字节码编程ASM之两数之和

news2024/11/15 13:58:40

写在前面

源码。
看下如何使用ASM来写如下的类：

package com.dahuyou.demo.asm;

public class AsmSumOfTwo {
    public AsmSumOfTwo() {
    }

    public static void main(String[] var0) {
        int var1 = (new AsmSumOfTwo()).sum(1, 2);
        System.out.println(var1);
    }

    public int sum(int var1, int var2) {
        return var1 + var2;
    }
}

1：编码

源码：

package com.dahuyou.asm.helloworld;

import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;

public class SumOfTwo extends ClassLoader {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 生成二进制字节码
        byte[] bytes = generate();
        // 输出字节码
        outputClazz(bytes);
        // 加载AsmHelloWorld
        Class<?> clazz = new SumOfTwo().defineClass("com.dahuyou.demo.asm.AsmSumOfTwo", bytes, 0, bytes.length);
        // 反射获取 main 方法
        Method main = clazz.getMethod("main", String[].class);
        // 调用 main 方法
        main.invoke(null, new Object[]{new String[]{}});
    }

    private static byte[] generate() {

        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);

        {
            MethodVisitor mv = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
            mv.visitCode();
            // aload指令，加载本地变量表0位置对象（a）
            mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD, 0);
            // invokespecial指令，调用方法<init>
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V");
            // return指令，返回void
            mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
            // 操作数栈，局部变量表大小
            mv.visitMaxs(1, 1);
            mv.visitEnd();
        }

        // 定义对象头；版本号、修饰符、全类名、签名、父类、实现的接口
        classWriter.visit(Opcodes.V1_7, Opcodes.ACC_PUBLIC, "com/dahuyou/demo/asm/AsmSumOfTwo", null, "java/lang/Object", null);
        // 添加方法；修饰符、方法名、描述符、签名、异常
        MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC + Opcodes.ACC_STATIC, "main", "([Ljava/lang/String;)V", null, null);
        // int var1 = (new AsmSumOfTwo()).sum(1, 2);中的 new AsmSumOfTwo(),即创建实例对象，并压入操作数栈栈顶
        methodVisitor.visitTypeInsn(Opcodes.NEW, "com/dahuyou/demo/asm/AsmSumOfTwo");
        // 获取操作数栈栈顶元素，并复制，重新压回，此时操作数栈栈顶有连续的两个new AsmSumOfTwo()引用
        methodVisitor.visitInsn(Opcodes.DUP);
        // 栈顶元素出栈，并调用初始化方法<init>，即默认的空构造函数
        methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESPECIAL, "com/dahuyou/demo/asm/AsmSumOfTwo", "<init>", "()V");
        // iconst 加载整数常量 1，2，并压到栈顶，此时，操作数栈元素为2,1,AsmSumOfTwo实例引用
        methodVisitor.visitInsn(Opcodes.ICONST_1);
        methodVisitor.visitInsn(Opcodes.ICONST_2);

        // int var1 = (new AsmSumOfTwo()).sum(1, 2);中的.sum(1, 2) (II)I入参两个int，返回int，函数的结果存储栈顶
        methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "com/dahuyou/demo/asm/AsmSumOfTwo", "sum", "(II)I");
        // 将栈顶元素存储到本地变量表 slot 1位置，即赋值给var1（实际程序运行过程中jvm是不关心变量名称的，因为完全不影响运行结果）
        methodVisitor.visitVarInsn(Opcodes.ISTORE, 1);
        // 获取静态属性System.out
        methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
        // 将本地变量表中slot 1位置的int变量推动到操作数栈栈顶（因为要做sout）
        methodVisitor.visitVarInsn(Opcodes.ILOAD, 1);
        // 获取栈顶元素，并作sout，这样int var1 = (new AsmSumOfTwo()).sum(1, 2);的var1就完成打印了
        // (I)V参数int，返回void
        methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(I)V");
        // 返回
        methodVisitor.visitInsn(Opcodes.RETURN);

        // 设置操作数栈的深度和局部变量的大小
        methodVisitor.visitMaxs(3, 2);
        // 方法结束
        methodVisitor.visitEnd();

        /**
         * 以下代码定义如下的函数：
         * public int sum(int i, int m) {
         *     return i + m;
         * }
         */
        MethodVisitor methodVisitor_sum = classWriter.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "sum", "(II)I", null, null);
        // 加载本地变量表slot 1，2位置int变量到操作数栈，并调用add指令执行加法
        methodVisitor_sum.visitVarInsn(Opcodes.ILOAD, 1);
        methodVisitor_sum.visitVarInsn(Opcodes.ILOAD, 2);
        methodVisitor_sum.visitInsn(Opcodes.IADD);
        // 返回
        methodVisitor_sum.visitInsn(Opcodes.IRETURN);
        // 设置操作数栈的深度和局部变量的大小
        methodVisitor_sum.visitMaxs(2, 3);
        methodVisitor_sum.visitEnd();

        // 类完成
        classWriter.visitEnd();
        // 生成字节数组
        return classWriter.toByteArray();
    }

    private static void outputClazz(byte[] bytes) {
        // 输出类字节码
        FileOutputStream out = null;
        try {
            out = new FileOutputStream("AsmSumOfTwo.class");
            System.out.println("ASM类输出路径：" + (new File("")).getAbsolutePath());
            out.write(bytes);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (null != out) try {
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}