关于java:ASM在FastJson中的应用

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前言

上文 ASM 入门篇中除了对 ASM 的应用做了介绍，同时也提到 ASM 被应用的一些场景，其中有一项就是 ASM 被用来代替 Java 反射；FastJson作为序列化工具，就应用了 ASM 来代替反射的应用，进步整体的性能。

序列化

序列化就是将对象转换成 Json 格局的字符串，而后用来长久化或者网络传输；FastJson提供了接口类ObjectSerializer：

public interface ObjectSerializer {
    
    void write(JSONSerializer serializer, //
               Object object, //
               Object fieldName, //
               Type fieldType, //
               int features) throws IOException;
}
  • serializer：序列化上下文；
  • object：须要转换为 Json 的对象；
  • fieldName：父对象字段名称；
  • fieldType：父对象字段类型；
  • features：父对象字段序列化 features；

ObjectSerializer的实现类有多种，最常见就是序列化 JavaBean 的JavaBeanSerializer，当然还有一些其余类型的序列化工具类比方：根本类型、日期类型、枚举类型、一些非凡类型等等；引入的 ASM 正是对 JavaBeanSerializer 的优化，当然要应用 ASM 优化也是有条件的，满足条件的状况下会通过 ASM 生成 JavaBeanSerializer 的子类，代替外面的反射操作；

启用条件

FastJson 提供了 ASM 的开关，默认开启状态，同时在满足肯定的条件下能力应用 ASMSerializerFactory 创立ASMSerializer；

开关

SerializeConfig中提供了 asm 开关标识：

private boolean asm = !ASMUtils.IS_ANDROID

默认安卓环境下为false，否则为true，所有服务端开发个别都是开启 asm 的；

JSONType 注解

  • 如果配置了serializer，则应用配置的序列化类：
@JSONType(serializer = JavaBeanSerializer.class)
  • 如果配置了 asm 为false，则不启用asm：
@JSONType(asm = false)
  • 如果配置了指定几种SerializerFeature，则不开启asm：
@JSONType(serialzeFeatures = {SerializerFeature.WriteNonStringValueAsString,SerializerFeature.WriteEnumUsingToString,SerializerFeature.NotWriteDefaultValue,SerializerFeature.BrowserCompatible})
  • 如果配置了SerializeFilter，则不开启asm：
@JSONType(serialzeFilters = {})

BeanType 类信息

如果类修饰符不为public，则不开启asm，间接应用JavaBeanSerializer；

如果类名称字符中蕴含了 <001 || >177 || ==. 的字符，则不启用asm；

如果类是接口类则不启用asm；

对类属性的查看，包含类型，返回值，注解等，不合乎的状况下同样不启用asm；

创立 ASMSerializer

通过 ASM 为每个 JavaBean 生成一个独立的 JavaBeanSerializer 子类，具体步骤如下：

生成类名

创立类之前须要生成一个惟一的名称：

String className = "ASMSerializer_" + seed.incrementAndGet() + "_" + clazz.getSimpleName()

这里的 seed 是一个 AtomicLong 变量；以 Person 为例，则生成的 className 为ASMSerializer_1_Person；

生成子类

通过 ASM 的 ClassWriter 来生成 JavaBeanSerializer 的子类，重写 write 办法，JavaBeanSerializer中的 write 办法会应用反射从 JavaBean 中获取相干信息，而通过 ASM 生成的 ASMSerializer_1_Person，是针对Person 独有的序列化工具类，能够看局部代码：

public class ASMSerializer_1_Person
extends JavaBeanSerializer
implements ObjectSerializer {public ASMSerializer_1_Person(SerializeBeanInfo serializeBeanInfo) {super(serializeBeanInfo);
    }

