深度探讨Java字节代码的操纵方法

Java做为业界使用最为广泛的语言之一， 深得众多软件厂商和开发者的推崇， 可是关于Java语言的深度了解和运用， 本文为IBM工程师成富编写的《Java深度历险》的第一部分Java字节代码的操纵， 编写Java源代码， 再利用IDE提供的功能直接运转Java顺序就能够了。 java）， IDE会担任调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码（bytecode）， 以类文件的形式保存在磁盘上（. class）。 Java虚拟机（JVM）会担任把Java字节代码加载并执行。 Java通过这种方式来实现其“编写一次， 四处运转（Writeonce, runanywhere）”的目的。 JVM中的类加载器会担任从包括字节代码的字节数组（byte[]）中定义出Java类。 可能会须要动态的生成Java字节代码， 或是对已有的Java字节代码中止修改。 这个时候就须要用到本文中将要介绍的相关技术。 　　动态编译Java源文件　　在普通状况下， 开发人员都是在顺序运转以前就编写完成了所有的Java源代码而且成功编译。 对有些使用来讲， Java源代码的内容在运转时辰才干肯定。 再由JVM来加载执行。 由系统在后台编译、运转并中止判定。 使用的作法是直接在顺序中调用Java编译器。 可使用JDK中的工具类com. sun. Main， 不过该工具类只能编译寄存在磁盘上的文件， 　　另一个可用的工具是EclipseJDTCore提供的编译器。 这是EclipseJava开发环境使用的增量式Java编译器， Play框架在内部使用了JDT的编译器来动态编译Java源代码。 在开发模式下， 于是在修改代码以后， 刷新页面就能够看到变化。 须要确保JDK中的tools. jar在使用的CLASSPATH中。 是关于如何在Java外面作四则运算， 好比求出来(3+4)7-10的值。 普通的作法是剖析输出的运算表达式， 考虑到括号的存在和运算符的优先级等成果， 另一种作法是能够用JSR223引入的脚本语言支持， 直接把输出的表达式当作JavaScript或是JavaFX脚本来执行， 上面的代码使用的作法是动态生成Java源代码并编译， 接着加载Java类来执行并获取结果。 这种作法彻底使用Java来实现。 　　上面的代码给出了使用动态生成的Java字节代码的基本模式， 即通过类加载器来加载字节代码， 创立Java类的对象的实例， 　　Java字节代码增强　　Java字节代码增强指的是在Java字节代码生成以后， 这种作法至关于对使用顺序的二进制文件中止修改。 注解在Java源代码中声明了须要增强的行为及相关的元数据， 用过JavaBeans的人可能对其中那些必需添加的getter/setter方法感到很繁琐， 而通过字节代码增强， 开发人员只须要声明Bean中的属性便可， getter/setter方法能够通过修改字节代码来自动添加。 用过JPA的人， 在调试顺序的时候， 会发现实体类中被添加了一些额外的域和方法。 首先介绍一下表示一个Java类或接口的字节代码的组织形式。 　　类文件　　如上所示， 一个类或接口的字节代码使用的是一种松懈的组织构造， 关于可能包括多个条目的内容， 如所实现的接口、域、方法和属性等， 是以数组来表示的。 不一样的内容类型， 关于开发人员来讲， 直接操纵包括字节代码的字节数组的话， 开发效率比拟低， 这些类库包括ASM、cglib、serp和BCEL等。 好比考虑上面一个复杂的需求， 在一个Java类的全部方法执行以前输出相应的日志。 熟悉AOP的人都晓得， 相关的代码以下：　　从ClassWriter就能够获取到包括增强以后的字节代码的字节数组， 增强部分的逻辑比拟复杂， 只是遍历Java类中的全部方法并添加对System. println方法的调用。 在字节代码中， 而要作的是生成调用System. 并把这些指令插入到指令集合的最前面。 ASM对这些指令作了抽象， ASM提供了一个工具类ASMifierClassVisitor， 当须要增强某个类的时候， 能够先在源代码上作出修改， 在JVM执行以前。 当获取到Java类的字节代码以后， 先中止增强处理， 　　因为存在着少许对Java字节代码中止修改的需求， lang. instrument包并在JDK6中失掉了进一步的增强。 这个类会包括一个premain方法。 JVM在启动的时候会首先执行代理类的premain方法， 再执行Java顺序自己的main方法。 在premain方法中就能够对顺序自己的字节代码中止修改。 JDK6中还容许在JVM启动以后动态添加代理。 java. instrument包支持两种修改的场景， 一种是重定义一个Java类， 即彻底交流一个Java类的字节代码；另一种是转换已有的Java类， 至关于前面提到的类字节代码增强。 首先须要实现java. lang. instrument. ClassFileTransformer接口来完成对已有Java类的转换。 　　把该代理类打成一个jar包， 运转Java顺序的时候， 添加JVM启动参数-javaagent:myagent. jar。 这样的话， 完成相关的转换操做。 能够很容易的对二进制分发的Java顺序中止修改， 十分适宜于性能剖析、调试跟踪和日志记载等义务。 另一个十分重要的做用是把开发人员从繁琐的Java语法中解放出来。 开发人员应该只须要担任编写与业务逻辑相关的重要代码。 关于那些只是因为语法要求而添加的， 或是模式固定的代码， 彻底能够将其字节代码动态生成出来。 字节代码增强和源代码生成是不一样的概念。 源代码生成以后， 就已经成为了顺序的一部分， 开发人员须要去维护它：要么手工修改生成出来的源代码， 要么重重生成。 关于开发人员是彻底透明的。 妥善使用Java字节代码的操纵技术， 能够更好的解决某一类开发成果。