什么是java字节码操作
Java动态性的两种常见实现方式
- 字节码操作
- 反射
运行时操作字节码可以让我们实现如下功能:
- 在JVM中动态生成新的类
- 在JVM中动态改变某个类的结构(添加/删除/修改 新的属性/方法)
优势:
- 比反射开销小,性能高
- JAVAasist性能高于反射,低于ASM
JAVA中如何操作字节码
常见的字节码操作类库
- BCEL 这是Apache Software Fundation的jakarta项目的一部分。BCEL是javaclassworking广泛使用的一种跨级啊,它可以让你深入JVM汇编语言进行类的操作的细节。BCEL与javassist所强调的是源码级别的工作。
- ASM 是一个轻量及java字节码操作框架,直接涉及到JVM底层的操作和指令。
- CGLIB 是一个强大的,高性能,高质量的Code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
应用层面来讲一般使用建议优先选择Javassit,如果后续发现Javassit
成为了整个应用的效率瓶颈的话可以再考虑ASM
.当然如果开发的是一个基础类库,或者基础平台,还是直接使用ASM
吧,相信从事这方面工作的开发者能力应该比较高。
JAVAssist库的API
- javassist最外层的API和Java的反射包中的API颇为类似、
- 它主要有CtClass,CtMethod,以及CtField及各类组成。用以执行和JDK反射API中java.lang.Class,java.lang.reflect.Method,java.lang.reflect.Method.Field相同的操作。
Javassit使用方法
Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。直接使用java编码的形式,而不需要了解虚拟机指令,就能动态改变类的结构,或者动态生成类。
Javassist中最为重要的是ClassPool,CtClass ,CtMethod 以及 CtField这几个类。
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。
动态生成一个类demo:
package com.company.demo;
import javassist.*;
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.makeClass("com.company.Emp");
//创建属性
CtField f1 = CtField.make("private int empno;", cc);
CtField f2 = CtField.make("private String ename;", cc);
cc.addField(f1);
cc.addField(f2);
//创建方法
CtMethod m1 = CtMethod.make("public int getEmpno(){return empno;}", cc);
CtMethod m2 = CtMethod.make("public void setEmpno(int empno){this.empno=empno;}", cc);
cc.addMethod(m1);
cc.addMethod(m2);
//添加构造器
CtConstructor constructor = new CtConstructor(new CtClass[]{CtClass.intType,pool.get("java.lang.String")}, cc);
constructor.setBody("{this.empno=empno; this.ename=ename;}");
cc.addConstructor(constructor);
cc.writeFile("c:/test"); //将上面构造好的类写入到文件中
System.out.println("生成类,成功!");
}
}
执行后,可以看到在生成了一个Emp.class字节码文件,使用反编译工具即可查看Emp代码。
javassist官网可以查API http://www.javassist.org/ 测试一下其他常用方法
package com.company.demo;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtConstructor;
import javassist.CtField;
import javassist.CtMethod;
import javassist.CtNewMethod;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.Arrays;
public class Demo02 {
/**
* 处理类的基本用法
*/
public static void test01() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("com.company.demo.Emp");
byte[] bytes = cc.toBytecode();
System.out.println(Arrays.toString(bytes));
System.out.println(cc.getName()); //获取类名
System.out.println(cc.getSimpleName()); //获取简要类名
System.out.println(cc.getSuperclass()); //获得父类
System.out.println(cc.getInterfaces()); //获得接口
}
/**
* 测试产生新的方法
*
* @throws Exception
*/
public static void test02() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("com.company.demo.Emp");
//CtMethod m = CtNewMethod.make("public int add(int a,int b){return a+b;}", cc);
CtMethod m = new CtMethod(CtClass.intType, "add",
new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.intType}, cc);
m.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
m.setBody("{System.out.println(\"Hello!!!\");return $1+$2;}"); //$1和$2是占位符
cc.addMethod(m);
//通过反射调用新生成的方法
Class clazz = cc.toClass();
Object obj = clazz.newInstance(); //通过调用Emp无参构造器,创建新的Emp对象
Method method = clazz.getDeclaredMethod("add", int.class, int.class);
Object result = method.invoke(obj, 200, 300);
System.out.println(result);
}
/**
* 修改已有的方法的信息,修改方法体的内容
*
* @throws Exception
*/
public static void test03() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("com.company.demo.Emp");
CtMethod cm = cc.getDeclaredMethod("sayHello", new CtClass[]{CtClass.intType});
//方法执行前
cm.insertBefore("System.out.println($1);System.out.println(\"start!!!\");");
cm.insertAt(9, "int b=3;System.out.println(\"b=\"+b);");
//方法执行后
cm.insertAfter("System.out.println(\"after!!!\");");
//通过反射调用新生成的方法
Class clazz = cc.toClass();
Object obj = clazz.newInstance(); //通过调用Emp无参构造器,创建新的Emp对象
Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello", int.class);
method.invoke(obj, 300);
}
/**
* 属性的操作
*
* @throws Exception
*/
public static void test04() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("com.company.demo.Emp");
// CtField f1 = CtField.make("private int empno;", cc);
CtField f1 = new CtField(CtClass.intType, "salary", cc);
f1.setModifiers(Modifier.PRIVATE);
cc.addField(f1);
// cc.getDeclaredField("ename"); //获取指定的属性
//增加相应的set和get方法
cc.addMethod(CtNewMethod.getter("getSalary", f1));
cc.addMethod(CtNewMethod.getter("setSalary", f1));
}
/**
* 构造方法的操作
*
* @throws Exception
*/
public static void test05() throws Exception {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("com.company.demo.Emp");
CtConstructor[] cs = cc.getConstructors();
for (CtConstructor c : cs) {
System.out.println(c.getLongName());
}
}
/**
* 注解操作
*
* @throws Exception
*/
public static void test06() throws Exception {
CtClass cc = ClassPool.getDefault().get("com.company.demo.Emp");
Object[] all = cc.getAnnotations();
Author a = (Author) all[0];
String name = a.name();
int year = a.year();
System.out.println("name: " + name + ", year: " + year);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
test06();
}
}
package com.company.demo;
public @interface Author {
String name();
int year();
}
package com.company.demo;
@Author(name = "chen",year = 2014)
public class Emp {
private int empno;
private String ename;
public Emp(int empno, String ename) {
this.empno = empno;
this.ename = ename;
}
public Emp() {
}
public int getEmpno() {
return empno;
}
public void setEmpno(int empno) {
this.empno = empno;
}
public String getEname() {
return ename;
}
public void setEname(String ename) {
this.ename = ename;
}
}
JAVAssist类库的局限性:
- JDK5.0行语法不支持(包括泛型、枚举),不支持注解修改,但可以通过底层的javassist类来解决,具体参考javassist.bytecode.annotation
- 不支持数组的初始化,如String[]{“1”,“2”},除非只有数组的容量为1
- 不支持内部类和匿名类
- 不支持continue和btreak表达式
- 对于继承关系,有些不支持