字节码技术

Java字节码增强指的是在Java字节码生成之后，对其进行修改，增强其功能，可减少冗余代码，提高性能等。

应用场景

• AOP技术
• Lombok去除重复代码插件
• 利用字节码操作类库动态修改class文件等

操作步骤

总原则：在内存中获取到原来的字节码，然后通过一些工具（如 ASM，Javaasist）来修改它的byte[]数组，得到一个新的byte数组。
a、修改字节码
在JVM加载用户的Class时拦截并修改或者在运行时，使用Instrumentation.redefineClasses方法来替换掉原来的字节码
b、使字节码生效
自定义ClassLoader来加载修改后的字节码；

常用字节码操作类库

• BCEL---Byte Code Engineering Library(BCEL)，这是Apache Software Foundation的Jakarta项目的一部分。BCEL是Java classworking 广泛使用的一种框架，它可以让您深入jvm汇编语言进行类库操作的细节。BCEL与javassist有不同的处理字节码方法，BCEL在实际的jvm指令层次上进行操作(BCEL拥有丰富的jvm指令集支持) 而javassist所强调的是源代码级别的工作。
• ASM----是一个轻量级Java字节码操作框架，直接涉及到JVM底层的操作和指令
  高性能，高质量CGLB生成类库的底层就是基于ASM实现的
• javassist是一个开源的分析，编辑和创建Java字节码的类库。性能较ASM差，跟cglib差不多，但是使用简单。很多开源框架都在使用它。
  它的最外层的API和JAVA的反射包中的API颇为类似。
  它主要由CtClass，CtMethod,，以及CtField几个类组成。用以执行和JDK反射API中java.lang.Class，java.lang.reflect.Method，java.lang.reflect.Method.Field相同的操作。

Javassist优势

a、比反射开销小，性能高。（javassist性能高于反射，低于ASM）
b、可实现如下功能：
– 动态生成 新的类
– 动态改变某个类的结构(添加/删除/修改新的属性/方法)

Javassist局限性

a、不支持JDK5.0新语法(包括泛型、枚举)
b、不支持注解修改，但可以通过底层的javassist类来解决，具体参考：javassist.bytecode.annotation
c、不支持数组的初始化，如 String[]{"1","2"} ，除非只有数组的容量为 1
d、不支持内部类和匿名类
e、不支持 continue 和 break表达式。
f、对于继承关系，有些不支持。例如
class A {}
class B extends A {}
class C extends B {}

使用字节码创建文件

/**
 * 反编译结果：
 * package com.jgspx.entity;
 * public class User
 * {
 *     private String name;
 *     private Integer age;
 *
 *     public String getName() {
 *         return this.name;
 *     }
 *
 *     public User(final String s, final Integer n) {
 *         this.name = this.name;
 *         this.age = this.age;
 *     }
 * }
 *
 */
public class 使用字节码创建文件 {
    public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, NotFoundException, IOException {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        // 1.创建user类
        CtClass userClass = pool.makeClass("com.jarye.entity.User");
        // 2.创建name 和age属性
        CtField nameField = CtField.make(" private String name;", userClass);
        CtField ageField = CtField.make("  private Integer age;", userClass);
        // 3.添加属性
        userClass.addField(nameField);
        userClass.addField(ageField);
        // 4.创建方法
        CtMethod nameMethod = CtMethod.make("public String getName() {return name;}", userClass);
        // 5.添加方法
        userClass.addMethod(nameMethod);
        // 6.添加构造函数
        CtConstructor ctConstructor = new CtConstructor(
                new CtClass[] { pool.get("java.lang.String"), pool.get("java.lang.Integer") }, userClass);

        ctConstructor.setBody("    { this.name = name; this.age = age; }");
        userClass.addConstructor(ctConstructor);
        // 生成class文件
        userClass.writeFile("/Users/jarye/Downloads");
    }
}

动态修改字节码文件

/**
 * 代码中原方法：
 * public class User {
 *     private String name;
 *
 *     private Integer aget;
 * }
 *
 * 动态修改后的类信息反编译结果：
 * package com.jgspx.entity;
 *
 * public class User
 * {
 *     private String name;
 *     private Integer aget;
 *
 *     public void sum(final int n, final int n2) {
 *         System.out.println(new StringBuffer().append("sun:").append(n + n2).toString());
 *     }
 * }
 *
 * 执行结果：
 * 开启事务
 * sun:7
 * 提交事务
 *
 */
public class 动态修改字节码文件 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
            // 读取com.jgspx.entity.User
            CtClass userClass = pool.get("com.jarye.entity.User");
            CtMethod method = new CtMethod(CtClass.voidType, "sum", new CtClass[] { CtClass.intType, CtClass.intType },
                    userClass);
            method.setBody("{System.out.println(\"sun:\" + ($1 + $2));}");
            // 添加方法
            userClass.addMethod(method);
            userClass.writeFile("/Users/jarye/Downloads");
            // 动态执行方法
            Class clazz = userClass.toClass();
            Object newInstance = clazz.newInstance();

            Method sumMethod = clazz.getDeclaredMethod("sum", int.class, int.class);
            System.out.println("开启事务");
            sumMethod.invoke(newInstance, 2, 5);
            // 使用 javassist 实现动态代理。
            System.out.println("提交事务");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}