你知道如何操作JAVA字節(jié)碼文件嗎，這里將介紹與操作Java字節(jié)碼有關(guān)的基本知識(shí)和操作Java字節(jié)碼的方法及Demo，首先我們來(lái)看一下AOP的概念，AOP是OOP的延續(xù)，是AspectOrientedProgramming的縮寫(xiě)，意思是面向方面編程。

如何操作JAVA字節(jié)碼文件

本文將介紹與操作Java字節(jié)碼有關(guān)的基本知識(shí)和操作Java字節(jié)碼的方法及Demo，談到操作Java字節(jié)碼，不能不談到AOP（AspectOrientedProgramming），下面來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下：

AOP簡(jiǎn)介

AOP是OOP的延續(xù)，是AspectOrientedProgramming的縮寫(xiě)，意思是面向方面編程。AOP實(shí)際是GoF設(shè)計(jì)模式的延續(xù)，設(shè)計(jì)模式孜孜不倦追求的是調(diào)用者和被調(diào)用者之間的解耦，AOP可以說(shuō)也是這種目標(biāo)的一種實(shí)現(xiàn)。

AOP的一個(gè)典型應(yīng)用就是J2EE。J2EE應(yīng)用系統(tǒng)只有部署在J2EE容器中才能運(yùn)行，那么為什么劃分為J2EE容器和J2EE應(yīng)用系統(tǒng)？通過(guò)對(duì)J2EE容器運(yùn)行機(jī)制的分析，可以發(fā)現(xiàn)：實(shí)際上J2EE容器分離了一般應(yīng)用系統(tǒng)的一些通用功能，例如事務(wù)機(jī)制、安全機(jī)制以及對(duì)象池或線程池等性能優(yōu)化機(jī)制。

這些功能機(jī)制是每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)幾乎都需要的，因此可以從具體應(yīng)用系統(tǒng)中分離出來(lái)，形成一個(gè)通用的框架平臺(tái)，而且，這些功能機(jī)制的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)有一定難度，同時(shí)運(yùn)行的穩(wěn)定性和快速性都非常重要，必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累而成，因此，形成了專門(mén)的J2EE容器服務(wù)器產(chǎn)品，如TomcatJBoss。

簡(jiǎn)單了解AOP后，再來(lái)了解一下AOP底層技術(shù)：

AOP（AspectOrientedProgramming）底層技術(shù)比較

從上面的圖表中分析可以看到，對(duì)于一般的操作Java字節(jié)碼要求（實(shí)際上是能夠滿足筆者100%的要求），綜合考慮功能，性能，可用性，易用性，使用Java字節(jié)碼框架來(lái)操作Java字節(jié)碼是最佳的選擇。

下面來(lái)了解一下都有哪些開(kāi)源操作JavaJava字節(jié)碼的框架：

Javassist；

cglib；

SERP；

Packagegnu.bytecode；

Cojen；

Jdec；

BCEL；

ObjectWebASM；

JClassLib；

TroveClassFileAPI；

Jiapi；

ClassfileReader&Writer；

JBET；

Retroweaver；

Jen；

Soot

這里重點(diǎn)介紹一下ASM，因?yàn)橄旅鎸⑹褂肁SM框架進(jìn)行Java字節(jié)碼修改。

ASM這個(gè)Java字節(jié)碼操控框架能被用來(lái)動(dòng)態(tài)生成類或者增強(qiáng)既有類的功能。ASM可以直接產(chǎn)生二進(jìn)制class文件，也可以在類被加載入Java虛擬機(jī)之前動(dòng)態(tài)改變類行為。Javaclass被存儲(chǔ)在嚴(yán)格格式定義的.class文件里，這些類文件擁有足夠的元數(shù)據(jù)來(lái)解析類中的所有元素：類名稱、方法、屬性以及Java字節(jié)碼（指令）。ASM從類文件中讀入信息后，能夠改變類行為，分析類信息，甚至能夠根據(jù)用戶要求生成新類。下圖對(duì)當(dāng)前接觸常用的操作Java字節(jié)碼框架進(jìn)行了一個(gè)比較：

 #p#

ASM的幾個(gè)特性：

1．JAVABased.

ASM是基于JAVA的，即用JAVA實(shí)現(xiàn)的。

2．Visitor模式.

對(duì)于ASM來(lái)說(shuō)，Javaclass被描述為一棵樹(shù)；使用“Visitor”模式遍歷整個(gè)二進(jìn)制結(jié)構(gòu)。

3．復(fù)雜性低.易學(xué)易用.

ASM提供了更為現(xiàn)代的編程模型，降低了操作Java字節(jié)碼的復(fù)雜性，使用事件驅(qū)動(dòng)的處理方式使得用戶只需要關(guān)注于對(duì)其編程有意義的部分，而不必了解Java類文件格式的所有細(xì)節(jié)：ASM框架提供了默認(rèn)的“responsetaker”處理這一切。

4．較高的性能

對(duì)Java字節(jié)碼進(jìn)行操作的同時(shí)盡量減小的性能的損失（性能的損失是不可避免）。

這里來(lái)介紹一下ASM組成及順序圖：

Corepackage提供了一個(gè)讀寫(xiě)、修改Javabytecode的API，并且為其它的package定義了依據(jù)。這個(gè)package對(duì)于生成Javabytecode、實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的bytecode變換而言意義重大。

Treepackage提供了Javabytecode的內(nèi)存表示法。

Analysispackage提供了基本的數(shù)據(jù)流分析和類型檢查算法，它們將用于在treeoackage中存儲(chǔ)Java方法bytecode。

