Java ASM系列:(006)ClassVisitor介绍
本文属于[Java ASM系列一:Core API](https://blog.51cto.com/lsieun/2924583)当中的一篇。
在ASM Core API中,最重要的三个类就是`Cla***eader`、`ClassVisitor`和`ClassWriter`类。在进行Class Generation操作的时候,`ClassVisitor`和`ClassWriter`这两个类起着重要作用,而并不需要`Cla***eader`类的参与。在本文当中,我们将对`ClassVisitor`类进行介绍。
![ASM里的核心类](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210618/1624028333369109.png?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
## 1. ClassVisitor类
### 1.1 class info
第一个部分,`ClassVisitor`是一个抽象类。
由于`ClassVisitor类`是一个`abstract`类,所以不能直接使用`new`关键字创建`ClassVisitor`对象。
```java
public abstract class ClassVisitor {
}
```
同时,由于`ClassVisitor`类是一个`abstract`类,要想使用它,就必须有具体的子类来继承它。比较常见的`ClassVisitor`子类有`ClassWriter`类(Core API)和`ClassNode`类(Tree API)。
```java
public class ClassWriter extends ClassVisitor {
}
```
```java
public class ClassNode extends ClassVisitor {
}
```
三个类的关系如下:
- `org.objectweb.asm.ClassVisitor`
- `org.objectweb.asm.ClassWriter`
- `org.objectweb.asm.tree.ClassNode`
### 1.2 fields
第二个部分,`ClassVisitor`类定义的字段有哪些。
```java
public abstract class ClassVisitor {
protected final int api;
protected ClassVisitor cv;
}
```
- `api`字段:它是一个`int`类型的数据,指出了当前使用的ASM API版本,其取值有`Opcodes.ASM4`、`Opcodes.ASM5`、`Opcodes.ASM6`、`Opcodes.ASM7`、`Opcodes.ASM8`和`Opcodes.ASM9`。我们使用的ASM版本是9.0,因此我们在给`api`字段赋值的时候,选择`Opcodes.ASM9`就可以了。
- `cv`字段:它是一个`ClassVisitor`类型的数据,它的作用是将多个`ClassVisitor`串连起来。
![classvisitorcvfield.png](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210620/1624196959837674.png?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
### 1.3 constructors
第三个部分,`ClassVisitor`类定义的构造方法有哪些。
```java
public abstract class ClassVisitor {
public ClassVisitor(final int api) {
this(api, null);
}
public ClassVisitor(final int api, final ClassVisitor classVisitor) {
this.api = api;
this.cv = classVisitor;
}
}
```
### 1.4 methods
第四个部分,`ClassVisitor`类定义的方法有哪些。在ASM当中,使用到了Visitor Pattern(访问者模式),所以`ClassVisitor`当中许多的`visitXxx()`方法。
虽然,在`ClassVisitor`类当中,有许多`visitXxx()`方法,但是,我们只需要关注这4个方法:`visit()`、`visitField()`、`visitMethod()`和`visitEnd()`。为什么只关注这4个方法呢?因为这4个方法是`ClassVisitor`类的精髓或骨架,认识了这4个方法,其它的`visitXxx()`都容易扩展;同时,我们将`visitXxx()`方法缩小为4个,也能减少我们在学习ASM过程中的认知负担。
```java
public abstract class ClassVisitor {
public void visit(
final int version,
final int access,
final String name,
final String signature,
final String superName,
final String[] interfaces);
public FieldVisitor visitField( // 访问字段
final int access,
final String name,
final String descriptor,
final String signature,
final Object value);
public MethodVisitor visitMethod( // 访问方法
final int access,
final String name,
final String descriptor,
final String signature,
final String[] exceptions);
public void visitEnd();
// ......
