没有外部库的 Java 字节码操作

Question

ASM、BCEL、Javaassist 和 AspectJ 等库都能够进行运行时字节码操作，但它们是如何实现的呢？

我之前使用 ASM 完成了一些基本的字节码操作，但我不明白它是如何工作的。 Java Agent 是否在程序的其余部分之前在 JVM 中执行，允许 ASM 在 JVM 执行之前加载编译的类并对其进行编辑？

如果是这样，是否可以在不使用 ASM 等外部库的情况下执行 java 字节码操作，并使用 BufferedReader 加载已编译的类文件并编写自定义解析器等？

Answer 1

这些库基于标准 Java API，当然，您也可以在没有这些库的情况下自行使用。

首先，Java 类文件只是格式明确的字节序列，如JVMS §4, The class File Format 中所指定。上述库的主要任务是提供用于处理这种格式的字节序列的工具。第二个是关于获取现有或导出修改或新创建的类的定义。

处理第二个任务有两种不同的方式。一种是从文件系统或 jar 文件等持久存储中读取已编译的类，并在特定代码未运行时将它们写回这些存储，就像构建和部署工具一样。这应该是微不足道的，因为它归结为读取和写入字节。

另一个是在运行时操作类，这可以由 Java 代理通过Instrumentation API 完成。它提供了在第一次使用之前在加载/定义时拦截类的机制，还提供了类的重新定义。后者不能随意更改，目前它必须保留所有的字段和方法声明，所以主要用于更改方法的可执行代码。

如果您想要在没有额外的 3rd 方库的情况下进行类文件处理的示例，Stackoverflow 上有一些答案

• Extract the class name from a class file
• Find all class dependencies
• Parse the constant pool
• Iterate over all instructions of a method

当然，这些示例只是单一用途的代码或草图。如果您将它们扩展为更通用或更有用的东西，您很快就会基本上重新实现这些库。

Answer 2

类文件只是一个字节序列，其格式在The Java Virtual Machine Specification 中指定。 BufferedReader 是文本文件，所以你想要BufferedInputStream，但格式相当复杂。

您可以加载被操纵的类文件，就好像它们是由javac 生成的一样。您还可以使用java.net.URLClassLoader.newInstance 或类似名称动态加载它们。 Java 代理允许在加载类文件时通过 Java 或本机接口修改类文件（如果您想修改在加载类的类之前加载的类，则后者是必需的）。