Commonspackage（包含在ASM2.0中）提供了一些常用的bytecode轉(zhuǎn)換和用于簡(jiǎn)化bytecode生成的適配器。

Utilpackage包含了一些幫助類和簡(jiǎn)單的bytecode驗(yàn)證器，它們將有助于開(kāi)發(fā)或者測(cè)試。

XMLpackage提供了一個(gè)用于在bytecode和XML之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的適配器，和一些允許使用XSLT定義bytecode轉(zhuǎn)換的兼容SAX的適配器。

順序圖：

Demo

這里我們來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)功能：在不能改變?cè)a功能的前提下，對(duì)于一個(gè)特定類的特定方法有沒(méi)有被測(cè)試過(guò)，以HelloTaobao類中方法helloHeyun為例。

類HelloTaobao：

publicclassHelloTaobao  
{  
publicvoidhelloHeyun()  
{  
System.out.println(“Hello,ThisisHeyun’sinvestigationaboutcodecoverage!”);  
}  
}  
 

 主方法類：

publicclassMain  
{  
publicstaticvoidmain(String[]args)  
{  
HelloTaobaoht=newHelloTaobao();  
ht.heyunHeyun();  
}  
}  
 

 到這里，我們運(yùn)行一下程序，會(huì)在Console輸出字符串：“Hello,ThisisHeyun’sinvestigationaboutcodecoverage!”。#p#

下面我們來(lái)操作一下Java字節(jié)碼文件HelloTaobao.class：

1．想操作Java字節(jié)碼的某一方法，需要繼承ASM中的ClassAdapter和MethodAdapter

2．定義類Generator來(lái)讀入Java字節(jié)碼文件HellTaobao，改造Java字節(jié)碼文件，生成改造后的同名Java字節(jié)碼文件HellTaobao，代碼如下：

publicclassGenerator  
{  
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException  
{  
ClassReadercr=newClassReader(“HellTaobao”);  
 
ClassWritercw=newClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);  
 
ClassAdapterclassAdapter=newByteCodeClassHandler(cw);  
 
cr.accept(classAdapter,ClassReader.SKIP_DEBUG);  
 
byte[]data=cw.toByteArray();  
 
Filefile=newFile(“HellTaobao.class”);  
 
FileOutputStreamfout=newFileOutputStream(file);  
 
fout.write(data);  
 
fout.close();  
}  
}  
 

 3．ByteCodeClassHandler（自定義）類繼承ClassAdapter（fromASM）

4．ByteCodeClassHandler類中重寫(xiě)visitMethod，這個(gè)方法里去判斷如果Java字節(jié)碼文件HelloTaobao.class包含方法helloHeyun就調(diào)用ByteCodeMethodHandler類

publicclassByteCodeClassHandlerextendsClassAdapter  
{  
publicByteCodeClassHandler(ClassVisitorcv)  
{  
super(cv);  
}  
publicvoidvisit(intversion,intaccess,Stringname,Stringsignature,  
StringsuperName,String[]interfaces)  
{  
super.visit(version,access,name,signature,superName,interfaces);  
}  
publicvoidvisitSource(Stringsource,Stringdebug)  
{  
super.visitSource(source,debug);  
 
}  
publicvoidvisitEnd()  
{  
}  
 
@Override  
 
publicMethodVisitorvisitMethod(intaccess,Stringname,Stringdesc,  
 
Stringsignature,String[]exceptions)  
{  
MethodVisitormv=cv.visitMethod(access,name,desc,signature,  
 
exceptions);  
 
MethodVisitorwrappedMv=mv;  
 
if(mv!=null)  
 
{  
 
//對(duì)于”helloHeyun”方法進(jìn)行改造  
 
if(name.equals(“helloHeyun”))  
{  
 
//使用自定義MethodVisitor，改寫(xiě)方法內(nèi)容  
 
wrappedMv=newByteCodeMethodHandler(mv);  
}  
}  
returnwrappedMv;  
}  
}  
 

 5．ByteCodeMethodHandler(自定義)繼承MethodAdapter(fromASM)，這里來(lái)做改造想要調(diào)用的自定義方法，這里將調(diào)用類ControlByteCode（自定義）中的controlByteCodeByHeyun（自定義）方法

publicclassByteCodeMethodHandlerextendsMethodAdapter  
{  
publicByteCodeMethodHandler(MethodVisitormv)  
{  
super(mv);  
}  
publicvoidvisitCode()  
{  
visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC,“ControlByteCode”,  
 
“controlByteCodeByHeyun”,“()V”);  
}  
}  
 

 6．ControlByteCode類的controlByteCodeByHeyun方法如下

publicclassControlByteCode  
{  
publicstaticvoidcontrolByteCodeByHeyun()  
{  
System.out.println(“Thismethodhasalreadybeencovered.”);  
 
//TODOrealsecuritycheck  
}  
}  

7.這樣，當(dāng)運(yùn)行完Generator類中main方法后，會(huì)生成一個(gè)和原Java字節(jié)碼文件同名的文件(可以觀察出，會(huì)比以前的文件大，當(dāng)然也可以用MD5來(lái)確定是兩個(gè)不同文件)。

8．此時(shí)在運(yùn)行主方法類Main，會(huì)發(fā)現(xiàn)在Console打印如下：

Hello,ThisisHeyun’sinvestigationaboutcodecoverage!  
 
Thismethodhasalreadybeencovered.  

9．由此，可以看出，在原功能沒(méi)有變化的前提下，通過(guò)改變Java字節(jié)碼文件，我們實(shí)現(xiàn)了CodeCoverage的雛形。實(shí)際上，很多CodeCoverage工具(如Cobertura)都是運(yùn)用此方法來(lái)實(shí)現(xiàn)Instrument（插裝）的。

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