}
```
在`ClassVisitor`的`visit()`方法、`visitField()`方法和`visitMethod()`方法中都带有`signature`参数。这个`signature`参数“泛型”密切相关;换句话说,如果处理的是一个带有泛型信息的类、字段或方法,那么就需要给`signature`参数提供一定的值;如果处理的类、字段或方法不带有“泛型”信息,那么将`signature`参数设置为`null`就可以了。在本次课程当中,我们不去考虑“泛型”相关的内容,所以我们都将`signature`参数设置成`null`值。
如果大家对`signature`参数感兴趣,我们可以使用之前介绍的`ASMPrint`类去打印一下某个泛型类的ASM代码。例如,`java.lang.Comparable`是一个泛型接口,我们就可以使用`ASMPrint`类来打印一下它的ASM代码,从来查看`signature`参数的值是什么。
## 2. 方法的调用顺序
在`ClassVisitor`类当中,定义了多个`visitXxx()`方法。这些`visitXxx()`方法,遵循一定的调用顺序。这个调用顺序,是参考自`ClassVisitor`类的API文档。
```text
visit
[visitSource][visitModule][visitNestHost][visitPermittedSubclass][visitOuterClass]
(
visitAnnotation |
visitTypeAnnotation |
visitAttribute
)*
(
visitNestMember |
visitInnerClass |
visitRecordComponent |
visitField |
visitMethod
)*
visitEnd
```
其中,涉及到一些符号,它们的含义如下:
- `[]`: 表示最多调用一次,可以不调用,但最多调用一次。
- `()`和`|`: 表示在多个方法之间,可以选择任意一个,并且多个方法之间不分前后顺序。
- `*`: 表示方法可以调用0次或多次。
在本次课程当中,我们只关注`ClassVisitor`类当中的`visit()`方法、`visitField()`方法、`visitMethod()`方法和`visitEnd()`方法这4个方法,所以上面的方法调用顺序可以简化如下:
```text
visit
(
visitField |
visitMethod
)*
visitEnd
```
也就是说,先调用`visit()`方法,接着调用`visitField()`方法或`visitMethod()`方法,最后调用`visitEnd()`方法。
## 3. visitXxx()方法与ClassFile
`ClassVisitor`的`visitXxx()`方法与`ClassFile`之间存在对应关系。在`ClassVisitor`中定义的`visitXxx()`方法,并不是凭空产生的,这些方法存在的目的就是为了生成一个合法的`.class`文件,而这个`.class`文件要符合ClassFile的结构,所以这些`visitXxx()`方法与ClassFile的结构密切相关。
### 3.1 visit()方法
```java
public void visit(
final int version,
final int access,
final String name,
final String signature,
final String superName,
final String[] interfaces);
```
```text
ClassFile {
u4 magic;
u2 minor_version;
u2 major_version;
u2 constant_pool_count;
cp_info constant_pool[constant_pool_count-1];
u2 access_flags;
u2 this_class;
u2 super_class;
u2 interfaces_count;
u2 interfaces[interfaces_count];
u2 fields_count;
field_info fields[fields_count];
u2 methods_count;
method_info methods[methods_count];
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
```
![classvisitorvisitparameter.png](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210620/1624197219316225.png?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
### 3.2 visitField()方法
```java
public FieldVisitor visitField( // 访问字段
final int access,
final String name,
final String descriptor,
final String signature,
final Object value);
```
```text
field_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
```
![classvisitorvisitfieldparameters.png](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210620/1624197458468320.png?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
### 3.3 visitMethod()方法
```java
public MethodVisitor visitMethod( // 访问方法
final int access,
final String name,
final String descriptor,
final String signature,
final String[] exceptions);
```
```text
method_info {
u2 access_flags;
u2 name_index;
u2 descriptor_index;
u2 attributes_count;
attribute_info attributes[attributes_count];
}
```
![classvisitorvisitmethodparameters.png](http://www.icode9.com/i/li/?n=2&i=images/20210620/1624197509727088.png?,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
### 3.4 visitEnd()方法
`visitEnd()`方法,它是这些`visitXxx()`方法当中最后一个调用的方法。
为什么`visitEnd()`方法是“最后一个调用的方法”呢?是因为在`ClassVisitor`当中,定义了多个`visitXxx()`方法,这些个`visitXxx()`方法之间要遵循一个先后调用的顺序,而`visitEnd()`方法是最后才去调用的。等到`visitEnd()`方法调用之后,就表示说再也不去调用其它的`visitXxx()`方法了,所有的“工作”已经做完了,到了要结束的时候了。
```java
/*
* Visits the end of the class.
* This method, which is the last one to be called,
* is used to inform the visitor that all the fields and methods of the class have been visited.
*/
public void visitEnd() {
if (cv != null) {
cv.visitEnd();
}
}
```
## 4. 总结
本文主要对`ClassVisitor`类进行介绍,内容总结如下:
- 第一点,介绍了`ClassVisitor`类的不同部分。我们去了解这个类不同的部分,是为了能够熟悉`ClassVisitor`这个类。
- 第二点,在`ClassVisitor`类当中,定义了许多`visitXxx()`方法,这些方法的调用要遵循一定的顺序。
- 第三点,在`ClassVisitor`类当中,定义的`visitXxx()`方法中的参数与ClassFile结构密切相关。