字节码操纵技术探秘
lsbj2048
7年前
<p>大家可能已经非常熟悉下面的处理流程：将一个“.java”文件输入到Java编译器中（可能会使用javac，也可能像ANT、Maven或Gradle这样的构建工具），编译器对其进行分析，最终生成一个或多个“.class”文件。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/b6affe4f945219825931250e8e68a5a3.jpg"></p> <p>图1：什么是Java字节码？</p> <p>如果从命令行中运行构建，并启用verbose的话，我们能够看到解析文件直到生成“.class”文件这一过程的输出。</p> <pre> <code class="language-java">javac -verbose src/com/example/spring2gx/BankTransactions.java</code></pre> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/3dca5c7115bb78403ae31223a57bf3c8.jpg"></p> <p>所生成的“.class”文件包含了字节码，本质上来讲它就是Java虚拟机（Java virtual machine，JVM）所使用的指令，当程序运行时，它会由Java运行时类加载器进行加载。</p> <p>在本文中，我们将会研究Java字节码以及如何对其进行操纵，并探讨人们为何想要这样做。</p> <h2>字节码操纵框架</h2> <p>最为流行的字节码操纵框架包括：</p> <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4958197083673280437" rel="nofollow,noindex">ASM</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959727766609123401" rel="nofollow,noindex">AspectJ</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959727766699090763" rel="nofollow,noindex">BCEL</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959675430703778613" rel="nofollow,noindex">Byte Buddy</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959646057198156943" rel="nofollow,noindex">CGLIB</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959727766837387890" rel="nofollow,noindex">Cojen</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959727766920959210" rel="nofollow,noindex">Javassist</a></li> <li><a href="/misc/goto?guid=4959727766993272617" rel="nofollow,noindex">Serp</a></li> </ul> <p>本文将会主要关注Javassist和ASM。</p> <h2>我们为什么应该关注字节码操纵呢？</h2> <p>很多常用的Java库，如Spring和Hibernate，以及大多数的JVM语言甚至我们的IDE，都用到了字节码操纵框架。另外，它也确实非常有趣，所以这是一项很有价值的技术，掌握它之后，我们就能完成一些靠其他技术很难实现或无法完成的任务。一旦学会之后，我们的发挥空间将是无限的！</p> <p>一个很重要的使用场景就是程序分析。例如，流行的bug定位工具FindBugs在底层就使用了ASM来分析字节码并定位bug。有一些软件商店会有一定的代码复杂性规则，比如方法中if/else语句的最大数量以及方法的最大长度。静态分析工具会分析我们的字节码来确定代码的复杂性。</p> <p>另外一个常见的使用场景就是类生成功能。例如，ORM框架一般都会基于我们的类定义使用代理的机制。或者，在考虑实现应用的安全性时，可能会提供一种语法来添加授权的注解。在这样的场景下，都能很好地运用字节码操纵技术。</p> <p>像Scala、Groovy和Grails这样的JVM语言都使用了字节码操纵框架。</p> <p>考虑这样一种场景，我们需要转换库中的类，这些类我们并没有源码，这样的任务通常会由Java profiler来执行。例如，在New Relic，采用了字节码instrumentation技术实现了对方法执行的计时。</p> <p>借助字节码操纵，我们可以优化或混淆代码，甚至可以引入一些功能，比如为应用添加重要的日志。本文将会关注一个日志样例，这个样例提供使用这些字节码操纵框架的基本工具。</p> <h2>我们的样例</h2> <p>Sue负责一家银行的ATM编程，她有了一项新的需求：针对一些指定的重要操作，在日志中添加关键的数据。</p> <p>如下是一个简化的银行交易类，它允许用户通过用户名和密码进行登录、进行一些处理、提取一些钱，然后打印“交易完成”。这里的重要操作就是登录和提款。</p> <pre> <code class="language-java">public void login(String password, String accountId, String userName) { // 登录逻辑 } public void withdraw(String accountId, Double moneyToRemove) { // 交易逻辑 }</code></pre> <p>为了简化编码，Sue会为这些方法调用创建一个@ImportantLog注解，这个注解所包含的输入参数代表了希望记录的方法参数索引。借助这一点，她就可以为login和withdraw方法添加注解了。</p> <pre> <code class="language-java">/** * 方法注解，用于识别 * 重要的方法，这些方法的调用需要进行日志记录。 */ public @interface ImportantLog { /** * 需要进行日志记录的方法参数索引。 * 例如，如果有名为 * hello(int paramA, int paramB, int paramC)的方法，我们 * 希望以日志的形式记录paramA和paramC的值，那么fields * 应该是["0","2"]。