字节码插桩

字节码插桩（Bytecode Instrumentation）是一种技术，通过在Java类的字节码中插入额外的代码，可以在运行时动态地修改类的行为。常见的字节码插桩库有ASM、Javassist和Byte
Buddy等。

第一步：添加ASM依赖

在你的Maven项目的pom.xml文件中添加ASM库的依赖：

第一步：添加ASM依赖

在你的Maven项目的pom.xml文件中添加ASM库的依赖：


<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.ow2.asm</groupId>
        <artifactId>asm</artifactId>
        <version>9.2</version>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.ow2.asm</groupId>
        <artifactId>asm-util</artifactId>
        <version>9.2</version>
    </dependency>
</dependencies>

第二步：创建字节码插桩类

创建一个类来实现字节码插桩逻辑：

import org.objectweb.asm.*;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

public class MethodLoggerInjector {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String className = "com/example/MyClass"; // 要插桩的类的全限定名
        String classFilePath = "path/to/com/example/MyClass.class"; // 类文件的路径

        // 读取类文件的字节码
        byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(classFilePath));

        // 创建ClassReader读取字节码
        ClassReader classReader = new ClassReader(classBytes);
        // 创建ClassWriter用于生成新的字节码
        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);

        // 创建ClassVisitor，用于插入日志代码
        ClassVisitor classVisitor = new ClassVisitor(Opcodes.ASM9, classWriter) {
            @Override
            public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
                MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
                return new MethodLoggerAdapter(Opcodes.ASM9, mv, name);
            }
        };

        // 开始插桩
        classReader.accept(classVisitor, 0);

        // 获取插桩后的字节码
        byte[] modifiedClassBytes = classWriter.toByteArray();

        // 将插桩后的字节码写回类文件
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(classFilePath))) {
            fos.write(modifiedClassBytes);
        }

        System.out.println("字节码插桩完成");
    }

    // 自定义MethodVisitor，用于在方法开始和结束处插入日志代码
    static class MethodLoggerAdapter extends MethodVisitor {
        private final String methodName;

        public MethodLoggerAdapter(int api, MethodVisitor methodVisitor, String methodName) {
            super(api, methodVisitor);
            this.methodName = methodName;
        }

        @Override
        public void visitCode() {
            super.visitCode();
            // 在方法开始处插入日志代码
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
            mv.visitLdcInsn("Entering method: " + methodName);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
        }

        @Override
        public void visitInsn(int opcode) {
            // 在方法返回之前插入日志代码
            if ((opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) || opcode == Opcodes.ATHROW) {
                mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
                mv.visitLdcInsn("Exiting method: " + methodName);
                mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
            }
            super.visitInsn(opcode);
        }
    }
}

第三步：编写测试类

创建一个简单的测试类来验证字节码插桩的效果：

package com.example;

public class MyClass {
    public void myMethod() {
        System.out.println("Executing myMethod");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
        myClass.myMethod();
    }
}

第四步：运行字节码插桩

编译你的测试类（MyClass）。
运行MethodLoggerInjector类，对MyClass进行字节码插桩。
重新运行MyClass的main方法，观察日志输出。

插桩后的输出应该类似于：

1
2
3

Entering method: myMethod
Executing myMethod
Exiting method: myMethod

通过这种方式，你可以在方法的开始和结束处插入日志代码，以便在运行时动态地修改类的行为。根据实际需求，你可以进一步扩展字节码插桩的逻辑。

在插桩后的字节码中，区分插入的日志代码和原始代码的常见方法是使用特定的标记或注释。ASM库提供了一种称为“标签”（Label）的机制，可以在字节码中插入标记。通过使用这些标签，可以在插桩过程中明确区分插入的代码和原始代码。

以下是一个示例，展示如何在字节码中插入标记，以便区分插入的日志代码和原始代码：

修改`MethodLoggerAdapter`类

在MethodLoggerAdapter类中，使用Label插入标记，以便在插桩过程中明确区分插入的代码和原始代码：

java

Copy

import org.objectweb.asm.Label;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

public class MethodLoggerAdapter extends MethodVisitor {
    private final String methodName;

    public MethodLoggerAdapter(int api, MethodVisitor methodVisitor, String methodName) {
        super(api, methodVisitor);
        this.methodName = methodName;
    }

    @Override
    public void visitCode() {
        super.visitCode();

        // 插入开始标记
        Label startLabel = new Label();
        mv.visitLabel(startLabel);
        mv.visitLdcInsn("START_LOG");
        mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
        mv.visitLdcInsn("Entering method: " + methodName);
        mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);

        // 在方法开始处插入日志代码
        mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
        mv.visitLdcInsn("Entering method: " + methodName);
        mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);

        // 插入结束标记
        Label endLabel = new Label();
        mv.visitLabel(endLabel);
        mv.visitLdcInsn("END_LOG");
    }

    @Override
    public void visitInsn(int opcode) {
        // 在方法返回之前插入日志代码
        if ((opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) || opcode == Opcodes.ATHROW) {
            Label startLabel = new Label();
            mv.visitLabel(startLabel);
            mv.visitLdcInsn("START_LOG");
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
            mv.visitLdcInsn("Exiting method: " + methodName);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);

            Label endLabel = new Label();
            mv.visitLabel(endLabel);
            mv.visitLdcInsn("END_LOG");
        }
        super.visitInsn(opcode);
    }
}

