前言

字节码咱们都晓得是java文件通过编译之后的class文件，每一个字节码文件都要由10局部依照固定的程序组成；加强其实就是对字节码文件进行革新生成一个新的文件，已达到咱们的目标，比方动静代理，AOP等；当然加强完须要能被应用，所以波及到到加载的问题；在介绍之前咱们先来看看都有哪些字节码加强技术。

常见技术

常见的字节码加强技术大抵分为两类：动态加强和动静加强；动态加强最常见的就是AspectJ了，能够间接编译类，有本人的语法；动静加强包含：ASM、Javassist、Cglib、Java Proxy；上面别离做简略介绍。

AspectJ

AspectJ来自于Eclipse基金会，属于动态织入，次要采纳的是编译期织入，在这个期间应用AspectJ的acj编译器(相似javac)把aspect类编译成class字节码；上面看一下AspectJ是如何应用的；

  • 下载安装
    AspectJ官网地址：https://www.eclipse.org/aspectj/
    间接下载最新版：AspectJ 1.9.6；间接运行以下命令即可装置：

    java -jar aspectj-1.9.6.jar

指定装置目录，而后配置classPath和path即可：

ASPECTJ_HOME=E:\aspectj1.9CLASSPATH=...%ASPECTJ_HOME%\lib\aspectjrt.jarPATH=...%ASPECTJ_HOME%\bin

  • 编译应用
    能够间接应用AspectJ提供的Demo进行测试examples\tjp目录下：
    外面有两个java文件别离是Demo.java和GetInfo.java，Demo就是咱们失常的java文件，而GetInfo是加强文件，外面有一些AspectJ语法，须要应用ajc命令编译

    E:\aspectj1.9\doc\examples\tjp>ajc -argfile files.lstE:\aspectj1.9\doc\examples\tjp>cd ..E:\aspectj1.9\doc\examples>java tjp.DemoIntercepted message: fooin class: tjp.DemoArguments:  0. i : int = 1  1. o : java.lang.Object = tjp.Demo@6e3c1e69Running original method:Demo.foo(1, tjp.Demo@6e3c1e69)  result: nullIntercepted message: barin class: tjp.DemoArguments:  0. j : java.lang.Integer = 3Running original method:Demo.bar(3)  result: Demo.bar(3)Demo.bar(3)

能够发现通过ajc编译后的新class文件，go和bar两个办法都失去了加强，在办法调用前和后、以及办法参数都增加了日志输入；能够发现AspectJ在运行前就曾经对class文件做了加强解决；Spring AOP借鉴了AspectJ的一些概念，然而在实现上并没有采纳AspectJ而应用动静加强技术；

ASM

ASM是一个通用的Java字节码操作和剖析框架，它能够用来批改现有的类或间接以二进制模式动静生成类；ASM提供了一些常见的字节码转换和剖析算法，从中能够构建定制的简单转换和代码剖析工具；几个外围的类：

  • ClassVisitor：用于生成和转换编译类的ASM API基于ClassVisitor抽象类，这个类中的每个办法都对应于同名的类文件构造；
  • ClassReader：此类次要性能就是读取字节码文件，而后把读取的数据告诉ClassVisitor；
  • ClassWriter：其继承于ClassVisitor，次要用来生成类；

ASM偏底层字节码操作，所有须要对字节码命令比拟相熟，然而性能高；比方FastJson、Cglib、Lombok等都依赖ASM；大体的操作步骤就是首先须要加载原Class文件，而后通过访问者模式拜访所有元素，在拜访的过程中对各元素进行革新，最初从新生成一个字节码的二进制文件，依据需要进行加载新Class或者重加载；

更多参考：ASM入门篇

Javassist

正因为ASM须要对字节码命令相熟，而字节码自身就比拟艰涩难懂，所有就有了更容易了解的加强工具Javassist，能够间接应用Java编码的形式，无需理解相干字节码指令，对开发者更加敌对，当然性能必定不迭ASM，上面看一下几个常见的类：

  • ClassPool：能够简略了解就是寄存类的池子，所有CtClass都要从池中获取；
  • CtClass：示意一个类文件，能够通过一个类的全限定名来获取一个CtClass对；
  • CtMethod：对应的类中的办法，能够通过CtClass获取指定办法；
  • CtField：对应类中的属性，能够通过CtClass获取指定属性；

联合以上几个外围类看一个简略的日志加强实例：

public class JavassistTest {    public static void main(String[] args) throws Exception {        //加强后的类信息寄存门路        CtClass.debugDump = "./dump";        ClassPool cp = ClassPool.getDefault();        CtClass cc = cp.get("com.zh.asm.TestService");        CtMethod m = cc.getDeclaredMethod("query");        m.insertBefore("{ System.out.println(\"start\"); }");        m.insertAfter("{ System.out.println(\"end\"); }");        TestService h = (TestService) c.newInstance();        h.query();    }}

Dubbo应用Javassist是做动静编译解决，JBoss中应用Javassist来做AOP解决等；

更多：http://www.javassist.org/tuto...

