字节码编程 Byte-buddy 篇 一 基于Byte Buddy语法建立的第一个 HelloWorld

做者：小傅哥
博客：https://bugstack.cn - 汇总系列专题文章

沉淀、分享、成长，让本身和他人都能有所收获！

1、前言

相对于小傅哥以前编写的字节码编程； ASM、Javassist 系列，Byte Buddy 玩法上更加高级，你能够彻底不须要了解一个类和方法块是如何经过 指令码 LDC、LOAD、STORE、IRETURN... 生成出来的。就像它的官网介绍；

Byte Buddy 是一个代码生成和操做库，用于在 Java 应用程序运行时建立和修改 Java 类，而无需编译器的帮助。除了 Java 类库附带的代码生成实用程序外，Byte Buddy 还容许建立任意类，而且不限于实现用于建立运行时代理的接口。此外，Byte Buddy 提供了一种方便的 API，可使用 Java 代理或在构建过程当中手动更改类。

• 无需理解字节码指令，便可使用简单的 API 就能很容易操做字节码，控制类和方法。
• 已支持Java 11，库轻量，仅取决于Java字节代码解析器库ASM的访问者API，它自己不须要任何其余依赖项。
• 比起JDK动态代理、cglib、Javassist，Byte Buddy在性能上具备必定的优点。

2015年10月，Byte Buddy被 Oracle 授予了 Duke's Choice大奖。该奖项对Byte Buddy的“ Java技术方面的巨大创新 ”表示赞扬。咱们为得到此奖项感到很是荣幸，并感谢全部帮助Byte Buddy取得成功的用户以及其余全部人。咱们真的很感激！

除了这些简单的介绍外，还能够经过官网：https://bytebuddy.net，去了解更多关于 Byte Buddy 的内容。

好！ 那么接下来，咱们开始从 HelloWorld 开始。深刻了解一个技能前，先多多运行，这样总归能让找到学习的快乐。

2、开发环境

1. JDK 1.8.0
2. byte-buddy 1.10.9
3. byte-buddy-agent 1.10.9
4. 本章涉及源码在：itstack-demo-bytecode-2-01，能够关注公众号：bugstack虫洞栈，回复源码下载获取。你会得到一个下载连接列表，打开后里面的第17个「由于我有好多开源代码」，记得给个Star！

3、案例目标

每个程序员，都运行过 N 多个 HelloWorld，就像很熟悉的 Java；

public class Hi {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Byte-buddy Hi HelloWorld By 小傅哥(bugstack.cn)");
    }

}

那么咱们接下来就经过使用动态字节码生成的方式，来建立出能够输出 HelloWorld 的程序。

新知识点的学习不要慌，最主要是找到一个能够入手的点，经过这样的一个点去慢慢解开整个程序的面纱。

4、技术实现

1. 官网经典例子

在咱们看官网文档中，从它的介绍了就已经提供了一个很是简单的例子，用于输出 HelloWorld，咱们在这展现并讲解下。

案例代码：

String helloWorld = new ByteBuddy()
            .subclass(Object.class)
            .method(named("toString"))
            .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))
            .make()
            .load(getClass().getClassLoader())
            .getLoaded()
            .newInstance()
            .toString();    

System.out.println(helloWorld);  // Hello World!

他的运行结果就是一行，Hello World!，整个代码块核心功能就是经过 method(named("toString"))，找到 toString 方法，再经过拦截 intercept，设定此方法的返回值。FixedValue.value("Hello World!")。到这里其实一个基本的方法就经过 Byte-buddy ，改造完成。

接下来的这一段主要是用于加载生成后的 Class 和执行，以及调用方法 toString()。也就是最终咱们输出了想要的结果。那么，若是你不能看到这样一段方法块，把咱们的代码改造后的样子，内心仍是有点虚。那么，咱们经过字节码输出到文件，看下具体被改造后的样子，以下；

编译后的Class文件，ByteBuddyHelloWorld.class

public class HelloWorld {
    public String toString() {
        return "Hello World!";
    }

    public HelloWorld() {
    }
}

在官网来看，这是一个很是简单而且能体现 Byte buddy 的例子。可是与咱们平时想建立出来的 main 方法相比，仍是有些差别。那么接下来，咱们尝试使用字节码编程技术建立出这样一个方法。

