ASM(二) 利用Core API 变更类成员

本文深入探讨了ASM框架中的Core API,如何利用它来变更类成员。通过ClassReader和ClassWriter结合,实现删除、修改和添加类的字段、方法。介绍了通过自定义ClassVisitor实现的功能,如改变访问权限、移除类成员以及添加类成员。文章还提到了ASM提供的工具API,如TraceClassVisitor用于打印类文件信息,便于分析和调试。

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        之前一篇简单介绍了一下ASM框架。这一篇继续对CoreApi进行扩展。这里还是继续对ClassWriter ,ClassReader和ClassVisitor的应用的扩展。前面一篇主要介绍的是ClassWriter和ClassReader单独应用的场景。这一篇把这两者作为producer(ClassReader)和consumer(ClassWriter)来结合起来介绍一下另外一些用途。、

回顾:

       ASM 通过树这种数据结构来表示复杂的字节码结构,并利用 Push 模型来对树进行遍历,在遍历过程中对字节码进行修改。所谓的 Push 模型类似于简单的 Visitor 设计模式,因为需要处理字节码结构是固定的,所以不需要专门抽象出一种 Vistable 接口,而只需要提供 Visitor 接口。所谓 Visitor 模式和 Iterator 模式有点类似,它们都被用来遍历一些复杂的数据结构。Visitor 相当于用户派出的代表,深入到算法内部,由算法安排访问行程。Visitor 代表可以更换,但对算法流程无法干涉,因此是被动的,这也是它和 Iterator 模式由用户主动调遣算法方式的最大的区别。

      在 ASM 中,提供了一个 ClassReader类,这个类可以直接由字节数组或由 class 文件间接的获得字节码数据,它能正确的分析字节码,构建出抽象的树在内存中表示字节码。它会调用 accept方法,这个方法接受一个实现了 ClassVisitor接口的对象实例作为参数,然后依次调用ClassVisitor接口的各个方法。字节码空间上的偏移被转换成 visit 事件时间上调用的先后,所谓 visit 事件是指对各种不同 visit 函数的调用,ClassReader知道如何调用各种 visit 函数。在这个过程中用户无法对操作进行干涉,所以遍历的算法是确定的,用户可以做的是提供不同的 Visitor 来对字节码树进行不同的修改。ClassVisitor会产生一些子过程,比如 visitMethod会返回一个实现 MethordVisitor接口的实例,visitField会返回一个实现 FieldVisitor接口的实例,完成子过程后控制返回到父过程,继续访问下一节点。因此对于ClassReader来说,其内部顺序访问是有一定要求的。实际上用户还可以不通过 ClassReader类,自行手工控制这个流程,只要按照一定的顺序,各个 visit 事件被先后正确的调用,最后就能生成可以被正确加载的字节码。当然获得更大灵活性的同时也加大了调整字节码的复杂度。

       各个 ClassVisitor通过职责链 (Chain-of-responsibility) 模式,可以非常简单的封装对字节码的各种修改,而无须关注字节码的字节偏移,因为这些实现细节对于用户都被隐藏了,用户要做的只是覆写相应的 visit 函数。

   ClassAdaptor类实现了 ClassVisitor接口所定义的所有函数,当新建一个 ClassAdaptor对象的时候,需要传入一个实现了ClassVisitor接口的对象,作为职责链中的下一个访问者 (Visitor),这些函数的默认实现就是简单的把调用委派给这个对象,然后依次传递下去形成职责链。当用户需要对字节码进行调整时,只需从 ClassAdaptor类派生出一个子类,覆写需要修改的方法,完成相应功能后再把调用传递下去。这样,用户无需考虑字节偏移,就可以很方便的控制字节码。

       每个 ClassAdaptor类的派生类可以仅封装单一功能,比如删除某函数、修改字段可见性等等,然后再加入到职责链中,这样耦合更小,重用的概率也更大,但代价是产生很多小对象,而且职责链的层次太长的话也会加大系统调用的开销,用户需要在低耦合和高效率之间作出权衡。用户可以通过控制职责链中 visit 事件的过程,对类文件进行如下操作:

  1. 删除类的字段、方法、指令:只需在职责链传递过程中中断委派,不访问相应的 visit 方法即可,比如删除方法时只需直接返回 null,而不是返回由 visitMethod方法返回的 MethodVisitor对象。

    class DelLoginClassAdapter extends ClassAdapter { 
    
    	 public DelLoginClassAdapter(ClassVisitor cv) { 
    		 super(cv); 
    	 } 
    
    	 public MethodVisitor visitMethod(final int access, final String name, 
    		 final String desc, final String signature, final String[] exceptions) { 
    		 if (name.equals("login")) { 
    			 return null; 
    		 } 
    		 return cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions); 
    	 } 
     }

     

  2. 修改类、字段、方法的名字或修饰符:在职责链传递过程中替换调用参数。

    class AccessClassAdapter extends ClassAdapter { 
    
    	 public AccessClassAdapter(ClassVisitor cv) { 
    		 super(cv); 
    	 } 
    
    	 public FieldVisitor visitField(final int access, final String name, 
            final String desc, final String signature, final Object value) { 
            int privateAccess = Opcode
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