如果我们只想记录 * paramB的值，那么fields将会是["1"]。 */ String[] fields(); }</code></pre> <p>对于login方法，Sue希望记录账户Id和用户名，那么她的fields应该设置为“1”和“2”（她不希望将密码展现出来！）。对于withdraw方法，她的fields应该设置为“0”和“1”，因为她希望输出前两个域：账户ID以及要提取的金额，其审计日志理想情况下应该包含如下的内容：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/dc3a5f3c3303f82714935f09cc9cc962.jpg"></p> <p>要实现该功能，Sue将会使用Java agent技术。Java agent是在JDK 1.5中引入的，它允许我们在处于运行状态的JVM中，修改组成类的字节，在这个过程中，并不需要这些类的源码。</p> <p>在没有agent的时候，Sue的程序的正常执行流程是这样的：</p> <ol> <li>在某个主类上运行Java，这个类会由一个类加载器进行加载；</li> <li>调用该类的main方法，它会调用预先定义好的处理过程；</li> <li>打印“交易完成”。</li> </ol> <p>在引入Java agent之后，会发生几件额外的事情——但是，在此之前，我们先看一下创建agent都需要些什么。agent必须要包含一个类，这个类要具有一个名为premain的方法。这个类必须要打包为JAR文件，这个包中还需要包含一个正确的manifest文件，在manifest文件中要有一个名为Premain-Class的条目。在启动的时候，必须要设置一个启动项，指向该JAR文件的路径，这样的话，JVM才能知道这个agent：</p> <pre> <code class="language-java">java -javaagent:/to/agent.jar com/example/spring2gx/BankTransactions</code></pre> <p>在premain方法中，我们可以注册一个Transformer，它会在每个类加载的时候，捕获它的字节，进行所需的修改，然后返回修改后的字节。在Sue的样例中，Transformer会捕获BankTransaction，在这里她会作出修改并返回修改后的字节，这也就是类加载器所加载的字节，main方法将会执行原有的功能，除此之外还会增加Sue所需的日志增强。</p> <p>当agent类加载后，它的premain方法会在应用程序的main方法之前被调用。</p> <p><img src="https://simg.open-open.com/show/11793fc958076da1f1a3dc6b4c3707c7.jpg"></p> <p>图2：使用Java agent的过程。</p> <p>我们最好来看一个样例。</p> <p>Agent类不需要实现任何接口，但是它必须要包含一个premain方法，如下所示：</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/e5a99ea36770d668196fe5b587fb31e8.jpg"></p> <p>Transformer类包含了一个transform方法，它的签名会接受ClassLoader、类名、要重定义的类所对应的Class对象、定义权限的ProtectionDomain以及这个类的原始字节。如果从transform方法中返回null的话，将会告诉运行时环境我们并没有对这个类进行变更。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/628a118bf728853d5ac56d005c178a0f.jpg"></p> <p>如果要修改类的字节的话，我们需要在transform中提供字节码操纵的逻辑并返回修改后的字节。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/ac7bd8b4428d29c1872fe095821cf73a.jpg"></p> <h2>Javassist</h2> <p>Javassist（“Java Programming Assistant”的缩写形式）是JBoss的子项目，包含了高层级的基于对象的API，同时也包含了低层级更接近字节码的API。基于对象的API社区更为活跃，这也是本文所关注的焦点。读者可以参考 <a href="/misc/goto?guid=4959727767082631929" rel="nofollow,noindex">Javassist站点</a> 以获取完整的使用指南。</p> <p>在Javassist中，进行类表述的基本单元是CtClass（即“编译时的类”，compile time class）。组成程序的这些类会存储在一个ClassPool中，它本质上就是CtClass实例的一个容器。</p> <p>ClassPool的实现使用了一个HashMap，其中key是类的名称，而value是对应的CtClass对象。</p> <p>正常的Java类都会包含域、构造器以及方法。在CtClass中，分别与之对应的是CtField、CtConstructor和CtMethod。要定位某个CtClass，我们可以根据名称从ClassPool中获取，然后通过CtClass得到任意的方法，并做出我们的修改。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/7031f8be37dc18fe0b19f8389d0e04fa.jpg"></p> <p>图3</p> <p>CtMethod中包含了相关方法的代码行。我们可以借助insertBefore命令在方法开始的地方插入代码。Javassist非常棒的一点在于我们所编写的是纯Java，只不过需要提醒一下：Java代码必须要以引用字符串的形式来实现。但是，大多数的人都会同意这种方式要比处理字节码好得多！（尽管如此，如果你碰巧喜欢直接处理字节码的话，那么可以关注本文ASM相关的内容。）JVM包含了一个字节码验证器（verifier），以防止出现不合法的字节码。如果在你的Javassist代码中，所使用的Java是非法的，那么在运行时字节码验证器会拒绝它。</p> <p>与insertBefore类似，还有一个名为insertAfter的方法，借助它我们可以在相关方法的结尾处插入代码。我们还可以使用insertAt方法，从而在相关方法的中间插入代码，或者使用addCatch添加catch语句。