1. 概述
出于多种原因，字节码分析是Java开发人员的常见做法，例如查找代码问题、代码分析以及搜索具有特定注解的类。
在本文中，我们将探讨在Java中查看class文件的字节码的方法。
2. 什么是字节码？
字节码是Java程序的中间表示，允许JVM将程序翻译成机器级汇编指令。
编译Java程序时，会以.class文件的形式生成字节码。此.class文件包含不可运行的指令并依赖于JVM进行解释。
3. 使用javap
Java命令行附带了javap工具，它显示有关class文件的字段、构造函数和方法的信息。
根据使用的选项，它可以反汇编一个类并显示构成Java字节码的指令。
3.1 javap
让我们使用javap命令查看最常见的Object类的字节码：
$ javap java.lang.Object
该命令的输出将显示Object类的最低限度构造：
public class java.lang.Object {
public java.lang.Object();
public final native java.lang.Class<?> getClass();
public native int hashCode();
public boolean equals(java.lang.Object);
protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException;
public java.lang.String toString();
public final native void notify();
public final native void notifyAll();
public final native void wait(long) throws java.lang.InterruptedException;
public final void wait(long, int) throws java.lang.InterruptedException;
public final void wait() throws java.lang.InterruptedException;
protected void finalize() throws java.lang.Throwable;
static {};
}
默认情况下，字节码输出将不包含带有private访问修饰符的字段/方法。
3.2 javap -p
要查看所有类和成员，我们可以使用-p参数：
public class java.lang.Object {
public java.lang.Object();
private static native void registerNatives();
public final native java.lang.Class<?> getClass();
public native int hashCode();
public boolean equals(java.lang.Object);
protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException;
// ...
}
在这里，我们可以观察到私有方法registerNatives也显示在Object类的字节码中。
3.3 javap -v
同样，我们可以使用-v参数来查看详细信息，例如堆栈大小和Object类方法的参数：
Classfile jar:file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar!/java/lang/Object.class
Last modified Mar 15, 2017; size 1497 bytes
MD5 checksum 5916745820b5eb3e5647da3b6cc6ef65
Compiled from "Object.java"
public class java.lang.Object
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Class #49 // java/lang/StringBuilder
// ...
{
public java.lang.Object();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=0, locals=1, args_size=1
0: return
LineNumberTable:
line 37: 0
public final native java.lang.Class<?> getClass();
descriptor: ()Ljava/lang/Class;
flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_NATIVE
Signature: #26 // ()Ljava/lang/Class<*>;
// ...
}
SourceFile: "Object.java"
3.4 javap -c
此外，javap命令允许使用-c参数反汇编整个Java类：
Compiled from "Object.java"
public class java.lang.Object {
public java.lang.Object();
Code:
0: return
public boolean equals(java.lang.Object);
Code:
0: aload_0
1: aload_1
2: if_acmpne 9
5: iconst_1
6: goto 10
9: iconst_0
10: ireturn
protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException;
// ...
}
此外，javap命令允许我们使用各种参数检查系统信息、常量和内部类型签名。
我们可以使用-help参数列出javap命令支持的所有参数。
现在我们已经了解了用于查看class文件字节码的Java命令行解决方案，让我们来研究一些字节码操作库。
4. 使用ASM
ASM是一种流行的面向性能的低级Java字节码操作和分析框架。
4.1 设置
首先，让我们将最新的asm和asm-util Maven依赖项添加到我们的pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.ow2.asm</groupId>
<artifactId>asm</artifactId>
<version>8.0.1</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.ow2.asm</groupId>
<artifactId>asm-util</artifactId>
<version>8.0.1</version>
</dependency>
4.2 查看字节码
然后，我们将使用ClassReader和TraceClassVisitor查看Object类的字节码：
try {
ClassReader reader = new ClassReader("java.lang.Object");
StringWriter sw = new StringWriter();
TraceClassVisitor tcv = new TraceClassVisitor(new PrintWriter(System.out));
reader.accept(tcv, 0);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
在这里，我们会注意到TraceClassVisitor对象需要PrintWriter对象来提取和生成字节码：
// class version 52.0 (52)
// access flags 0x21
public class java/lang/Object {
// compiled from: Object.java
// access flags 0x1
public <init>()V
L0
LINENUMBER 37 L0
RETURN
MAXSTACK = 0
MAXLOCALS = 1
// access flags 0x101
public native hashCode()I
// access flags 0x1
public equals(Ljava/lang/Object;)Z
L0
LINENUMBER 149 L0
ALOAD 0
ALOAD 1
IF_ACMPNE L1
ICONST_1
GOTO L2
L1
// ...
