ASM是一款基于java字節碼層面的代碼分析和修改工具。無需提供源代碼即可對應用嵌入所需debug代碼，用于應用API性能分析。ASM可以直接產生二進制class文件，也可以在類被加入JVM之前動態修改類行為。

ASM庫的結構

• Core 為其他包提供基礎的讀、寫、轉化Java字節碼和定義的API，并且可以生成Java字節碼和實現大部分字節碼的轉換
• Tree提供了Java字節碼在內存中的表現
• Analysis為存儲在tree包結構中的java方法字節碼提供基本的數據流統計和類型檢查算法
• Commons提供一些常用的簡化字節碼生成轉化和適配器
• Util包含一些幫助類和簡單的字節碼修改，有利于在開發或者測試中使用
• XML提供一個適配器將XML和SAX-comliant轉化成字節碼結構，可以允許使用XSLT去定義字節碼轉化。

class文件結構

在了解ASM之前，有必要先了解一下class文件結構。對于每個class文件其實都是有固定的結構信息，而且保留了源碼文件中的符號。下圖是class文件的格式圖。其中帶 * 號的表示可重復的結構。

• 類結構體中所有的修飾符、字符常量和其他常量都被存儲在class文件開始的一個常量堆棧(Constant Stack)中，其他結構體通過索引引用。
• 每個類必須包含headers（包括：class name, super class, interface, etc.）和常量堆棧（Constant Stack）其他元素，例如：字段（fields）、方法（methods）和全部屬性（attributes）可以選擇顯示或者不顯示。
• 每個字段塊（Field section）包括名稱、修飾符（public, private, etc.）、描述符號(descriptor)和字段屬性。
• 每個方法區域（Method section）里面的信息與header部分的信息類似，信息關于最大堆棧（max stack）和最大本地變量數量（max local variable numbers）被用于修改字節碼。對于非abstract和非native的方法有一個方法指令表，exceptions表和代碼屬性表。除此之外，還可以有其他方法屬性。
• 每個類、字段、方法和方法代碼的屬性有屬于自己的名稱記錄在類文件格式的JVM規范的部分，這些屬性展示了字節碼多方面的信息，例如源文件名、內部類、簽名、代碼行數、本地變量表和注釋。JVM規范允許定義自定義屬性，這些屬性會被標準的VM（虛擬機）忽略，但是可以包含附件信息。
• 方法代碼表包含一系列對java虛擬機的指令。有些指令在代碼中使用偏移量，當指令從方法代碼被插入或者移除時，全部偏移量的值可能需要調整。

基于事件字節碼處理

在Core包中邏輯上分為2部分：

• 字節碼生產者，例如ClassReader
• 字節碼消費者，例如writers（ClassWriter, FieldWriter, MethodWriter和AnnotationWriter），adapters（ClassAdapter和MethodAdapter）

下圖是生產者和消費者交互的時序圖：

通過時序圖可以看出ASM在處理class文件的整個過程。ASM通過樹這種數據結構來表示復雜的字節碼結構，并利用Push模型來對樹進行遍歷。

• ASM中提供一個ClassReader類，這個類可以直接由字節數組或者class文件間接的獲得字節碼數據。它會調用accept方法，接受一個實現了抽象類ClassVisitor的對象實例作為參數，然后依次調用ClassVisitor的各個方法。字節碼空間上的偏移被轉成各種visitXXX方法。使用者只需要在對應的的方法上進行需求操作即可，無需考慮字節偏移。
• 這個過程中ClassReader可以看作是一個事件生產者，ClassWriter繼承自ClassVisitor抽象類，負責將對象化的class文件內容重構成一個二進制格式的class字節碼文件，ClassWriter可以看作是一個事件的消費者。

原java類型與class文件內部類型對應關系

原java方法聲明與class文件內部聲明的對應關系

遍歷CLASS字節碼類信息

以java.lang.Runnable作為例子

輸出：

superName=java/lang/Object,name=java/lang/Runnable
run()V
end

ClassReader類的accept方法中，有個int類型的flag參數有以下幾種：

• SKIP_DEBUG 用于忽略debug信息，例如，源文件，行數和變量信息。
• SKIP_FRAMES 用于忽略StackMapTable（棧圖）信息。Java 6 之后JVM引入棧圖概念。
• EXPAND_FRAMES 擴展StackMapTable數據，允許訪問者獲取全部本地變量類型與當前堆棧位置的信息。
• SKIP_CODE 排除代碼訪問的所有方法，同時還通過方法參數屬性和注釋。

通過ASM生產自定義類對應的class

目標class內容：

生產目標class的代碼：

這里需要注意，平時我們寫類的時候，默認的構造方法是可以不寫的，但使用ASM框架生產class的話，默認的構造方法是需要寫的，不然，無法實例化對象。

創建類、構造函數與字段：

創建showInfo方法

創建get、set方法

最后生產出Person.class之后，我們可以使用JD-GUI打開：

動態加載生產出的class字節碼并實例化該類

我們可以通過ClassWriter中的toByteArray() 方法可以獲取生成的字節碼數據。然后使用ClassLoader的defineClass()方法進行反射實例化對象，并調用showInfo()方法。

動態修改class字節碼，進行AOP編程

通過加載上面生成的Person.class文件，在showInfo()方法里面添加一行打印當前時間。

通過繼承ClassVisitor，重寫visitMethod()，攔截showInfo()方法。

然后讓繼承AdviceAdapter的類中的onMethodEnter()方法修改showInfo()方法。

這樣就可以實現修改class字節碼的操作了。重新生成class文件。使用JD－GUI驗證一下。不出意料，結果是我們所預期的。

雖然例子簡單，但是是進行AOP“無損注入”的基礎展示。著名的Spring框架也是利用這種技術實現AOP的。至此，對ASM框架的一些簡單的使用就是這樣了，其中會涉及到一些JVM操作的理解，可以查看我的另一篇文章：JVM指令

另外，可以到github倉庫查看本次的demo工程：ASMTest

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