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/2524f08c0b58d5edbb83df54bbf8ecd5.jpg"></p> <p>现在，让我们打开IDE，然后编码实现这个日志特性，首先从Agent（包含premain）和ClassTransformer开始。</p> <pre> <code class="language-java">package com.example.spring2gx.agent; public class Agent { public static void premain(String args, Instrumentation inst) { System.out.println("Starting the agent"); inst.addTransformer(new ImportantLogClassTransformer()); } } package com.example.spring2gx.agent; import java.lang.instrument.ClassFileTransformer; import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException; import java.security.ProtectionDomain; public class ImportantLogClassTransformer implements ClassFileTransformer { public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException { // 在这里操纵字节 return modified_bytes; }</code></pre> <p>为了添加审计日志，首先要实现transform，将类的字节转换为CtClass对象。然后，我们可以迭代它的方法，并捕获其中带有@ImportantLogin注解的方法，获取要进行日志记录的输入参数索引，并将相关的代码插入到方法开头的位置上。</p> <pre> <code class="language-java">public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] cfbuffer) throws IllegalClassFormatException { // 将字节数组转换为CtClass对象 pool.insertClassPath(new ByteArrayClassPath(className,classfileBuffer)); // 将路径斜线转换为点号 CtClass cclass = pool.get(className.replaceAll("/", ".")); if (!cclass.isFrozen()) { // 检查CtClass的每个方法是否有@ImportantLog注解 for (CtMethod currentMethod : cclass.getDeclaredMethods()) { // 查找@ImportantLog注解 Annotation annotation = getAnnotation(currentMethod); if (annotation != null) { // 如果方法上有@ImportantLog注解的话，那么 // 获得重要方法的参数索引 List parameterIndexes = getParamIndexes(annotation); // 在方法的开头位置添加日志语句 currentMethod.insertBefore( createJavaString(currentMethod, className, parameterIndexes)); } } return cclass.toBytecode(); } return null; }</code></pre> <p>Javassist注解可以声明为“不可见的（invisible）”和“可见的（visible）”。不可见的注解只会在类加载和编译期可见，它们在声明时需要将RententionPolicy.CLASS参数传递到注解中。可见注解（RententionPolicy.RUNTIME）在运行期会加载，并且是可见的。对于本例来说，我们只在编译期需要这些属性，因此将其设为不可见的。</p> <p>getAnnotation方法会扫描@ImportantLog注解，如果找不到注解的话，将会返回null。</p> <pre> <code class="language-java">private Annotation getAnnotation(CtMethod method) { MethodInfo methodInfo = method.getMethodInfo(); AnnotationsAttribute attInfo = (AnnotationsAttribute) methodInfo .getAttribute(AnnotationsAttribute.invisibleTag); if (attInfo != null) { return attInfo.getAnnotation("com.example.spring.mains.ImportantLog"); } return null; }</code></pre> <p>在得到注解之后，我们就可以检索参数索引了。通过使用Javassist的ArrayMemberValue，会以字符串数组的形式返回成员field的值，然后我们就可以对其进行遍历，从而获取在注解中所嵌入的field索引。</p> <pre> <code class="language-java">private List getParamIndexes(Annotation annotation) { ArrayMemberValue fields = (ArrayMemberValue) annotation.getMemberValue(“fields”); if (fields != null) { MemberValue[] values = (MemberValue[]) fields.getValue(); List parameterIndexes = new ArrayList(); for (MemberValue val : values) { parameterIndexes.add(((StringMemberValue) val).getValue()); } return parameterIndexes; } return Collections.emptyList(); }</code></pre> <p>最后，我们可以借助createJavaString在某个位置插入日志语句。