Javassist 字节码操作教程：方法内省与定制化

Javassist 字节码操作教程：方法内省与定制化

引言

Javassist 是一个强大的 Java 字节码操作库，它提供了两种级别的 API：源代码级别和字节码级别。本文将重点介绍如何使用 Javassist 进行方法级别的内省和定制化操作。

CtClass 内省功能

CtClass 类提供了丰富的方法内省功能，这些功能与 Java 反射 API 兼容。主要的内省方法包括：

• getName()：获取类名
• getSuperclass()：获取父类
• getMethods()：获取所有方法
• getDeclaredMethod()：获取特定方法

方法修改基础

方法表示

在 Javassist 中，方法由 CtMethod 对象表示。每个方法声明都对应一个 CtMethod 对象。需要注意的是，如果方法是从父类继承而来而未被子类覆盖，那么父类和子类中的该方法将由同一个 CtMethod 对象表示。

方法修改限制

Javassist 有一些修改限制需要注意：

1. 不能直接删除方法或字段，但可以通过重命名并设置为私有来"移除"方法：

   ctMethod.setName("oldMethod_deprecated");
   ctMethod.setModifiers(Modifier.PRIVATE);
   

2. 不能为现有方法添加额外参数，解决方案是添加新方法：

   // 原始方法
   void move(int newX, int newY) { x = newX; y = newY; }
   
   // 添加带额外参数的新方法
   void move(int newX, int newY, int newZ) {
       // 处理 newZ
       move(newX, newY);
   }
   

方法体操作

基本插入操作

Javassist 提供了几种在方法体中插入代码的方式：

1. insertBefore(String code)：在方法开始处插入代码
2. insertAfter(String code)：在方法返回前插入代码
3. addCatch(String code, CtClass exceptionType)：添加 catch 块
4. insertAt(int lineNum, String code)：在指定行号插入代码

代码片段格式

插入的代码可以是：

• 单条语句（以分号结尾）
• 代码块（用花括号包围）

示例：

System.out.println("Hello");
{ System.out.println("Hello"); }
if (i < 0) { i = -i; }

特殊变量

Javassist 提供了一系列以 $ 开头的特殊变量：

变量	描述
$0	相当于 this（静态方法中不可用）
$1, $2, ...	方法参数
$args	参数数组（Object[] 类型）
$$	所有参数逗号分隔的列表
$cflow	控制流深度
$r	返回类型，用于强制类型转换
$w	包装类型，用于强制类型转换
$_	方法返回值
$sig	参数类型数组（Class[]）
$type	返回类型（Class）
$class	当前类（Class）

参数访问示例

假设有 Point 类：

class Point {
    int x, y;
    void move(int dx, int dy) { x += dx; y += dy; }
}

要在 move() 方法调用时打印参数：

ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.get("Point");
CtMethod m = cc.getDeclaredMethod("move");
m.insertBefore("{ System.out.println($1); System.out.println($2); }");
cc.writeFile();

修改后的方法相当于：

void move(int dx, int dy) {
    { System.out.println(dx); System.out.println(dy); }
    x += dx; y += dy;
}

控制流示例

对于递归方法：

int fact(int n) {
    if (n <= 1) return n;
    else return n * fact(n - 1);
}

只在第一次调用时打印参数：

CtMethod cm = ...;
cm.useCflow("fact");
cm.insertBefore("if ($cflow(fact) == 0)" 
              + "    System.out.println(\"fact \" + $1);");

返回值处理

使用 $_ 访问返回值：

CtMethod cm = ...;
cm.insertAfter("System.out.println(\"Result: \" + $_);");

类型转换

返回类型转换 ($r)

Object result = ...;
$_ = ($r)result;  // 根据方法返回类型进行转换

包装类型转换 ($w)

Integer i = ($w)5;  // 基本类型转包装类型

运行时支持

使用特殊变量（如 $0, $1 等）修改的类需要在运行时包含 javassist.runtime 包。如果不使用这些特殊变量，则不需要任何 Javassist 运行时支持。

总结

Javassist 提供了强大的方法修改能力，通过本文介绍的技术，开发者可以：

1. 在方法前后插入自定义代码
2. 添加异常处理逻辑
3. 访问和修改方法参数
4. 处理返回值
5. 监控递归调用深度

这些功能使得 Javassist 成为动态代码生成和修改的强大工具，特别适用于 AOP、动态代理等场景。