    public void write(JSONSerializer jSONSerializer, Object object, Object object2, Type type, int n) throws IOException {if (object == null) {jSONSerializer.writeNull();
            return;
        }
        SerializeWriter serializeWriter = jSONSerializer.out;
        if (!this.writeDirect(jSONSerializer)) {this.writeNormal(jSONSerializer, object, object2, type, n);
            return;
        }
        if (serializeWriter.isEnabled(32768)) {this.writeDirectNonContext(jSONSerializer, object, object2, type, n);
            return;
        }
        Person person = (Person)object;
        if (this.writeReference(jSONSerializer, object, n)) {return;}
        if (serializeWriter.isEnabled(0x200000)) {this.writeAsArray(jSONSerializer, object, object2, type, n);
            return;
        }
        SerialContext serialContext = jSONSerializer.getContext();
        jSONSerializer.setContext(serialContext, object, object2, 0);
        int n2 = 123;
        String string = "email";
        String string2 = person.getEmail();
        if (string2 == null) {if (serializeWriter.isEnabled(132)) {serializeWriter.write(n2);
                serializeWriter.writeFieldNameDirect(string);
                serializeWriter.writeNull(0, 128);
                n2 = 44;
            }
        } else {serializeWriter.writeFieldValueStringWithDoubleQuoteCheck((char)n2, string, string2);
            n2 = 44;
        }
        string = "id";
        int n3 = person.getId();
        serializeWriter.writeFieldValue((char)n2, string, n3);
        n2 = 44;
        string = "name";
        string2 = person.getName();
        if (string2 == null) {if (serializeWriter.isEnabled(132)) {serializeWriter.write(n2);
                serializeWriter.writeFieldNameDirect(string);
                serializeWriter.writeNull(0, 128);
                n2 = 44;
            }
        } else {serializeWriter.writeFieldValueStringWithDoubleQuoteCheck((char)n2, string, string2);
            n2 = 44;
        }
        if (n2 == 123) {serializeWriter.write(123);
        }
        serializeWriter.write(125);
        jSONSerializer.setContext(serialContext);
    }
    ... 省略...
}

因为是仅是 Person 的序列化工具，所有能够发现外面间接强转 Object 为Person，通过间接调用的形式获取 Person 的相干信息，替换了反射的应用，咱们晓得间接调用的性能比应用反射强很多；

查看源码

通过 ASM 生成的 JavaBeanSerializer 子类，转换成字节数组通过类加载间接加载到内存中，如果想查看主动生成的类源码能够应用如下两种形式来获取：

  • 增加 Debug 代码
    在ASMSerializerFactory中找到 createJavaBeanSerializer 办法，ASM 生成的代码最终会生成字节数组，局部代码如下所示：

    byte[] code = cw.toByteArray();
Class<?> serializerClass = classLoader.defineClassPublic(classNameFull, code, 0, code.length);

在 IDEA 环境下能够在第二行处加断点，而后 右击 断点，抉择More，勾选Evaluate and log，输出如下代码：

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("F:/ASMSerializer_1_Person.class"));
fileOutputStream.write(code);
fileOutputStream.close();

  • 应用 arthas
    因为咱们曾经晓得主动生成的类名，能够应用 arthas 监控以后过程，而后应用 jad 命令获取类源码：

    [arthas@17916]$ jad com.alibaba.fastjson.serializer.ASMSerializer_1_Person

ClassLoader:
+-com.alibaba.fastjson.util.ASMClassLoader@32eebfca
  +-jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@2437c6dc
    +-jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@3688c050

Location:
/D:/myRepository/com/alibaba/fastjson/1.2.70/fastjson-1.2.70.jar

/*
 * Decompiled with CFR.
 *
 * Could not load the following classes:
 *  com.fastjson.Person
 */
package com.alibaba.fastjson.serializer;

import com.alibaba.fastjson.serializer.JSONSerializer;
import com.alibaba.fastjson.serializer.JavaBeanSerializer;
import com.alibaba.fastjson.serializer.ObjectSerializer;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerialContext;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeBeanInfo;
import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeWriter;
import com.fastjson.Person;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Type;

public class ASMSerializer_1_Person
extends JavaBeanSerializer
implements ObjectSerializer {public ASMSerializer_1_Person(SerializeBeanInfo serializeBeanInfo) {

留神这里须要提供类的全名称：包名 + 类名

加载类

通过 ASM 生成的类信息，不能间接应用，还须要通过类加载加载，这里通过 ASMClassLoader 来加载，加载完之后获取结构器 Constructor，而后应用newInstance 创立一个 JavaBeanSerializer 的子类：

byte[] code = cw.toByteArray();
Class<?> serializerClass = classLoader.defineClassPublic(classNameFull, code, 0, code.length);
Constructor<?> constructor = serializerClass.getConstructor(SerializeBeanInfo.class);
Object instance = constructor.newInstance(beanInfo);

反序列化

将 Json 串转化成对象的过程，FastJson提供了 ObjectDeserializer 接口类：

public interface ObjectDeserializer {<T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type type, Object fieldName);
    int getFastMatchToken();}
  • parser：反序列化上下文 DefaultJSONParser；
  • type：要反序列化的对象的类型；
  • fieldName：父对象字段名称；

同序列化过程，大抵分为以下几个过程：

生成类名

生成一个业务类的反序列化工具类名：

String className = "FastjsonASMDeserializer_" + seed.incrementAndGet() + "_" + clazz.getSimpleName();

