Javassist如何操作Java 字節(jié)碼

更新時(shí)間：2020年09月03日 10:30:29 作者：碼戀

這篇文章主要介紹了Javassist如何操作Java 字節(jié)碼，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)Java，感興趣的朋友可以了解下

一、開(kāi)篇

說(shuō)起 AOP 小伙伴們肯定很熟悉，無(wú)論是 JDK 動(dòng)態(tài)代理或者是 CGLIB 等，其底層都是通過(guò)操作 Java 字節(jié)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)代理。常用的一些操作字節(jié)碼的技術(shù)有 ASM、AspectJ、Javassist 等。

ASM 其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是盡可能小而且快，更專注于性能。它在指令的層面來(lái)操作，所以使用它需要對(duì) JVM 的指令有所了解，門檻較高，CGLIB 就使用了 ASM 技術(shù)。
AspectJ 擴(kuò)展了 Java 語(yǔ)言，定義了一系列 AOP 語(yǔ)法，在 JVM 中運(yùn)行需要使用特定的編譯器生成遵守 Java 字節(jié)碼規(guī)范的 Class 文件，Spring AOP 使用了 AspectJ 。
Javassist 直接使用 Java 編碼的形式操作字節(jié)碼，簡(jiǎn)單易上手，性能高于反射，相比于 ASM 稍低。

二、Javassist 常用類

Javassist 抽象出一個(gè) ClassPool 對(duì)象來(lái)操作 Java 類，可以通過(guò) ClassPool.getDefault() 來(lái)獲取默認(rèn)的 ClassPool 。常用的對(duì)象：

CtClass：代表一個(gè) Class 的實(shí)例，可以通過(guò)類的全限定名來(lái)獲取 CtClass 對(duì)象，其中包含了對(duì) Class 的各種操作。
ClassPool：通過(guò) HashTable 保存了路徑下的 CtClass 信息，key為類的全限定名稱，value 為類名對(duì)應(yīng)的 CtClass 對(duì)象。
CtMethod、CtField：抽象出類的方法和屬性，可以用于定義或修改方法和字段。

三、Javassist 的使用

1、依賴

<dependency>
  <groupId>org.javassist</groupId>
  <artifactId>javassist</artifactId>
  <version>3.27.0-GA</version>
</dependency>

2、代碼示例

// 獲取默認(rèn)類池
  ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
  // 1. 創(chuàng)建空類
  CtClass ctClass = classPool.makeClass("com.aysaml.demo.javassist.User");

  // 2. 創(chuàng)建 String 類型的 name 字段
  CtField field = new CtField(classPool.get("java.lang.String"), "name", ctClass);
  // 設(shè)置字段訪問(wèn)級(jí)別 private
  field.setModifiers(Modifier.PRIVATE);
  // 增加字段
  ctClass.addField(field);

  // 3. 增加 getter & setter 方法
  ctClass.addMethod(CtNewMethod.getter("getName", field));
  ctClass.addMethod(CtNewMethod.setter("setName", field));

  // 4. 增加無(wú)參構(gòu)造方法：其中 $0 表示 this，$1 表示參數(shù)
  CtConstructor noArgsCons = new CtConstructor(new CtClass[] {}, ctClass);
  noArgsCons.setBody("{$0.name=\"mark\";}");
  ctClass.addConstructor(noArgsCons);

  // 5. 增加有參構(gòu)造方法
  CtConstructor hasArgsCons =
    new CtConstructor(new CtClass[] {classPool.get("java.lang.String")}, ctClass);
  hasArgsCons.setBody("{$0.name=$1;}");
  ctClass.addConstructor(hasArgsCons);

  // 6. 創(chuàng)建方法
  CtMethod method = new CtMethod(CtClass.voidType, "printName", new CtClass[] {}, ctClass);
  method.setBody("{System.out.println($0.name);}");
  ctClass.addMethod(method);

  // 7. 生成類文件：可指定路徑，默認(rèn)為當(dāng)前項(xiàng)目根目錄
  ctClass.writeFile();

  // 8. 創(chuàng)建類實(shí)例
  Object person = ctClass.toClass().newInstance();

3、如何實(shí)現(xiàn)類似 AOP 的功能

由上可見(jiàn)，Javassist 對(duì)于編程化的操作字節(jié)碼是很簡(jiǎn)單易懂的，我們以在方法的開(kāi)頭結(jié)尾打印信息為例：

public class Cat {

 /** 記錄喵喵喵的次數(shù) */
 private int num;

 public void miao() {
  this.num++;
 }
}

我們要在 miao( ) 方法的前增加聲音輸出：

public static void main(String[] args) throws NotFoundException, CannotCompileException {
  ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
  // 獲取 Cat 類的 CtClass 對(duì)象
  CtClass catClass = classPool.get("com.aysaml.demo.javassist.Cat");
  // 獲取 miao( ) 方法
  CtMethod method = catClass.getDeclaredMethod("miao");
  method.insertBefore("System.out.println(\"miao~\");");
  // 加載修改過(guò)的類，注意必須要保證調(diào)用前這個(gè)類沒(méi)有被加載過(guò)
  catClass.toClass();
  //測(cè)試
  Cat cat = new Cat();
  cat.miao();
 }

注意到，在使用 catClass.toClass() 加載被修改過(guò)的類時(shí)，強(qiáng)調(diào)必須保證在調(diào)用前這個(gè)類沒(méi)有被加載過(guò)，否則會(huì)報(bào) attempted duplicate class definition for name 異常。

我們知道一個(gè)類是不能被一個(gè)類加載器加載兩次的，所以為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要制定一個(gè)沒(méi)有加載過(guò)該類的 Classloader，Javassist 提供了一個(gè) ClassLoader ，如下：

public class Cat {

 /** 記錄喵喵喵的次數(shù) */
 private int num;

 public void miao() {
  System.out.println("調(diào)用了 miao 方法");
  this.num++;
 }

 public static void main(String[] args) throws Exception{
  ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
  // 獲取 Cat 類的 CtClass 對(duì)象
  CtClass catClass = classPool.get("com.aysaml.demo.javassist.Cat");
  // 獲取 miao( ) 方法
  CtMethod method = catClass.getDeclaredMethod("miao");
  method.insertBefore("System.out.println(\"miao~\");");
  // 重新設(shè)置一個(gè) Classloader
  Loader classLoader = new Loader(classPool);
  Class clazz = classLoader.loadClass("com.aysaml.demo.javassist.Cat");
  // 調(diào)用修改過(guò)的類的方法
  clazz.getDeclaredMethod("miao").invoke(clazz.newInstance());
 }
}

執(zhí)行結(jié)果為：