深度探討Java字節代碼的操縱方法

Java做爲業界使用最爲廣泛的語言之一， 深得衆多軟件廠商和開發者的推崇， 可是關於Java語言的深度瞭解和運用， 本文爲IBM工程師成富編寫的《Java深度歷險》的第一部分Java字節代碼的操縱， 編寫Java源代碼， 再利用IDE提供的功能直接運轉Java順序就能夠了。 java）， IDE會擔任調用Java的編譯器把Java源代碼編譯成平臺無關的字節代碼（bytecode）， 以類文件的形式保存在磁盤上（. class）。 Java虛擬機（JVM）會擔任把Java字節代碼加載並執行。 Java通過這種方式來實現其「編寫一次， 四處運轉（Writeonce, runanywhere）」的目的。 JVM中的類加載器會擔任從包括字節代碼的字節數組（byte[]）中定義出Java類。 可能會須要動態的生成Java字節代碼， 或是對已有的Java字節代碼中止修改。 這個時候就須要用到本文中將要介紹的相關技術。 　　動態編譯Java源文件　　在普通狀況下， 開發人員都是在順序運轉以前就編寫完成了所有的Java源代碼而且成功編譯。 對有些使用來講， Java源代碼的內容在運轉時辰才幹肯定。 再由JVM來加載執行。 由系統在後臺編譯、運轉並中止判定。 使用的作法是直接在順序中調用Java編譯器。 可使用JDK中的工具類com. sun. Main， 不過該工具類只能編譯寄存在磁盤上的文件， 　　另一個可用的工具是EclipseJDTCore提供的編譯器。 這是EclipseJava開發環境使用的增量式Java編譯器， Play框架在內部使用了JDT的編譯器來動態編譯Java源代碼。 在開發模式下， 於是在修改代碼以後， 刷新頁面就能夠看到變化。 須要確保JDK中的tools. jar在使用的CLASSPATH中。 是關於如何在Java外面作四則運算， 好比求出來(3+4)7-10的值。 普通的作法是剖析輸出的運算表達式， 考慮到括號的存在和運算符的優先級等成果， 另一種作法是能夠用JSR223引入的腳本語言支持， 直接把輸出的表達式當作JavaScript或是JavaFX腳本來執行， 上面的代碼使用的作法是動態生成Java源代碼並編譯， 接着加載Java類來執行並獲取結果。 這種作法徹底使用Java來實現。 　　上面的代碼給出了使用動態生成的Java字節代碼的基本模式， 即通過類加載器來加載字節代碼， 創立Java類的對象的實例， 　　Java字節代碼增強　　Java字節代碼增強指的是在Java字節代碼生成以後， 這種作法至關於對使用順序的二進制文件中止修改。 註解在Java源代碼中聲明瞭須要增強的行爲及相關的元數據， 用過JavaBeans的人可能對其中那些必需添加的getter/setter方法感到很繁瑣， 而通過字節代碼增強， 開發人員只須要聲明Bean中的屬性便可， getter/setter方法能夠通過修改字節代碼來自動添加。 用過JPA的人， 在調試順序的時候， 會發現實體類中被添加了一些額外的域和方法。 首先介紹一下表示一個Java類或接口的字節代碼的組織形式。 　　類文件　　如上所示， 一個類或接口的字節代碼使用的是一種鬆懈的組織構造， 關於可能包括多個條目的內容， 如所實現的接口、域、方法和屬性等， 是以數組來表示的。 不一樣的內容類型， 關於開發人員來講， 直接操縱包括字節代碼的字節數組的話， 開發效率比擬低， 這些類庫包括ASM、cglib、serp和BCEL等。 好比考慮上面一個複雜的需求， 在一個Java類的全部方法執行以前輸出相應的日誌。 熟悉AOP的人都曉得， 相關的代碼以下：　　從ClassWriter就能夠獲取到包括增強以後的字節代碼的字節數組， 增強部分的邏輯比擬複雜， 只是遍歷Java類中的全部方法並添加對System. println方法的調用。 在字節代碼中， 而要作的是生成調用System. 並把這些指令插入到指令集合的最前面。 ASM對這些指令作了抽象， ASM提供了一個工具類ASMifierClassVisitor， 當須要增強某個類的時候， 能夠先在源代碼上作出修改， 在JVM執行以前。 當獲取到Java類的字節代碼以後， 先中止增強處理， 　　因爲存在着少許對Java字節代碼中止修改的需求， lang. instrument包並在JDK6中失掉了進一步的增強。 這個類會包括一個premain方法。 JVM在啓動的時候會首先執行代理類的premain方法， 再執行Java順序自己的main方法。 在premain方法中就能夠對順序自己的字節代碼中止修改。 JDK6中還容許在JVM啓動以後動態添加代理。 java. instrument包支持兩種修改的場景， 一種是重定義一個Java類， 即徹底交流一個Java類的字節代碼；另一種是轉換已有的Java類， 至關於前面提到的類字節代碼增強。 首先須要實現java. lang. instrument. ClassFileTransformer接口來完成對已有Java類的轉換。 　　把該代理類打成一個jar包， 運轉Java順序的時候， 添加JVM啓動參數-javaagent:myagent. jar。 這樣的話， 完成相關的轉換操做。 能夠很容易的對二進制分發的Java順序中止修改， 十分適宜於性能剖析、調試跟蹤和日誌記載等義務。 另一個十分重要的做用是把開發人員從繁瑣的Java語法中解放出來。 開發人員應該只須要擔任編寫與業務邏輯相關的重要代碼。 關於那些只是因爲語法要求而添加的， 或是模式固定的代碼， 徹底能夠將其字節代碼動態生成出來。 字節代碼增強和源代碼生成是不一樣的概念。 源代碼生成以後， 就已經成爲了順序的一部分， 開發人員須要去維護它：要麼手工修改生成出來的源代碼， 要麼重重生成。 關於開發人員是徹底透明的。 妥善使用Java字節代碼的操縱技術， 能夠更好的解決某一類開發成果。