("D:\Codes\Java\Performance\jvm-day03\src\main\java\com\kernel\test");
// 动态执行方法
Class clazz = userClass.toClass();
Object newInstance = clazz.newInstance();
// 获得方法
Method sumMethod = clazz.getDeclaredMethod("sum", int.class, int.class);
sumMethod.invoke(newInstance, 2, 5);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}