Cglib

Cglib是一个功能强大，高性能的代码生成包，底层依赖ASM；为JDK的动静代理提供了很好的补充，Java代理不反对没有接口的状况，另外就是Cglib的性能更弱小；几个外围的类如下：

  • Enhancer：Cglib中最罕用的一个类，和动静代理中引入的Proxy类相似，不同的是Enhancer既可能代理一般的class，也可能代理接口；
  • MethodInterceptor：拦截器，在调用指标办法时，CGLib会回调MethodInterceptor接口办法拦挡，来实现你本人的代理逻辑，相似于JDK中的InvocationHandler接口；
public class CgLibProxy {    public static void main(String[] args) {        System.setProperty(DebuggingClassWriter.DEBUG_LOCATION_PROPERTY, "F:/asm/cglib");        Enhancer enhancer = new Enhancer();        enhancer.setSuperclass(TestService.class);        enhancer.setCallback(new MyMethodInterceptor());        TestService testService = (TestService)enhancer.create();        testService.query();    }}public class MyMethodInterceptor implements MethodInterceptor {    @Override    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {        System.out.println("加强解决");        Object object = proxy.invokeSuper(obj, args);        return object;    }}

Cglib会动静生成一个代理类，真正执行的时候其实就是代理类，在代理类外面又调用了原始类，实现性能加强；

Java Proxy

利用反射机制在运行时创立代理类；接口、被代理类不变，构建一个handler类来实现InvocationHandler接口；外围类如下：

  • Proxy：指定 ClassLoader 对象和一组interface来创立动静代理类；
  • InvocationHandler：创立本人的调用处理器，也就是加强解决；
public class MyHandler implements InvocationHandler{    private Object object;    public MyHandler(Object object){        this.object = object;    }    @Override    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {        System.out.println("Before invoke...");        method.invoke(object, args);        System.out.println("After invoke...");        return null;    }}

通过反射机制取得动静代理类的构造函数，通过构造函数创立动静代理类实例；而Cglib外面底层依赖ASM，比间接应用反射性能更强；FastJson中就是用了ASM来代替反射的应用，Spring AOP实现也是应用Cglib来实现。

加载问题

以上对各种字节码加强技术做了一个简略的介绍，不论哪种加强技术，加强完之后的类信息都须要被加载，依据应用不同的加强技术，以及加强的作用不同，应用的类加载形式也不一样，大抵总结了以下几种状况；

动态编译

这种状况也就是下面介绍的AspectJ技术，在运行前就对class做了加强解决，所以加载形式和一般类的加载形式没有任何区别，在运行期间可能都不晓得对class文件做了加强；这种形式类加载是最简略的；

动静代理

这种形式应用动静加强技术，创立代理类，代理类有本人的惟一名称，代理类实现接口类或者继承于原始类，其实就是生成了一个新的类，在介绍ASM的时候也提到它的两项性能：生成类和转换类；FastJson中应用的也是ASM的生成类性能；所以这种状况下只有筹备一个类加载即可；ASM没有提供类加载，而其余几种动静加强技术都提供了类加载性能；

热更新

这种状况是最简单的，如果须要被加强的类曾经被加载到内存中，如何在字节码加强之后重加载类；instrument是JVM提供的一个能够批改已加载类的类库，专门为Java语言编写的插桩服务提供反对；在JDK 1.6以前，instrument只能在JVM刚启动开始加载类时失效，而在JDK 1.6之后，instrument反对了在运行时对类定义的批改；具体应用须要提供一个ClassFileTransformer实现类，实现transform办法，此办法返回一个字节数组，这个字节数组能够应用以上介绍的字节码加强工具来生成；

应用 Instrumentation，开发者能够构建一个独立于应用程序的代理程序（Agent），用来监测和帮助运行在 JVM 上的程序，甚至可能替换和批改某些类的定义。有了这样的性能，开发者就能够实现更为灵便的运行时虚拟机监控和 Java 类操作了，这样的个性实际上提供了一种虚拟机级别反对的 AOP 实现形式，使得开发者无需对 JDK 做任何降级和改变，就能够实现某些 AOP 的性能了。

以上介绍的instrument机制依赖JPDA：Java 平台调试架构（Java Platform Debugger Architecture），它是 Java 虚拟机为调试和监控虚拟机专门提供的一套接口；JPDA 由三个标准组成：JVMTI（JVM Tool Interface）、JDWP（Java Debug Wire Protocol）、JDI（Java Debug Interface）；

更多：https://docs.oracle.com/javas...

总结

本文简略介绍了一下罕用的一些字节码加强技术，正是这些底层技术的反对，帮忙咱们在开发的过程中大大晋升开发的效率比方lombok、aop等；晋升性能比方FastJson、ReflectASM等；配合Java Agent来进行热更新等等。

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