}
5. 使用BCEL
字节码工程库(通常称为Apache Commons BCEL)提供了一种创建/操作Java类文件的便捷方法。
5.1 Maven依赖
像往常一样，让我们将最新的bcel Maven依赖项添加到我们的pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.apache.bcel</groupId>
<artifactId>bcel</artifactId>
<version>6.5.0</version>
</dependency>
5.2 反汇编类并查看字节码
然后，我们可以使用Repository类来生成JavaClass对象：
try {
JavaClass objectClazz = Repository.lookupClass("java.lang.Object");
System.out.println(objectClazz.toString());
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
在这里，我们在objectClazz对象上使用了toString方法来以简洁的格式查看字节码：
public class java.lang.Object
file name java.lang.Object
compiled from Object.java
compiler version 52.0
access flags 33
constant pool 78 entries
ACC_SUPER flag true
Attribute(s):
SourceFile: Object.java
14 methods:
public void <init>()
private static native void registerNatives()
public final native Class getClass() [Signature: ()Ljava/lang/Class<*>;]
public native int hashCode()
public boolean equals(Object arg1)
protected native Object clone()
throws Exceptions: java.lang.CloneNotSupportedException
public String toString()
public final native void notify()
// ...
此外，JavaClass类提供了getConstantPool、getFields和getMethods等方法来查看反汇编类的详细信息。
assertEquals(objectClazz.getFileName(), "java.lang.Object");
assertEquals(objectClazz.getMethods().length, 14);
assertTrue(objectClazz.toString().contains("public class java.lang.Object"));
同样，set*方法可用于字节码操作。
6. 使用Javassist
此外，我们可以使用提供高级API的Javassist(Java编程助手)库来查看/操作Java字节码。
6.1 Maven依赖
首先，我们将最新的javassist Maven依赖项添加到我们的pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.javassist</groupId>
<artifactId>javassist</artifactId>
<version>3.27.0-GA</version>
</dependency>
6.2 生成ClassFile
然后，我们可以使用ClassPool和ClassFile类来生成一个Java类：
try {
ClassPool cp = ClassPool.getDefault();
ClassFile cf = cp.get("java.lang.Object").getClassFile();
cf.write(new DataOutputStream(new FileOutputStream("Object.class")));
} catch (NotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
在这里，我们使用了write方法，它允许我们使用DataOutputStream对象写入类文件：
// Compiled from Object.java (version 1.8 : 52.0, super bit)
public class java.lang.Object {
// Method descriptor #19 ()V
// Stack: 0, Locals: 1
public Object();
0 return
Line numbers:
[pc: 0, line: 37]
// Method descriptor #19 ()V
private static native void registerNatives();
// Method descriptor #24 ()Ljava/lang/Class;
// Signature: ()Ljava/lang/Class<*>;
public final native java.lang.Class getClass();
// Method descriptor #28 ()I
public native int hashCode();
// ...
此外，ClassFile类的对象提供对常量池、字段和方法的访问：
assertEquals(cf.getName(), "java.lang.Object");
assertEquals(cf.getMethods().size(), 14);
7. Jclasslib
此外，我们可以使用基于IDE的插件来查看class文件的字节码。例如，让我们探索可用于IntelliJ IDEA的jclasslib字节码查看器插件。
7.1 安装
首先，我们将使用“Settings/Preferences”对话框安装插件：
7.2 查看Object类的字节码
然后，我们可以选择“View”菜单下的“Show Bytecode With Jclasslib”选项来查看所选Object类的字节码：
接下来，将打开一个对话框以显示Object类的字节码：
7.3 查看详情
此外，我们可以使用Jclasslib插件对话框查看字节码的各种细节，如常量池、字段和方法：
同样，我们有Bytecode Visualizer Plugin可以使用Eclipse IDE查看class文件的字节码。
8. 总结
在本教程中，我们探讨了在Java中查看class文件字节码的方法。
首先，我们检查了javap命令及其各种参数。然后，我们浏览了一些字节码操作库，这些库提供了查看和操作字节码的功能。
最后，我们研究了一个基于IDE的插件Jclasslib，它允许我们在IntelliJ IDEA中查看字节码。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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