一、前言

        所谓的ASM，其实就是如何生成一个Class文件或者修改一个Class文件的工具，包括对Class里的成员变量或者方法进行增加或修改。相比于Javassist，ASM最大的好处就是性能方面优于Javassist，但随之带来的就是需要开发者精通 class 文件格式和 JVM 指令集。

Javassist生成Class可以看这里

二、用ASM生成Class文件

        引入ASM工具库

//核心库implementation 'org.ow2.asm:asm:9.3'//辅助库implementation 'org.ow2.asm:asm-commons:9.3'

 首先，先简单生成一个Class文件。运行以下代码，就可以直接生成一个Class文件。

2.1 生成Class字节码

    public static byte[] genClass() { ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0); classWriter.visit(V1_8, ACC_PUBLIC | ACC_SUPER, "asm/User",  null, "java/lang/Object", null); {     MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(ACC_PUBLIC, "", "()V", null, null);     methodVisitor.visitCode();     Label label0 = new Label();     methodVisitor.visitLabel(label0);     methodVisitor.visitLineNumber(3, label0);     methodVisitor.visitVarInsn(ALOAD, 0);     methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "", "()V", false);     methodVisitor.visitInsn(RETURN);     Label label1 = new Label();     methodVisitor.visitLabel(label1);     methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;", null, label0, label1, 0);     methodVisitor.visitMaxs(1, 1);     methodVisitor.visitEnd(); } classWriter.visitEnd(); return classWriter.toByteArray();    }

2.2 将生成的Class字节码输出

    public static void main(String[] args) throws Exception { //1.生成Class字节码 byte[] genClassByte = genClass(); try {     //输出Class字节码文件     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/asm/User.class");     fos.write(genClassByte);     fos.close(); } catch (Exception e) {     e.printStackTrace(); }    }

 效果如下：

可以看到，相比与Javassist，复杂的不是一点两点。我们可以把上面的代码区分为两部分。

分别是ASM工具的使用和Java字节码。如下：

• ASM工具的使用，例如ClassWriter，MethodVisitor等
• Java字节码，例如: "" 代表的是初始化构造方法，"()V" 代表的是这个方法无参并且无返回参数。

接下来我们介绍ClassWriter，MethodVisitor类的用法，以及一些JVM字节码知识，高能预警！！

2.3 ClassWriter

        很明显，这是一个对Class进行写入操作的类，例如对Class文件添加变量，方法。我们先看看他的构造方法。

2.3.1 构造方法

ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);

public ClassWriter(final int flags) 

关于flags的传值如下：

• flag == 0， 你必须自己计算帧和局部变量以及操作数堆栈的大小  
• flag == ClassWriter. COMPUTE_MAXS，局部变量和操作数堆栈部分的大小会为你计算，仍然必须调用visitmax
• flag == ClassWriter.COMPUTE_FRAMES，所有的内容都是自动计算的。 你不必调用visitFrame，但你仍然必须调用visitmax

注意：使用ClassWriter. COMPUTE_MAXS他会使得ClassWriter的速度慢10%，ClassWriter.COMPUTE_FRAMES会慢20%。

2.3.2 visit方法 

作用：用来定义类的属性

方法使用如下：

例如：生成一个User类。

 classWriter.visit(  V1_8,  ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,  "asm/User",  null,  "java/lang/Object",  null);

 源代码如下： 

public final void visit(      final int version,      final int access,      final String name,      final String signature,      final String superName,      final String[] interfaces)

参数解释：  

• version：Java版本号，例如 V1_8 代表Java 8
• access：Class访问权限，一般默认都是 ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,部分字段解释如下

• name：  Class文件名，例如：asm/User，包名加类名
• signature：类的签名，除非你是泛型类或者实现泛型接口，一般默认null。
• superName：继承的类，很明显所有类默认继承Object。例如：java/lang/Object ，如果是继承自己写的类Animal，那就是 asm/Animal
• interfaces：实现的接口，例如实现自己写的接口IPrint，那就是new String[]{"asm/IPrint"}

2.3.3 visitMethod方法 

作用：用来定义类的方法

方法使用如下：

例如：生成User的构造方法 public User（）{ }

classWriter.visitMethod(ACC_PUBLIC, "", "()V", null, null);

 源代码如下：

  public final MethodVisitor visitMethod(      final int access,      final String name,      final String descriptor,      final String signature,      final String[] exceptions)

