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Java深度历险之Java字节代码的操纵

  java.lang.instrument

  由于存在着大量对Java字节代码进行修改的需求,JDK 5引入了java.lang.instrument包并在JDK 6中得到了进一步的增强。基本的思路是在JVM启动的时候添加一些代理(agent)。每个代理是一个jar包,其清单(manifest)文件中会指定一个代理类。这个类会包含一个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程序本身的main方法。在 premain方法中就可以对程序本身的字节代码进行修改。JDK 6中还允许在JVM启动之后动态添加代理。java.lang.instrument包支持两种修改的场景,一种是重定义一个Java类,即完全替换一个 Java类的字节代码;另外一种是转换已有的Java类,相当于前面提到的类字节代码增强。还是以前面提到的输出方法执行日志的场景为例,首先需要实现java.lang.instrument.ClassFileTransformer接口来完成对已有Java类的转换。

static class MethodEntryTransformer implements ClassFileTransformer {
  
public byte[] transform(ClassLoader loader, String className,
     Class
<?> classBeingRedefined, ?ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
     throws  IllegalClassFormatException {
        try {
           ClassReader cr
= new ClassReader(classfileBuffer);
           ClassNode cn
= new ClassNode();            
          
//省略使用ASM进行字节代码转换的代码            
           ClassWriter cw
= new ClassWriter(0);
           cn.accept(cw);
           return cw.toByteArray();      
        } catch (Exception e){            
           return
null;
        }
   }
}

  有了这个转换类之后,就可以在代理的premain方法中使用它。

public static void premain(String args, Instrumentation inst) {    
   inst.addTransformer(
new MethodEntryTransformer());
}

 

  把该代理类打成一个jar包,并在jar包的清单文件中通过Premain-Class声明代理类的名称。运行Java程序的时候,添加JVM启动参数-javaagent:myagent.jar。这样的话,JVM会在加载Java类的字节代码之前,完成相关的转换操作。

  总结

  操纵Java字节代码是一件很有趣的事情。通过它,可以很容易的对二进制分发的Java程序进行修改,非常适合于性能分析、调试跟踪和日志记录等任务。另外一个非常重要的作用是把开发人员从繁琐的Java语法中解放出来。开发人员应该只需要负责编写与业务逻辑相关的重要代码。对于那些只是因为语法要求而添加的,或是模式固定的代码,完全可以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同的概念。源代码生成之后,就已经成为了程序的一部分,开发人员需要去维护它:要么手工修改生成出来的源代码,要么重新生成。而字节代码的增强过程,对于开发人员是完全透明的。妥善使用Java字节代码的操纵技术,可以更好的解决某一类开发问题。

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