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代码动态生成利器ASM
摘要: 代码动态生成利器ASM
ASM是一套JAVA字节码生成架构。它可以动态生成二进制格式的stub类或其他代理类，或者在类被JAVA虚拟机装入内存之前，动态修改类。ASM 提供了与 BCEL（ http://jakarta.apache.org/bcel ）和SERP( http://serp.sourceforge.net/ )相似的功能，只有22K的大小，比起350K的BCEL和150K的SERP来说，是相当小巧的，并且它有更高的执行效率，是BCEL的7倍，SERP的11倍以上。ASM一贯的设计思想就是将其应用于动态生成领域，因此小巧和快捷一直是这个产品的设计和实现的指导思想。
此产品由法国电信公司的研发工程师Eric Bruneton负责。从2002年7月ASM的第一个版本发布至今，此产品已经升级了五次，日臻完美。到目前为止，ASM最新的版本是1.3.5，你可以去 http://asm.objectweb.org/ 下载。
ASM的最终目标是创建一个生成工具，可以被用来执行对任何类的处理操作（不像一些工具，比如Javassit,它只支持预先定义的类操作，然而在许多场合这一功能是有局限性的）。
JAVA的CLASS文件格式
要想驾驭ASM，先要了解一下JAVA的CLASS文件格式。JAVA的CLASS文件通常是树型结构。根节点包含以下元素：
ConstantPool：符号表；
FieldInfo：类中的成员变量信息；
MethodInfo：类中的方法描述；
Attribute：可选的附加节点。
FieldInfo节点包含成员变量的名称，诸如public,private,static等的标志。ConstantValue属性用来存储静态的不变的成员变量的值。Deprecated和Synthetic被用来标记一个成员变量是不被推荐的或由编译器生成的。
MethodInfo节点包含方法的名称，参数的类型和和它的返回值，方法是公有的，私有的或静态的等标志。MethodInfo包含可选的附加属性，其中最重要的是Code属性，它包含非抽象的方法的代码。Exceptions属性包含方法将抛出的Exception的名称。Deprecated和Synthetic属性的信息同上面的FieldInfo的定义一样。
根节点的可选属性有SourceFile，InnerClasses和Deprecated。SourceFile用来存储被编译成字节码的源代码文件的原始名称;InnerClasses存储内部类的信息。由于这些属性的存在，java 的类格式是可以扩展的，也就是说可以在一个class中附加一些非标准的属性, java虚拟机会忽略这些不可识别的属性，正常的加载这个class。
ConstantPool是一个由数字或字符串常量的索引组成的队列，或由此类的树的其他节点引用的，由其他对象创建的被引用常量的索引组成的队列。这个表的目标是为了减少冗余。例如，FieldInfo节点不包含节点的名称，只包含它在这一表中的索引。同样的，GETFIELD和PUTFIELD不直接包含成员变量的名称，只包含名称的索引。
精通ASM
Asm架构整体都围绕着两个接口，即ClassVisitor 和 CodeVisitor，它们能访问每个类的方法，成员变量，包含在每个方法中的字节码指令。ClassReader用来读取class文件；ClassWriter类用来写生成的Class文件。
为了修改已经存在的class,你必须使用分析class文件的ClassReader，类的修正器和写class文件的ClassWriter。类的修正器就是一个ClassVisitor,它可以委派一部分工作到其他的ClassVisitor,但是为了实现预期的修改步骤，它将改变一些参数的值，或者调用一些其他方法。为了比较容易的实现这种类的修正器，ASM提供了一个ClassAdapter和CodeAdapter，这两个适配器类分别实现了ClassVistor和CodeVistor接口。
HelloWorld，体验造类的神奇
下面是一个应用ASM动态生成字节码的类，并调用其中方法的完整的HelloWorld 程序，程序的功能是动态生成一个Example.class类，并实例化一个Example对象,调用对象的main函数，在屏幕上打印出"Hello world!"
import org.objectweb.asm.*;
import java.lang.reflect.*;
import java.io.FileOutputStream;
public class Helloworld extends ClassLoader implements Constants {
public static void main (final String args[]) throws Exception {
/*
* 此程序将生成一个class,对应的java源代码是:
*
* public class Example {
* public static void main (String[] args) {
* System.out.println("Hello world!");
* }
* }
*
*/
// 创建一个ClassWriter
ClassWriter cw = new ClassWriter(false);
cw.visit(ACC_PUBLIC, "Example", "java/lang/Object", null, null);
// 创建一个 MethodWriter
CodeVisitor mw = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "", "()V", null);
// 推入 'this' 变量
mw.visitVarInsn(ALOAD, 0);
// 创建父类的构造函数
mw.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "", "()V");
mw.visitInsn(RETURN);
// 这段代码使用最多一个栈元素和一个本地变量
mw.visitMaxs(1, 1);
// 为main方法创建一个MethodWriter
mw = cw.visitMethod(
ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "main", "([Ljava/lang/String;)V", null);
// 使用System类的out成员类
mw.visitFieldInsn(
GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
// pushes the "Hello World!" String constant
mw.visitLdcInsn("Hello world!");
// 调用System.out的'println' 函数
mw.visitMethodInsn(
INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V");
mw.visitInsn(RETURN);
// 这段代码使用最多两个栈元素和两个本地变量
mw.visitMaxs(2, 2);
// 生成字节码形式的类
byte[] code = cw.toByteArray();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("Example.class");
//写文件
fos.write(code);
//关闭输出流
fos.close();
//实例化刚刚生成的类
Helloworld loader = new Helloworld();
Class exampleClass = loader.defineClass("Example", code, 0, code.length);
// 使用动态生成的类打印 'Helloworld'
Method main = exampleClass.getMethods()[0];
main.invoke(null, new Object[] {null});
}
}
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