字节码操作

什么是字节码

Java字节码（Java bytecode）是Java虚拟机（JVM）执行的一种虚拟指令格式。它是由Java编译器生成的，基于栈的指令集，用于在Java虚拟机上执行。字节码文件包含了JVM能够识别的指令，当JVM执行这些指令时，会通过解释器逐条读取字节码文件中的指令，并将其解释成机器码执行。

JAVA动态性的实现方式

• 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：

• 动态生成新的类
• 动态改变某个类的结构（添加/删除/修改 新的属性/方法）

运行时操作字节码的优势：反射开销小，性能高

什么是Javassist

Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。它是jboss的一个子项目，主要优点在于简单且快速。它允许开发者直接使用Java编码的形式，而无需了解虚拟机指令，就能动态地改变类的结构或动态生成类。

Javassist提供了一组简单易用的API，使开发者能够动态地创建、修改、分析Java类，而无需关心底层的字节码细节。
它的核心API包括ClassPool和CtClass，其中ClassPool用于跟踪和控制所操作的类，而CtClass则提供了检查类数据（如字段和方法）以及在类中添加新字段、方法和构造函数等功能。

Javassist的功能与jdk自带的反射功能类似，但更为强大。它能在Java程序运行时定义新的类并加载到JVM中，也可以在JVM加载时修改一个类文件。
此外，Javassist还用于生成新的Java类以适应不同的需求，例如在实现ORM框架时；或者用于编写Mock框架，以便在测试过程中控制类的行为；以及实现性能监控工具，对方法的执行时间进行统计和分析，诊断潜在问题。

Javassist常用API

Javassist是一个功能强大的Java字节码操作和分析库，它提供了一组常用的API来简化对字节码的修改和生成。以下是一些Javassist的常用API及其功能描述：

模块	方法	描述
ClassPool模块	-	-
-	ClassPool.getDefault()	获取默认的ClassPool对象，它用于存储和操作类信息。
-	pool.get(className)	根据类名获取对应的CtClass对象。
-	pool.makeClass(name)	创建一个新的类。
CtClass模块	-	-
-	ctClass.setName(name)	设置类的名称。
-	ctClass.setSuperclass(superclass)	设置类的父类。
-	ctClass.getDeclaredMethods()	获取类声明的所有方法。
-	ctClass.getDeclaredFields()	获取类声明的所有字段。
-	ctClass.makeClassFile()	获取该类的ClassFile对象，用于更底层的字节码操作。
-	ctClass.writeFile()	将修改后的类写入文件。
CtMethod模块	-	-
-	ctMethod.setName(name)	设置方法名称。
-	ctMethod.setModifier(modifier)	设置方法修饰符。
-	ctMethod.setBody(body)	设置方法的字节码体。
-	ctMethod.insertBefore(src)	在方法体前插入字节码。
-	ctMethod.insertAfter(src)	在方法体后插入字节码。
CtField模块	-	-
-	ctField.setName(name)	设置字段名称。
-	ctField.setType(type)	设置字段类型。
-	ctField.setModifier(modifier)	设置字段修饰符。
-	ctField.setInitialValue(value)	设置字段的初始值。
CtConstructor	-	与CtMethod类似，用于操作类的构造函数。
javassist.bytecode 模块	-	ClassFile、MethodInfo、CodeAttribute等类提供了对字节码的低级别访问接口，允许直接读取和修改字节码指令。
其他	-	-
-	new Annotation()	创建注解。
-	new Bytecode()	直接操作字节码。

这些API只是Javassist功能的一部分，Javassist还提供了许多其他功能，如接口修改、异常处理、导入类等。使用时，建议参考Javassist的官方文档或相关教程以获取更详细的信息和示例代码

测试案例

案例1

package com.demo.demo1;

import javassist.*;

import java.lang.reflect.Method;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;

/**
 * 是用javassist创建一个UserDo,使用构造方法设置值，打印结果
 *
 * @author Anna.
 * @date 2024/4/4 17:32
 */
public class JavassistDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建ClassPool对象
        ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
        // 创建一个新的类
        CtClass ctClass = classPool.makeClass("com.demo.entity.UserDo");

        // 创建属性
        CtField fieldName = CtField.make("private String name;", ctClass);
        CtField fieldAge = CtField.make("private Integer age;", ctClass);

        // 将属性添加到类中
        ctClass.addField(fieldName);
        ctClass.addField(fieldAge);

        // 创建get方法
        CtMethod getName = CtMethod.make("public String getName(){return this.name;}", ctClass);
        CtMethod getAge = CtMethod.make("public Integer getAge(){return this.age;}", ctClass);

        // 将方法添加到类中
        ctClass.addMethod(getName);
        ctClass.addMethod(getAge);

        // 创建构造器
        CtConstructor constructor1 = CtNewConstructor.make("public UserDo(){}", ctClass);
        CtConstructor constructor2 = CtNewConstructor.make("public UserDo(String name,Integer age){this.name = name; this.age = age;}", ctClass);

        // 添加构造器
        ctClass.addConstructor(constructor1);
        ctClass.addConstructor(constructor2);

        // 写入对应文件
        String path = JavassistDemo.class.getResource("/").getPath();
        ctClass.writeFile(path);

        // 使用反射获取对象并初始化，调用getName方法
        URLClassLoader urlClassLoader = URLClassLoader.newInstance(new URL[]{new URL("file:/" + path)});
        Class<?> clazz = urlClassLoader.loadClass("com.demo.entity.UserDo");
        Object o1 = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, Integer.class).newInstance("张三", 20);

        // 调用getName方法
        Method getName1 = clazz.getMethod("getName");
        System.out.println(getName1.invoke(o1));

    }
}

执行结果

案例2

package com.demo.demo2;

import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 1 通过Javassist 获取UserDo的class
 * 2 在setName之前添加打印信息
 * 3 修改getName第14行输出内容System.out.println("调用了getName方法"); 为System.out.println("通过avassist 修改了调用了getName方法");
 *
 * @author Anna.
 * @date 2024/4/4 19:58
 */
public class JavassistDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建ClassPool对象
        ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
        // 获取UserDo
        CtClass ctClass = classPool.getCtClass("com.demo.demo2.UserDo");

        // 在setName之前添加打印信息
        // 获取调用setName方法
        CtMethod setName = ctClass.getDeclaredMethod("setName", new CtClass[]{classPool.get("java.lang.String")});
        // 设置方法调用前打印信息 $0 表示this,$1表示第一个参数
        setName.insertBefore("System.out.println(\"javassiist在setName前设置打印：\" + $1);");

        // 获取调用getName方法
        CtMethod getName = ctClass.getDeclaredMethod("getName");

        // 在getName第14行插入输出内容为System.out.println("通过avassist 修改了调用了getName方法");
        getName.insertAt(14, "System.out.println(\"通过avassist 修改了调用了getName方法\");");
        getName.insertAfter("System.out.println(\"javassiist在getName执行结束后return前设置打印\" );");

        // 通过反射调用新生成的方法
        Class<?> clazz = ctClass.toClass();
        // 初始化
        Object o = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
        // 调用setName
        Method setName1 = clazz.getMethod("setName", String.class);
        setName1.invoke(o, "张三");

        // 调用getName
        Method getName1 = clazz.getMethod("getName");
        System.out.println(getName1.invoke(o));


    }
}

执行结果

gitee源码

git clone https://gitee.com/dchh/JavaStudyWorkSpaces.git