</p> <pre> <code class="language-java">1 private String createJavaString(CtMethod currentMethod, 2 String className, List indexParameters) { 3 StringBuilder sb = new StringBuilder(); 4 sb.append("{StringBuilder sb = new StringBuilder"); 5 sb.append("(\"A call was made to method '\");"); 6 sb.append("sb.append(\""); 7 sb.append(currentMethod.getName()); 8 sb.append("\");sb.append(\"' on class '\");"); 9 sb.append("sb.append(\""); 10 sb.append(className); 11 sb.append("\");sb.append(\"'.\");"); 12 sb.append("sb.append(\"\\n Important params:\");"); 13 14 for (String index : indexParameters) { 15 try { 16 int localVar = Integer.parseInt(index) + 1; 17 sb.append("sb.append(\"\\n Index: \");"); 18 sb.append("sb.append(\""); 19 sb.append(index); 20 sb.append("\");sb.append(\" value: \");"); 21 sb.append("sb.append($" + localVar + ");"); 22 } catch (NumberFormatException e) { 23 e.printStackTrace(); 24 } 25 } 26 sb.append("System.out.println(sb.toString());}"); 27 return sb.toString(); 28 } 29 }</code></pre> <p>在我们的实现中，创建了一个StringBuilder，它首先拼接了一些报头信息，紧接着是方法名和类名。需要注意的一件事情是，如果我们插入多行Java语句的话，需要将其用大括号括起来（参见第4行和第26行）。</p> <p>（如果只有一条语句的话，那没有必要使用括号。）</p> <p>前文基本上已经全部涵盖了使用Javassist添加审计日志的代码。回顾一下，它的优势在于：</p> <ul> <li>因为它使用我们所熟悉的Java语法，所以不需要学习字节码；</li> <li>没有太多的编码工作要做；</li> <li>Javassist已经有了很棒的文档。</li> </ul> <p>它的不足之处在于：</p> <ul> <li>不使用字节码会限制它的功能；</li> <li>Javassist会比其他的字节码操纵框架更慢一些。</li> </ul> <h2>ASM</h2> <p>ASM最初是一个博士研究项目，在2002年开源。它的更新非常活跃，从5.x版本开始支持Java 8。ASM包含了一个基于事件的库和一个基于对象的库，分别类似于SAX和DOM XML解析器。</p> <p>一个Java类是由很多组件组成的，包括超类、接口、属性、域和方法。在使用ASM时，我们可以将其均视为事件。我们会提供一个ClassVisitor实现，通过它来解析类，当解析器遇到每个组件时，ClassVisitor上对应的“visitor”事件处理器方法会被调用（始终按照上述的顺序）。</p> <pre> <code class="language-java">package com.sun.xml.internal.ws.org.objectweb.asm; public interface ClassVisitor { void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces); void visitSource(String source, String debug); void visitOuterClass(String owner, String name, String desc); AnnotationVisitor visitAnnotation(String desc, boolean visible); void visitAttribute(Attribute attr); void visitInnerClass(String name, String outerName, String innerName, int access); FieldVisitor visitField(int access, String name, String desc, String signature, Object value); MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc, String signature, String[] exceptions); void visitEnd(); }</code></pre> <p>接下来，我们将Sue的BankTransaction（在本文的开头中进行了定义）传递到一个ClassReader中进行解析，以便对这种处理方式有个直观的感觉。</p> <p>同样，我们需要从Agent premain开始：</p> <pre> <code class="language-java">import java.lang.instrument.Instrumentation; public class Agent { public static void premain(String args, Instrumentation inst) { System.out.println("Starting the agent"); inst.addTransformer(new ImportantLogClassTransformer()); } }</code></pre> <p>然后，将输出的字节传递给不进行任何操作（no-op）的ClassWriter，将解析得到的字节全部写回到字节数组中，得到一个重新生成的BankTransaction，它的行为与原始类的行为是完全一致的。