博客

常见的Java字节码插装工具有哪些？

  • Post category:Java

常见的Java字节码插装工具有以下几种：

  1. ASM（Another System Monitor）

  2. Javassist

  3. ByteBuddy

  4. CGlib

  5. Instrumentation

以下是对每种工具的详细介绍及使用攻略：

1. ASM

ASM是一个流行的字节码操作框架，开发者可以使用它来修改或生成字节码。

使用ASM插装Java应用程序的步骤如下：

  1. 引入ASM依赖
<dependency>
    <groupId>org.ow2.asm</groupId>
    <artifactId>asm</artifactId>
    <version>7.0</version>
</dependency>
  1. 手动定义一个ClassVisitor
ClassVisitor visitor = new ClassVisitor(ASM9, new ClassWriter(0)) {
    @Override
    public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
        MethodVisitor methodVisitor = cv.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
        return new MethodVisitor(ASM9, methodVisitor) {
            @Override
            public void visitCode() {
                // 在方法执行之前执行插桩代码
                super.visitCode();
            }

            @Override
            public void visitInsn(int opcode) {
                // 在方法执行之后执行插桩代码
                super.visitInsn(opcode);
            }
        };
    }
};
  1. 利用ClassReader读取待修改的类字节码
ClassReader reader = new ClassReader(className);
reader.accept(visitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
  1. 利用ClassWriter将修改后的字节码写到本地磁盘或者Classloader中
ClassWriter writer = new ClassWriter(0);
visitor = new MyClassVisitor(ASM9, writer);
reader.accept(visitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
byte[] code = writer.toByteArray();

2. Javassist

Javassist是另一个流行的Java字节码操作框架，它允许我们在运行时动态修改Java类定义。

使用Javassist插装Java应用程序的步骤如下：

  1. 引入Javassist依赖
<dependency>
    <groupId>org.javassist</groupId>
    <artifactId>javassist</artifactId>
    <version>3.26.0-GA</version>
</dependency>
  1. 利用ClassPool读取待修改的类定义
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass clazz = pool.get(className);
  1. 利用CtClass和CtMethod实现方法调用插桩
CtMethod method = clazz.getDeclaredMethod(methodName);
method.insertBefore(/* 在方法执行之前执行的插桩代码 */);
method.insertAfter(/* 在方法执行之后执行的插桩代码 */);
  1. 利用CtClass.toBytecode()将修改后的字节码写到本地磁盘或者Classloader中
byte[] code = clazz.toBytecode();

示例说明

这里给出一个通过Javassist实现的简单的方法调用计时器的示例代码：

public class Timer {
    private static ThreadLocal<Long> timer = new ThreadLocal<>();

    public static void startTimer() {
        timer.set(System.nanoTime());
    }

    public static void endTimer(String methodName) {
        long elapsedTime = System.nanoTime() - timer.get();
        System.out.println(methodName + " took " + elapsedTime + "ns to execute.");
    }
}

接下来我们可以在一个正常的Java方法中，调用startTimer来启动计时器，在方法执行完成后调用endTimer，输出方法执行时间，如下所示：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 调用普通的方法
        printMessage("Hello, world!");
    }

    public static void printMessage(String message) {
        Timer.startTimer();
        System.out.println(message);
        Timer.endTimer("printMessage");
    }
}

在以上代码中，我们同时修改了Timer类和Test类，分别增加了startTimer和endTimer方法的调用，来统计printMessage方法执行的时间。这样，我们就通过Javassist实现了一个简单的方法调用计时器。

除了这个简单的例子外，插桩还可以实现很多其他的功能，如对方法调用参数的修改，对异常的捕获和重试，对实例方法的动态代理等。不过，在实现更高级的功能时，可能需要使用到更高级的工具，如ByteBuddy、CGlib等。

Tags: