1. 概述
在本文中，我们将研究Javasisst库。
简单地说，该库通过使用高级API比JDK中的API更简单，使操作Java字节码的过程更简单。
2. Maven依赖
要将Javassist库添加到我们的项目中，我们需要将javassist添加到pom中：
<dependency>
<groupId>org.javassist</groupId>
<artifactId>javassist</artifactId>
<version>${javaassist.version}</version>
</dependency>
<properties>
<javaassist.version>3.21.0-GA</javaassist.version>
</properties>
3. 什么是字节码？
从非常高的层次来看，每个Java类都是以纯文本格式编写并编译为字节码的-一个可以由Java虚拟机处理的指令集，JVM将字节码指令翻译成机器级汇编指令。
假设我们有一个Point类：
public class Point {
private int x;
private int y;
public void move(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
// standard constructors/getters/setters
}
编译后，将创建包含字节码的Point.class文件。我们可以通过执行javap命令来查看该类的字节码：
javap -c Point.class
这将打印以下输出：
public class cn.tuyucheng.taketoday.javasisst.Point {
public cn.tuyucheng.taketoday.javasisst.Point(int, int);
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: iload_1
6: putfield #2 // Field x:I
9: aload_0
10: iload_2
11: putfield #3 // Field y:I
14: return
public void move(int, int);
Code:
0: aload_0
1: iload_1
2: putfield #2 // Field x:I
5: aload_0
6: iload_2
7: putfield #3 // Field y:I
10: return
}
所有这些指令都由Java语言指定；其中有大量可用。
我们来分析一下move()方法的字节码指令：
- aload_0指令将引用从局部变量0加载到堆栈
- iload_1从局部变量1加载int值
- putfield设置我们对象的字段x，所有操作对于字段y都是类比的
- 最后一条指令是return
每行Java代码都使用适当的指令编译为字节码，Javassist库使处理该字节码变得相对容易。
4. 生成Java类
Javassist库可用于生成新的Java class文件。
假设我们要生成一个实现java.lang.Cloneable接口的JavassistGeneratedClass类，我们希望该类有一个int类型的id字段。ClassFile用于创建新的class文件，FieldInfo用于向类添加新字段：
ClassFile cf = new ClassFile(false, "cn.tuyucheng.taketoday.JavassistGeneratedClass", null);
cf.setInterfaces(new String[] {"java.lang.Cloneable"});
FieldInfo f = new FieldInfo(cf.getConstPool(), "id", "I");
f.setAccessFlags(AccessFlag.PUBLIC);
cf.addField(f);
在我们创建一个JavassistGeneratedClass.class之后，我们可以断言它实际上有一个id字段：
ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
Field[] fields = classPool.makeClass(cf).toClass().getFields();
assertEquals(fields[0].getName(), "id");
5. 加载类的字节码指令
如果我们想加载一个已经存在的类方法的字节码指令，我们可以获取该类特定方法的一个CodeAttribute。然后我们可以得到一个CodeIterator来迭代该方法的所有字节码指令。
让我们加载Point类的move()方法的所有字节码指令：
ClassPool cp = ClassPool.getDefault();
ClassFile cf = cp.get("cn.tuyucheng.taketoday.javasisst.Point")
.getClassFile();
MethodInfo minfo = cf.getMethod("move");
CodeAttribute ca = minfo.getCodeAttribute();
CodeIterator ci = ca.iterator();
List<String> operations = new LinkedList<>();
while (ci.hasNext()) {
int index = ci.next();
int op = ci.byteAt(index);
operations.add(Mnemonic.OPCODE[op]);
}
assertEquals(operations,
Arrays.asList(
"aload_0",
"iload_1",
"putfield",
"aload_0",
"iload_2",
"putfield",
"return"));
我们可以通过将字节码聚合到operations列表来查看move()方法的所有字节码指令，如上面的断言所示。
6. 向现有类字节码添加字段
假设我们要在现有类的字节码中添加一个int类型的字段，我们可以使用ClassPoll加载该类并向其中添加一个字段：
ClassFile cf = ClassPool.getDefault()
.get("cn.tuyucheng.taketoday.javasisst.Point").getClassFile();
FieldInfo f = new FieldInfo(cf.getConstPool(), "id", "I");
f.setAccessFlags(AccessFlag.PUBLIC);
cf.addField(f);
我们可以使用反射来验证id字段是否存在于Point类中：
ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
Field[] fields = classPool.makeClass(cf).toClass().getFields();
List<String> fieldsList = Stream.of(fields)
.map(Field::getName)
.collect(Collectors.toList());
assertTrue(fieldsList.contains("id"));
7. 向类字节码添加构造函数
我们可以使用addInvokespecial()方法将构造函数添加到前面示例之一中提到的现有类。
我们可以通过调用java.lang.Object类的<init>方法来添加无参数构造函数：
ClassFile cf = ClassPool.getDefault()
.get("cn.tuyucheng.taketoday.javasisst.Point").getClassFile();
Bytecode code = new Bytecode(cf.getConstPool());
code.addAload(0);
code.addInvokespecial("java/lang/Object", MethodInfo.nameInit, "()V");
code.addReturn(null);
MethodInfo minfo = new MethodInfo(cf.getConstPool(), MethodInfo.nameInit, "()V");
minfo.setCodeAttribute(code.toCodeAttribute());
cf.addMethod(minfo);
我们可以通过遍历字节码来检查新创建的构造函数是否存在：
CodeIterator ci = code.toCodeAttribute().iterator();
List<String> operations = new LinkedList<>();
while (ci.hasNext()) {
int index = ci.next();
int op = ci.byteAt(index);
operations.add(Mnemonic.OPCODE[op]);
}
assertEquals(operations, Arrays.asList("aload_0", "invokespecial", "return"));
8. 总结
在本文中，我们介绍了Javassist库，它的目的是使字节码操作更容易。
我们专注于核心功能并从Java代码生成class文件；我们还对已经创建的Java类进行了一些字节码操作。
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