解释

插入标记：在插入日志代码的地方使用Label插入标记。这里我们使用两个标记，startLabel和endLabel，分别表示日志代码的开始和结束。
标记内容：使用visitLdcInsn方法插入特定的字符串标记（如”START_LOG”和”END_LOG”），以便在分析字节码时可以识别这些标记。

分析字节码

在插桩之后，可以使用ASM库或其他字节码分析工具来解析字节码，并根据插入的标记来区分日志代码和原始代码。

示例

假设你有以下原始方法：

java

Copy

1
2
3

public void myMethod() {
    System.out.println("Executing myMethod");
}

插桩后的字节码可能如下所示：

plaintext

Copy

0: ldc           #2     // String START_LOG
2: getstatic     #3     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
5: ldc           #4     // String Entering method: myMethod
7: invokevirtual #5     // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
10: ldc          #6     // String END_LOG
12: getstatic    #3     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
15: ldc          #7     // String Executing myMethod
17: invokevirtual #5    // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
20: ldc          #2     // String START_LOG
22: getstatic    #3     // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
25: ldc          #8     // String Exiting method: myMethod
27: invokevirtual #5    // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
30: ldc          #6     // String END_LOG

通过插入的标记（如”START_LOG”和”END_LOG”），你可以在分析字节码时轻松区分插入的日志代码和原始代码。

总结

通过在插桩过程中插入特定的标记，可以在分析字节码时明确区分插入的代码和原始代码。这种方法不仅适用于日志插桩，还可以用于其他类型的字节码插桩和修改。

在ASM库中，mv通常是MethodVisitor类的一个实例。MethodVisitor
是ASM库中的一个核心类，用于访问和修改方法的字节码。它提供了一系列方法，用于在方法的不同部分插入、修改或删除字节码指令。

在上面的示例中，MethodLoggerAdapter类继承自MethodVisitor，并且在构造函数中通过super(api, methodVisitor)
调用了父类的构造函数。mv是父类MethodVisitor的一个实例变量，表示当前正在访问的方法。

下面是MethodVisitor类的简要说明：

MethodVisitor 类

MethodVisitor类是ASM库中的一个抽象类，用于访问和修改方法的字节码。它提供了各种方法，用于在方法的不同部分插入、修改或删除字节码指令。以下是一些常用的方法：

visitCode()：访问方法的代码部分的开始。
visitInsn(int opcode)：访问零操作数指令。
visitLabel(Label label)：访问代码中的标签。
visitLdcInsn(Object cst)：访问常量池中的常量。
visitFieldInsn(int opcode, String owner, String name, String descriptor)：访问字段指令。
visitMethodInsn(int opcode, String owner, String name, String descriptor, boolean isInterface)：访问方法调用指令。

示例代码

为了更好地理解MethodVisitor的用法，下面是一个完整的示例代码，展示如何使用MethodVisitor在方法的开始和结束处插入日志代码：

java

Copy

import org.objectweb.asm.*;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

public class MethodLoggerInjector {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String className = "com/example/MyClass"; // 要插桩的类的全限定名
        String classFilePath = "path/to/com/example/MyClass.class"; // 类文件的路径

        // 读取类文件的字节码
        byte[] classBytes = Files.readAllBytes(Paths.get(classFilePath));

        // 创建ClassReader读取字节码
        ClassReader classReader = new ClassReader(classBytes);
        // 创建ClassWriter用于生成新的字节码
        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);

        // 创建ClassVisitor，用于插入日志代码
        ClassVisitor classVisitor = new ClassVisitor(Opcodes.ASM9, classWriter) {
            @Override
            public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
                MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
                return new MethodLoggerAdapter(Opcodes.ASM9, mv, name);
            }
        };

        // 开始插桩
        classReader.accept(classVisitor, 0);

        // 获取插桩后的字节码
        byte[] modifiedClassBytes = classWriter.toByteArray();

        // 将插桩后的字节码写回类文件
        try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(classFilePath))) {
            fos.write(modifiedClassBytes);
        }

        System.out.println("字节码插桩完成");
    }

    // 自定义MethodVisitor，用于在方法开始和结束处插入日志代码
    static class MethodLoggerAdapter extends MethodVisitor {
        private final String methodName;

        public MethodLoggerAdapter(int api, MethodVisitor methodVisitor, String methodName) {
            super(api, methodVisitor);
            this.methodName = methodVisitor;
        }

        @Override
        public void visitCode() {
            super.visitCode();
            // 在方法开始处插入日志代码
            mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
            mv.visitLdcInsn("Entering method: " + methodName);
            mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
        }

        @Override
        public void visitInsn(int opcode) {
            // 在方法返回之前插入日志代码
            if ((opcode >= Opcodes.IRETURN && opcode <= Opcodes.RETURN) || opcode == Opcodes.ATHROW) {
                mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
                mv.visitLdcInsn("Exiting method: " + methodName);
                mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
            }
            super.visitInsn(opcode);
        }
    }
}

在这个示例中，MethodLoggerAdapter类继承自MethodVisitor，并在visitCode和visitInsn方法中插入日志代码。mv
是MethodVisitor类的实例，用于访问和修改方法的字节码。

__END__

字节码插桩

字节码插桩

第一步：添加ASM依赖

第一步：添加ASM依赖

第二步：创建字节码插桩类

第三步：编写测试类

第四步：运行字节码插桩

修改MethodLoggerAdapter类

解释

分析字节码

示例

总结

MethodVisitor 类

示例代码

修改`MethodLoggerAdapter`类