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/d77e7d08185890936c8cda591aea4ba2.jpg"></p> <p>图4</p> <pre> <code class="language-java">import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassReader; import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassWriter; import jdk.internal.org.objectweb.asm.ClassVisitor; import java.lang.instrument.ClassFileTransformer; import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException; import java.security.ProtectionDomain; public class ImportantLogClassTransformer implements ClassFileTransformer { public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException { ClassReader cr = new ClassReader(classfileBuffer); ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_FRAMES); cr.accept(cw, 0); return cw.toByteArray(); } }</code></pre> <p>现在，我们修改一下ClassWriter，让它做一些更有用的事情，这需要添加一个ClassVisitor（名为LogMethodClassVisitor）来调用我们的事件处理方法，如visitField或visitMethod，在解析时遇到相关组件时就会调用这些方法。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/d1dbfc9a26d0ee0e12eff2998018ff8c.jpg"></p> <p>图5</p> <pre> <code class="language-java">public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException { ClassReader cr = new ClassReader(classfileBuffer); ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_FRAMES); ClassVisitor cv = new LogMethodClassVisitor(cw, className); cr.accept(cv, 0); return cw.toByteArray(); }</code></pre> <p>对于日志记录的需求，我们想要检查每个方法是否具有标示注解并添加特定的日志。我们只需要重写ClassVisitor的visitMethod方法，让它返回一个MethodVisitor，从而提供我们自己的实现。就像类是由多个组件组成的一样，方法也是由多个组件组成的，对应着方法属性、注解以及编译后的代码。ASM的MethodVisitor提供了一种钩子（hook）机制，以便访问方法中的每个操作码（opcode），这样我们就能以很细的粒度来进行修改。</p> <pre> <code class="language-java">public class LogMethodClassVisitor extends ClassVisitor { private String className; public LogMethodIfAnnotationVisitor(ClassVisitor cv, String className) { super(Opcodes.ASM5, cv); this.className = className; } @Override public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc, String signature, String[] exceptions) { // 将我们的逻辑放在这里 } }</code></pre> <p>同样的，事件处理器会始终按照预先定义的相同顺序来调用，所以在实际 <em>访问（visit）</em> 代码的时候，我们就已经得知了方法的所有属性和注解。（顺便说一下，我们还可以将多个MethodVisitor链接在一起，就像我们可以链接多个ClassVisitor实例一样。）所以，在visitMethod方法中，我们将会通过PrintMessageMethodVisitor添加钩子，重载visitAnnotation方法来获取注解并插入任意所需的日志代码。</p> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/e5e537d3e4a3755b050d4f9bc423a2ab.jpg"></p> <p>我们的PrintMessageMethodVisitor重载了两个方法。首先是visitAnnotation，所以可以检查方法的@ImportantLog注解。如果存在这个注解的话，我们需要提取field属性上的索引。当visitCode执行的时候，是否存在注解已经确定了，所以我们就可以添加特定的日志了。visitAnnotation的代码以钩子的形式添加到了AnnotationVisitor中，它能够暴露@ImportantLog 注解上的field参数。</p> <pre> <code class="language-java">public AnnotationVisitor visitAnnotation(String desc, boolean visible) { if ("Lcom/example/spring2gx/mains/ImportantLog;".equals(desc)) { isAnnotationPresent = true; return new AnnotationVisitor(Opcodes.ASM5, super.visitAnnotation(desc, visible)) { public AnnotationVisitor visitArray(String name) { if (“fields”.equals(name)){ return new AnnotationVisitor(Opcodes.ASM5, super.visitArray(name)) { public void visit(String name, Object value) { parameterIndexes.add((String) value); super.visit(name, value); } }; }else{ return super.visitArray(name); } } }; } return super.visitAnnotation(desc, visible); }</code></pre> <p>现在，我们来看一下visitCode方法。