参数解释： 

• access：方法的访问权限，也就是public，private等
• name：  方法名

        在Class中，有两个特殊方法名。和，其他的方法都是正常对应Java方法名。

        代表的是类的实例构造方法初始化，也就是new 一个类时，肯定会调用的方法。

        代表的类的初始化方法，不同于，它不是显示调用的。因为Java虚拟机会自动调用，并且保证在子类的前调用父类的。也就是说，Java虚拟机中，第一个被执行方法的肯定是java.lang.Object。

        注意：和执行的时机不一样，的时机早于，是在类被加载阶段的初始化过程中调用方法，而方法的调用是在new一个类的实例的时候。

• descriptor：方法的描述符

        所谓方法的描述符，就是字节码对代码中方法的形参和返回值的一个描述。其实就是一个一一对应的模板。如下：

                   (IF)V =（表示方法的形参类型描述符)方法的返回值

                关于形参的类型描述符如下：

                方法描述符如下： 

• signature：方法签名，除非方法的参数、返回类型和异常使用了泛型，否则一般为 null。
• exceptions：方法上的异常。这里我们没有抛出任何异常，所以为null。如果throws Exception，exceptions的值为：new String[]{"java/lang/Exception"}

2.3.4 visitField方法 

作用：用来定义一个变量

方法使用如下：

例如：生成一个  private int a = 10;

classWriter.visitField(ACC_PRIVATE, "a", "I", null, null);

 源代码如下： 

  public final FieldVisitor visitField(      final int access,      final String name,      final String descriptor,      final String signature,      final Object value) 

 参数解释： 

• access：变量的访问权限，，也就是public，private等
• name：变量名
• descriptor：变量的描述符，可以参考上面的Java类型对应的描述符
• signature：变量的签名，如果没有使用泛型则为null
• value：变量的初始值。这个字段仅作用于被final修饰的字段，或者接口中声明的变量。其他默认为null，变量的赋值是通过MethodVisitor 的 visitFieldInsn方法。

2.3.5 visitEnd方法 

作用：用来通知Class已经使用完。

2.3.6 toByteArray方法 

作用：返回一个字节数组

2.4 MethodVisitor

        这是一个用来生成方法的类。

2.4.1 visitCode方法 

作用：表示开始生成字节码

通常第一个调用，固定格式

2.4.2 visitLabel方法 

作用：设置Label，Label的作用相当于表示方法在字节码中的位置

每一个方法都需要一个Label，用来保证方法调用顺序。

2.4.3 visitLineNumber方法 

作用：定义源代码中的行号与对应的指令

源代码如下： 

  public void visitLineNumber(final int line, final Label start)

•  line：源代码中对应的行号
• start：行号对应的字节码指令

2.4.4 visitVarInsn方法 

作用：用来对变量进行加载和存储的指令操作

源代码如下：

  public void visitVarInsn(final int opcode, final int varIndex)

参数解释:

• opcode:对应的变量字节码指令

        例如：获取一个int数值类型的指令对应 iload 0

         有获取就肯定会有存储

• varIndex：变量对应在局部变量表的下标

        例如下列代码：

 int a = 1; int b = 2; int d = a + b;

上面代码对应的字节码指令就是

   L5    LINENUMBER 13 L5    ICONST_1    ISTORE 1   L6    LINENUMBER 14 L6    ICONST_2    ISTORE 2   L7    LINENUMBER 15 L7    ILOAD 1    ILOAD 2    IADD    ISTORE 3

解释下对应的字节码含义： 

1. 将1变量加载到操作数栈，对应的指令就是ICONST_1
2. 将栈顶的值保存到局部变量表第一个位置，对应的指令就是ISTORE_1
3. 将2变量加载到操作数栈，对应的指令就是ICONST_2
4. 将栈顶的值保存到局部变量表第二个位置，对应的指令就是ISTORE_2
5. 取出局部变量表第一个元素到操作数栈（也就是变量a）,对应的指令就是 ILOAD_1
6. 取出局部变量表第二个元素到操作数栈（也就是变量b），对应的指令就是 ILOAD_2
7. 此时操作数栈的栈顶就有a和b两个元素，执行指令IADD，就会把栈顶的两个元素相加并将结果压入栈顶
8. 将栈顶的值保存到局部变量表第三个位置

