Java 动态字节码生成技术 javassist
转载自：http://www.tianshouzhi.com/api/tutorials/bytecode/354
叙述
关于java字节码的处理，目前有很多工具，如javassist，bcel，asm,cglib，以及jdk6引入的JavaCompiler等。
其中，CGLib的底层基于ASM实现，是一个高效高性能的生成库；而ASM是一个轻量级的类库，但需要涉及到JVM的操作和指令。这些实现都需要直接跟虚拟机指令打交道。如果你不想了解虚拟机指令。
javassist是jboss的一个子项目，其主要的优点，在于简单，而且快速。直接使用java编码的形式，而不需要了解虚拟机指令，就能动态改变类的结构，或者动态生成类。如果你不想了解虚拟机指令，可以采用javassist。
另外JDK6引入的JavaCompiler类，也可以帮助我们动态生成字节码对象。
很多框架都使用了动态字节码技术，例如mybatis，hibernate，spring，Struts2，dubbo等。
Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的 Shigeru Chiba （千叶 滋）所创建的。它已加入了开放源代码JBoss 应用服务器项目,通过使用Javassist对字节码操作为JBoss实现动态"AOP"框架。
Javassist的官方网站：http://jboss-javassist.github.io/javassist/
通过javasssit，我们可以：
-
动态创建新类或新接口的二进制字节码
-
动态扩展现有类或接口的二进制字节码(AOP)
1、动态创建新类或新接口的二进制字节码
假设我们需要生成一个User类：
package com.tianshouzhi;
public class User {
private String name;
public User(String name) {
this.name = name;
}
public User() {
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "name="+name;
}
}javassist创建代码如下：
package com.tianshouzhi;
import javassist.*;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
public class UserGenerator {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
//定义User类
CtClass ctClassUser = classPool.makeClass("com.tianshouzhi.User");
//定义name字段
CtClass fieldType = classPool.get("java.lang.String");//字段类型
String name = "name";//字段名称
CtField ctFieldName=new CtField(fieldType, name,ctClassUser);
ctFieldName.setModifiers(Modifier.PRIVATE);//设置访问修饰符
ctClassUser.addField(ctFieldName, CtField.Initializer.constant("javasssit"));//添加name字段，赋值为javassist
//定义构造方法
CtClass[] parameters = new CtClass[]{classPool.get("java.lang.String")};//构造方法参数
CtConstructor constructor=new CtConstructor(parameters,ctClassUser);
String body = "{this.name=$1;}";//方法体 $1表示的第一个参数
constructor.setBody(body);
ctClassUser.addConstructor(constructor);
//setName getName方法
ctClassUser.addMethod(CtNewMethod.setter("setName",ctFieldName));
ctClassUser.addMethod(CtNewMethod.getter("getName",ctFieldName));
//toString方法
CtClass returnType = classPool.get("java.lang.String");
String methodName = "toString";
CtMethod toStringMethod=new CtMethod(returnType, methodName, null,ctClassUser);
toStringMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
String methodBody = "{return \"name=\"+$0.name;}";//$0表示的是this
toStringMethod.setBody(methodBody);
ctClassUser.addMethod(toStringMethod);
//代表class文件的CtClass创建完成，现在将其转换成class对象
Class clazz = ctClassUser.toClass();
Constructor cons = clazz.getConstructor(String.class);
Object user = cons.newInstance("wangxiaoxiao");
Method toString = clazz.getMethod("toString");
System.out.println(toString.invoke(user));
ctClassUser.writeFile(".");//在当前目录下，生成com/tianshouzhi/User.class文件
}
}运行程序后输出：
name=wangxiaoxiao通过反编译工具(例如：JD-gui )打开User.class 可以看到类似以下代码：
2. 动态扩展现有类或接口的二进制字节码(AOP)
假设我们现在有如下一个类
package com.tianshouzhi;
public class Looper {
public void loop(){
try {
System.out.println("Looper.loop() invoked");
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}现在我们想统计Looper的loop方法的耗时时间。最简单的思路是使用javassist修改loop方法的源码：
在最前加入：long start=System.currentTimeMillis();
在最后插入：System.out.println("耗时:"+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
如下：