首先，它必须要检查AnnotationVisitor是否有注解存在的标记。如果有的话，那么添加我们自己的字节码。</p> <pre> <code class="language-java">public void visitCode() { if (isAnnotationPresent) { // 创建string builder mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;"); mv.visitTypeInsn(Opcodes.NEW, "java/lang/StringBuilder"); mv.visitInsn(Opcodes.DUP); // 将所需的所有内容添加到string builder上 mv.visitLdcInsn("A call was made to method \""); mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/StringBuilder", "", "(Ljava/lang/String;)V", false); mv.visitLdcInsn(methodName); mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/lang/StringBuilder", "append", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;", false); }</code></pre> <p>这是ASM非常恐怖的一点——我们必须要编写字节码，所以要学习新的东西。这是一门相当简单的语言，但是如果你只是想随便了解一下的话，那么可以非常容易地借助javap得到现有的字节码：</p> <pre> <code class="language-java">javap -c com/example/spring2gx/mains/PrintMessage</code></pre> <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/e8fc757f9a335c352ed4d49867d38aa6.jpg"></p> <p>我推荐你在一个Java测试类中编写你所需的代码、对其进行编译，然后通过javap -c来运行它，以便查看精确的字节码。在上面的样例代码中，以蓝字显示的所有内容都是字节码。其中的每一行都是一个单字节的操作码，后面跟着零个或更多的参数。我们需要为目标代码确定这些参数，它们通常可以通过对原始类执行javap-c -v进行抽取（这里-v代表的意思是verbose，将会展示常量池）。</p> <p>我鼓励读者查阅一下 <a href="/misc/goto?guid=4959727767158147254" rel="nofollow,noindex">JVM规范</a> ，该规范定义了所有的字节码。有一些操作，比如load和store（会将数据在操作栈和本地变量之间进行转移），针对每种参数形式都进行了重载。例如，ILOAD会将一个整型值的本地变量推送到栈中，而LLOAD会对长整型执行相同的操作。</p> <p>除此之外，还有像invokeVirtual、invokeSpecial、invokeStatic这样的操作，以及最近新添加的invokeDynamic，它们分别用来调用标准的实例方法、构造器、静态方法以及动态类型的JVM语言中的动态方法。另外，还有创建新对象的new操作符，以及复制栈顶操作数的指令。</p> <p>总结起来，ASM的优势在于：</p> <ul> <li>它的内存占用很小；</li> <li>它的运行通常会非常快；</li> <li>在网上，它的文档很丰富；</li> <li>所有的操作码都是可用的，所以可以通过它做很多的事情；</li> <li>有很多的社区支持。</li> </ul> <p>它只有一个不足之处，但这是很大的不足：我们编写的是字节码，所以需要理解在幕后是如何运行的，这样的话，开发人员所需要的时间就会增加。</p> <h2>我们学到了什么</h2> <ul> <li>当我们处理字节码操纵时，很重要的一点就是步子不要太大。不要编写大量的字节码并希望它们能够立即通过验证并且可以执行。每次只编写一行，考虑一下在你的栈中会有什么，考虑一下局部变量，然后再写下一行。如果它不能通过验证器的校验，那么每次只对一个地方进行修改，否则的话，你永远无法让其正常运行起来。另外，还需要记住，除了JVM的验证器以外，ASM还维护了一个单独的字节码验证器，所以我们最好运行这两个验证器，检查你的字节码是否能够通过它们两者的校验。</li> <li>在修改类的时候，很重要的一点就是要考虑类加载机制。当我们使用Java agent的时候，它的transformer会在类加载进JVM时接触到每个类，并不关心是哪个类加载器加载的它。所以，我们需要确保类加载器也能看到对应的对象，否则的话，就会遇到麻烦。</li> <li>如果你将Javassist与应用服务器组合使用时，应用服务器会有多个类加载器，注意类池（class pool）需要能够访问到你的类对象。我们可能需要为类池注册一个新的类路径，以确保它能访问类对象。你可以将类池链接起来，就像Java将类加载器链接起来一样，这样，如果在类池中无法找到CTClass对象的话，它能够访问它的父类池进行查找。</li> <li>最后，还有很重要的一点需要注意，那就是JDK本身也有转换类的功能，JDK已经转换过的类会有一些特定的限制。我们可以修改方法的实现，但是与原始的转换不同，此时，重新转换就不允许改变类的结构了，例如添加新的域或方法，或者修改签名。</li> </ul> <p>字节码操纵能够让我们的生活更加轻松。我们可以查找缺陷、添加日志（就像之前所讨论的）、混淆源码、执行像Spring或Hibernate这样的预处理，甚至编写自己的语言编译器。我们还可以限制API调用、通过分析代码来查看是否有多个线程访问同一个集合、从数据库中懒加载数据，并且还可以通过探测JAR包，寻找这些包的差异。</p> <p>所以，我鼓励你选择某个字节码操纵框架为友，也许有一天，它就能拯救你的工作。</p> <p> </p> <p> </p> <p>来自：http://www.infoq.com/cn/articles/Living-Matrix-Bytecode-Manipulation</p> <p> </p>