同样以 Person 为例，那么生成的 className 为FastjsonASMDeserializer_1_Person；

生成子类

同样应用 ASM 的ClassWriter生成 JavaBeanDeserializer 的子类，重写其中的 deserialze 办法，局部代码如下：

public class FastjsonASMDeserializer_1_Person
extends JavaBeanDeserializer {public char[] name_asm_prefix__ = "\"name\":".toCharArray();
    public char[] id_asm_prefix__ = "\"id\":".toCharArray();
    public char[] email_asm_prefix__ = "\"email\":".toCharArray();
    public ObjectDeserializer name_asm_deser__;
    public ObjectDeserializer email_asm_deser__;

    public FastjsonASMDeserializer_1_Person(ParserConfig parserConfig, JavaBeanInfo javaBeanInfo) {super(parserConfig, javaBeanInfo);
    }

    public Object createInstance(DefaultJSONParser defaultJSONParser, Type type) {return new Person();
    }

    public Object deserialze(DefaultJSONParser defaultJSONParser, Type type, Object object, int n) {
        block18: {
            String string;
            int n2;
            String string2;
            int n3;
            Person person;
            block20: {
                ParseContext parseContext;
                ParseContext parseContext2;
                block19: {
                    block22: {
                        JSONLexerBase jSONLexerBase;
                        block24: {
                            int n4;
                            int n5;
                            block23: {
                                block21: {
                                    String string3;
                                    String string4;
                                    jSONLexerBase = (JSONLexerBase)defaultJSONParser.lexer;
                                    if (jSONLexerBase.token() == 14 && jSONLexerBase.isEnabled(n, 8192)) {return this.deserialzeArrayMapping(defaultJSONParser, type, object, null);
                                    }
                                    if (!jSONLexerBase.isEnabled(512) || jSONLexerBase.scanType("com.fastjson.Person") == -1) break block18;
                                    ParseContext parseContext3 = defaultJSONParser.getContext();
                                    n5 = 0;
                                    person = new Person();
                                    parseContext2 = defaultJSONParser.getContext();
                                    parseContext = defaultJSONParser.setContext(parseContext2, person, object);
                                    if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block19;
                                    n4 = 0;
                                    n3 = 0;
                                    boolean bl = jSONLexerBase.isEnabled(4096);
                                    if (bl) {
                                        n3 |= 1;
                                        string4 = jSONLexerBase.stringDefaultValue();} else {string4 = null;}
                                    string2 = string4;
                                    n2 = 0;
                                    if (bl) {
                                        n3 |= 4;
                                        string3 = jSONLexerBase.stringDefaultValue();} else {string3 = null;}
                                    string = string3;
                                    string2 = jSONLexerBase.scanFieldString(this.email_asm_prefix__);
                                    if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {n3 |= 1;}
                                    if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
                                    if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block21;
                                    ++n5;
                                    if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
                                }
                                n2 = jSONLexerBase.scanFieldInt(this.id_asm_prefix__);
                                if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {n3 |= 2;}
                                if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
                                if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block23;
                                ++n5;
                                if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
                            }
                            string = jSONLexerBase.scanFieldString(this.name_asm_prefix__);
                            if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {n3 |= 4;}
                            if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
                            if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block24;
                            ++n5;
                            if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
                        }
                        if (jSONLexerBase.matchStat != 4) break block20;
                    }
                    if ((n3 & 1) != 0) {person.setEmail(string2);
                    }
                    if ((n3 & 2) != 0) {person.setId(n2);
                    }
                    if ((n3 & 4) != 0) {person.setName(string);
                    }
                }
                defaultJSONParser.setContext(parseContext2);
                if (parseContext != null) {parseContext.object = person;}
                return person;
            }
            if ((n3 & 1) != 0) {person.setEmail(string2);
            }
            if ((n3 & 2) != 0) {person.setId(n2);
            }
            if ((n3 & 4) != 0) {person.setName(string);
            }
            return (Person)this.parseRest(defaultJSONParser, type, object, person, n, new int[]{n3});
        }
        return super.deserialze(defaultJSONParser, type, object, n);
    }
    ... 省略...
}

能够发现同样应用具体的业务类，代替了在 JavaBeanDeserializer 应用反射操作；同样最初须要对该类信息进行加载，而后通过结构器实例化具体业务对象。

总结

本文应用 ASM 代替反射只是泛滥应用场景的一种，在 FastJson 中只用了 ASM 的生成类性能；ASM更强的的性能是它的转换性能，对现有类进行革新，生成新的类从而对现有类进行性能加强，当然加载的过程也不是简略的应用类加载器就行了，这时候配合 Java Agent 来实现热更新；其实代替反射除了应用 ASM，在Protobuf 中也提供了一种办法，在研发阶段就把所有的业务序列化反序列化操作都筹备好，是一种动态的解决形式，而 ASM 这种动静生成的形式更加人性化。

正文完
java
发表至： java
2021-06-17
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