public class Looper {
public void loop(){
//记录方法调用的开始时间
long start=System.currentTimeMillis();
try {
System.out.println("Looper.loop() invoked");
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//方法结束时打印耗时
System.out.println("耗时:"+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
}
}javassist的CtClass方法提供的insertBefore和insertAfter方法，允许我们在一个方法开始和结束添加自己的代码。
public class JavassisTimingWrong {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//需要修改的已有的类名和方法名
String className="com.tianshouzhi.javassist.Looper";
String methodName="loop";
ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
CtClass clazz = classPool.get(className);
CtMethod method = clazz.getDeclaredMethod(methodName);
method.insertBefore("long start=System.currentTimeMillis();");
method.insertAfter("System.out.println(\"耗时:\"+(System.currentTimeMillis()-start)+\"ms\");");
//调用修改的Looper类的loop方法
Looper looper = (Looper) clazz.toClass().newInstance();
looper.loop();
}
}此时：
因此运行时，会爆出类似以下的错
这是因为，javassist插入的代码片段中，每次插入操作的代码，称之为一个插入代码块，后面的插入块不能使用前面的插入块定义的局部变量，而言且也不能使用方法中的原有局部变量。而上述代码中，我们分表调用了insertBefore和insertAfter插入了两个代码块，而后面的插入块不能使用前面的插入块定义的局部变量start，因此爆出了上面的错。
而如果代码片段都位于一个插入块中，则局部变量是可以引用的。因此考虑使用如下的方法实现：
具体的思路是：将原有的loop方法名改为loop$impl，然后再定义一个loop方法，新的loop方法内部会调用loop$impl，在调用之前和调用之后分别加入上述的代码片段。
实现如下：
package com.tianshouzhi;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;
import javassist.CtNewMethod;
public class JavassisTiming {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//需要修改的已有的类名和方法名
String className="com.tianshouzhi.Looper";
String methodName="loop";
//修改为原有类的方法名为loop$impl
CtClass clazz = ClassPool.getDefault().get(className);
CtMethod method = clazz.getDeclaredMethod(methodName);
String newname = methodName + "$impl";
method.setName(newname);
//使用原始方法名loop，定义一个新方法，在这个方法内部调用loop$impl
CtMethod newMethod = CtNewMethod.make("public void "+methodName+"(){" +
"long start=System.currentTimeMillis();" +
""+newname+"();" +//调用loop$impl
"System.out.println(\"耗时:\"+(System.currentTimeMillis()-start)+\"ms\");" +
"}"
, clazz);
clazz.addMethod(newMethod);
//调用修改的Looper类的loop方法
Looper looper = (Looper) clazz.toClass().newInstance();
looper.loop();
}
}输出：
Looper.loop() invoked耗时:1000ms此外还有一种更加简单的方式
package com.tianshouzhi;
import javassist.util.proxy.MethodFilter;
import javassist.util.proxy.MethodHandler;
import javassist.util.proxy.ProxyFactory;
import java.lang.reflect.Method;
public class JavassistAop {
public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
ProxyFactory factory=new ProxyFactory();
//设置父类，ProxyFactory将会动态生成一个类，继承该父类
factory.setSuperclass(Looper.class);
factory.setFilter(new MethodFilter() {
@Override
public boolean isHandled(Method m) {
if(m.getName().equals("loop")){
return true;
}
return false;
}
});
//设置拦截处理
factory.setHandler(new MethodHandler() {
@Override
public Object invoke(Object self, Method thisMethod, Method proceed,
Object[] args) throws Throwable {
long start=System.currentTimeMillis();
Object result = proceed.invoke(self, args);
System.out.println("耗时:"+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
return result;
}
});
Class c=factory.createClass();
Looper object=(Looper) c.newInstance();
object.loop();
}
}