2. 字节码建立类和方法

接下来的例子会经过一点点的增长代码梳理，不断的把一个方法完整的建立出来。

2.1 定义输出字节码方法

为了能够更加清晰的看到每一步对字节码编程后，所建立出来的方法样子(clazz)，咱们须要输出字节码生成 clazz。在Byte buddy中默认提供了一个 dynamicType.saveIn() 方法，咱们暂时先不使用，而是经过字节码进行保存。

private static void outputClazz(byte[] bytes) {
    FileOutputStream out = null;
    try {
        String pathName = ApiTest.class.getResource("/").getPath() + "ByteBuddyHelloWorld.class";
        out = new FileOutputStream(new File(pathName));
        System.out.println("类输出路径：" + pathName);
        out.write(bytes);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (null != out) try {
            out.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 这个方法咱们在以前也用到过，主要就是一个 Java 基础的内容，输出字节码到文件中。

2.2 建立类信息

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()
        .subclass(Object.class)
        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")
        .make();

// 输出类字节码
outputClazz(dynamicType.getBytes());

• 建立类和定义类名，若是不写类名会自动生成要给类名。

此时class文件：

public class HelloWorld {
    public HelloWorld() {
    }
}

2.3 建立main方法

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()
        .subclass(Object.class)
        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")
        .defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)
        .withParameter(String[].class, "args")
        .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))
        .make();

与上面相比新增的代码片断；

• defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)，定义方法；名称、返回类型、属性public static
• withParameter(String[].class, "args")，定义参数；参数类型、参数名称
• intercept(FixedValue.value("Hello World!"))，拦截设置返回值，但此时还能知足咱们的要求。

这里有一个知识点，Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC，这是一个是二进制相加，每个类型都在二进制中占有一位。例如 1 2 4 8 ... 对应的二进制占位 1111。因此能够执行相加运算，并又能保留原有单元的属性。

此时class文件：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        String var10000 = "Hello World!";
    }

    public HelloWorld() {
    }
}

此时基本已经能够看到咱们日常编写的 Hello World 影子了，但还能输出结果。

2.4 委托函数使用

为了能让咱们使用字节码编程建立的方法去输出一段 Hello World ，那么这里须要使用到委托。

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()
        .subclass(Object.class)
        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")
        .defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)
        .withParameter(String[].class, "args")
        .intercept(MethodDelegation.to(Hi.class))
        .make();

• 总体来看变化并不大，只有 intercept(MethodDelegation.to(Hi.class))，使用了一段委托函数，真正去执行输出的是另外的函数方法。

  • MethodDelegation，须要是 public 类
  • 被委托的方法与须要与原方法有着同样的入参、出参、方法名，不然不能映射上

此时class文件：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        Hi.main(var0);
    }

    public HelloWorld() {
    }
}

• 那么此时就能够输出咱们须要的内容了，Hi.main 是定义出来的委托函数。也就是一个 HelloWorld

5、测试结果

为了可让整个方法运行起来，咱们须要添加字节码加载和反射调用的代码块，以下；

// 加载类
Class<?> clazz = dynamicType.load(GenerateClazzMethod.class.getClassLoader())
        .getLoaded();

// 反射调用
clazz.getMethod("main", String[].class).invoke(clazz.newInstance(), (Object) new String[1]);

运行结果

类输出路径：/User/xiaofuge/itstack/git/github.com/itstack-demo-bytecode/itstack-demo-bytecode-2-01/target/test-classes/ByteBuddyHelloWorld.class
helloWorld

Process finished with exit code 0

效果图

6、总结

• 在本章节 Byte buddy 中，须要掌握几个关键信息；建立方法、定义属性、拦截委托、输出字节码，以及最终的运行。这样的一个简单过程，能够很快的了解到如何使用 Byte buddy。
• 本系列文章后续会继续更新，把经常使用的 Byte buddy 方法经过实际的案例去模拟建设，在这个过程当中增强学习使用。一些基础知识也能够经过官方文档进行学习；https://bytebuddy.net。
• 在学习整理的过程当中发现，关于字节码编程方面的资料并非很全，主要源于你们平时的开发中基本是用不到的，谁也不可能总去修改字节码。但对于补全这样的成体系完善技术栈资料，却能够帮助不少须要的人。所以我也会持续输出相似这样空白的技术文章。

7、彩蛋

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