2.4.5 visitMethodInsn方法 

作用：用来对一个方法执行指令操作

他可以执行的指令如下：

2.4.6 visitInsn方法 

作用：用来执行对操作数栈的指令

可以执行的指令如下：

NOP, ACONST_NULL, ICONST_M1, ICONST_0, ICONST_1, ICONST_2, ICONST_3, ICONST_4, ICONST_5, LCONST_0, LCONST_1, FCONST_0, FCONST_1, FCONST_2, DCONST_0, DCONST_1, IALOAD, LALOAD, FALOAD, DALOAD, AALOAD, BALOAD, CALOAD, SALOAD, IASTORE, LASTORE, FASTORE, DASTORE, AASTORE, BASTORE, CASTORE, SASTORE, POP, POP2, DUP, DUP_X1, DUP_X2, DUP2, DUP2_X1, DUP2_X2, SWAP, IADD, LADD, FADD, DADD, ISUB, LSUB, FSUB, DSUB, IMUL, LMUL, FMUL, DMUL, IDIV, LDIV, FDIV, DDIV, IREM, LREM, FREM, DREM, INEG, LNEG, FNEG, DNEG, ISHL, LSHL, ISHR, LSHR, IUSHR, LUSHR, IAND, LAND, IOR, LOR, IXOR, LXOR, I2L, I2F, I2D, L2I, L2F, L2D, F2I, F2L, F2D, D2I, D2L, D2F, I2B, I2C, I2S, LCMP, FCMPL, FCMPG, DCMPL, DCMPG, IRETURN, LRETURN, FRETURN, DRETURN, ARETURN, RETURN, ARRAYLENGTH, ATHROW, MONITORENTER, or MONITOREXIT.

部分指令说明如下：

2.4.7 visitLocalVariable方法 

作用：对局部变量设置

源代码如下：

  public void visitLocalVariable(      final String name,      final String descriptor,      final String signature,      final Label start,      final Label end,      final int index)

参数解释：

• name：局部变量名
•  descriptor：局部变量名的类型描述符
• signature：局部变量名的签名，如果没有使用到泛型，则为null
• start：第一个指令对应于这个局部变量的作用域(包括)。
• end：最后一条指令对应于这个局部变量的作用域(排他)。
• index：局部变量名的下标，也就是局部变量名的行号顺序（从1开始）。

例如代码：

    public void test(){ int a = 1; int b = 2; int d = a + b;    }

对应的使用方法如下：

     methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;", "Lasm/User;", label0, label4, 0);     methodVisitor.visitLocalVariable("a", "I", null, label1, label4, 1);     methodVisitor.visitLocalVariable("b", "I", null, label2, label4, 2);     methodVisitor.visitLocalVariable("d", "I", null, label3, label4, 3);

  public void visitMaxs(final int maxStack, final int maxLocals)

    public void test(){ int a = 1; int b = 2; int d = a + b;    }

methodVisitor.visitMaxs(2, 4);

    public void test(){ int a = 1; int b = a + 2; int c = b * 2; int d = b * 2; int e = b * 2; int f = b * 2;    }

    public void test(){ Object user = new Object();    }

public class ASMDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception { //1.生成Class字节码 byte[] genClassByte = genClass(); try {     //输出Class字节码文件     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/asm/User.class");     fos.write(genClassByte);     fos.close(); } catch (Exception e) {     e.printStackTrace(); } testClass("asm.User",genClassByte);    }    public static byte[] genClass() { ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0); classWriter.visit(  V1_8,  ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,  "asm/User",  null,  "java/lang/Object",  null); {     MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(      ACC_PUBLIC,      "",      "()V",      null,      null);     methodVisitor.visitCode();     Label label0 = new Label();     methodVisitor.visitLabel(label0);     methodVisitor.visitLineNumber(3, label0);     methodVisitor.visitVarInsn(ALOAD, 0);     methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "", "()V", false);     methodVisitor.visitInsn(RETURN);     Label label1 = new Label();     methodVisitor.visitLabel(label1);     methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;", null, label0, label1, 0);     methodVisitor.visitMaxs(1, 1);     methodVisitor.visitEnd(); } classWriter.visitEnd(); return classWriter.toByteArray();    }    /**     * 测试运行Class     *     * @param name Class完整包名路径     * @param b    Class字节码     * @throws Exception     */    public static void testClass(String name, byte[] b) throws Exception { MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader(); Class clazz = myClassLoader.defineClass(name, b); Object obj = clazz.newInstance(); //仅为了测试 for (java.lang.reflect.Method method : clazz.getMethods()) {     System.out.println("Method Name:" + method.getName());     if (method.getName().equals("main")) {  method.invoke(obj, new String[1]);  break;     }     if (method.getName().equals("hashCode")) {  Integer code = (Integer) method.invoke(obj, null);  System.out.println("hashCode code:"+code);     } }    }    public static class MyClassLoader extends ClassLoader{ public Class defineClass(String name, byte[] b) {     return defineClass(name, b, 0, b.length); }    }}

public class User{    public int b;    public User(int age) {    }    public void test(){ Object user = new Object();    }}