Java ASM介绍

2022-12-29 18:35:22

一、什么是ASM

首先看下官方中的说明 ASM a very small and fast Java bytecode manipulation framework。

ASM是一个JAVA字节码分析、创建和修改的开源应用框架。它可以动态生成二进制格式的stub类或其他代理类，或者在类被JAVA虚拟机装入内存之前，动态修改类。在ASM中提供了诸多的API用于对类的内容进行字节码操作的方法。与传统的BCEL和SERL不同，在ASM中提供了更为优雅和灵活的操作字节码的方式。ASM相当小巧，并且它有更高的执行效率，是BCEL的7倍，SERP的11倍以上(摘自网络，具体没有测试)。目前ASM已被广泛的开源应用架构所使用，例如：Spring、Hibernate等。

二、ASM能做什么

我们都知道，一般情况下，Class文件是通过javac编译器产生的，然后通过类加载器加载到虚拟机内，再通过执行引擎去执行。现在我们可以通过ASM的API直接生成符合Java虚拟机规范的Class字节流，这样，ASM做的事情一定程度上正是javac解释器做的工作。

可以说ASM分析一个类、从字节码角度创建一个类、修改一个已经被编译过的类文件。

那么，我们就可以通过ASM来实现诸如代码生成，代码混淆，代码转换等等以字节码为操作目标的工作

三、Java二进制(class)文件的格式

要想驾驭ASM，先要了解一下JAVA的CLASS文件格式。JAVA的CLASS文件通常是树型结构。根节点包含以下元素：

ConstantPool：符号表；
FieldInfo：类中的成员变量信息；
MethodInfo：类中的方法描述；
Attribute：可选的附加节点。

FieldInfo节点包含成员变量的名称，诸如public,private,static等的标志。

ConstantValue属性用来存储静态的不变的成员变量的值。

Deprecated和Synthetic被用来标记一个成员变量是不被推荐的或由编译器生成的。

MethodInfo节点包含方法的名称，参数的类型和和它的返回值，方法是公有的，私有的或静态的等标志。

MethodInfo包含可选的附加属性，其中最重要的是Code属性，它包含非抽象的方法的代码。

Exceptions属性包含方法将抛出的Exception的名称。

Deprecated和Synthetic属性的信息同上面的FieldInfo的定义一样。

根节点的可选属性有SourceFile，InnerClasses和Deprecated。

SourceFile用来存储被编译成字节码的源代码文件的原始名称;

InnerClasses存储内部类的信息。由于这些属性的存在，java 的类格式是可以扩展的，也就是说可以在一个class中附加一些非标准的属性, java虚拟机会忽略这些不可识别的属性，正常的加载这个class。

ConstantPool是一个由数字或字符串常量的索引组成的队列，或由此类的树的其他节点引用的，由其他对象创建的被引用常量的索引组成的队列。这个表的目标是为了减少冗余。例如，FieldInfo节点不包含节点的名称，只包含它在这一表中的索引。同样的，GETFIELD和PUTFIELD不直接包含成员变量的名称，只包含名称的索引。

初试ASM（hello world）:

package com.sunchao.asm;

import java.io.File;

import java.io.FileOutputStream;

import org.objectweb.asm.ClassWriter;

import org.objectweb.asm.MethodVisitor;

import org.objectweb.asm.Opcodes;

/**

 * the hello world byte code generate

 * by asm.

 * @author Administrator

 *

 */

public class HelloWorld {

    public static void main(String args[]) throws Exception {

        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);

        String className = "com/sunchao/asm/HelloWorld";

        classWriter.visit(Opcodes.V1_5, Opcodes.ACC_PUBLIC, className, null,

                                          "java/lang/Object", null);

        MethodVisitor initVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>",

                                           "()V", null, null);

        initVisitor.visitCode();

        initVisitor.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);

        initVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>",

                                            "V()");

        initVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);

        initVisitor.visitMaxs(1, 1);

        initVisitor.visitEnd();

        MethodVisitor helloVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "sayHello",

                                           "()V;", null, null);

        helloVisitor.visitCode();

        helloVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out",

                                             "Ljava/io/PrintStream;");

        helloVisitor.visitLdcInsn("hello world!");

        helloVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream",

                                                "println", "(Ljava/lang/String;)V");

        helloVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);

        helloVisitor.visitMaxs(1, 1);

        helloVisitor.visitEnd();

        classWriter.visitEnd();

        byte[] code = classWriter.toByteArray();

        File file = new File("D:\\HelloWorld.class");

        FileOutputStream output = new FileOutputStream(file);

        output.write(code);

        output.close();

    }

}

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