使用ASM为一个类增加属性工具类

使用ASM可以方便的访问和修改一个类，或者在JVM载入前动态更新一个类也是可以的，如下，

为一个类动态增加一个属性，类Student如下：

java 复制代码

public class Student {
	private int age;
	private String name;
 
	public int getAge() {
		return age;
	}
 
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
 
	public String getName() {
		return name;
	}
 
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}

使用ASM实现一个类写入属性AddFieldAdapter，如下：

java 复制代码

public class AddFieldAdapter extends ClassAdapter {
    private int accessModifier;
    private String name;
    private String desc;
    private boolean isFieldPresent;
 
    public AddFieldAdapter(ClassVisitor cv, int accessModifier, String name, String desc) {
        super(cv);
        this.accessModifier = accessModifier;
        this.name = name;
        this.desc = desc;
    }
 
    @Override
    public FieldVisitor visitField(int access, String name, String desc,
            String signature, Object value) {
        if (name.equals(this.name)) {
            isFieldPresent = true;
        }
        return cv.visitField(access, name, desc, signature, value);
    }
 
    @Override
    public void visitEnd() {
        if (!isFieldPresent) {
        	// 若属性不存在则写入
            FieldVisitor fv = cv.visitField(accessModifier, name, desc, null, null);
            if (fv != null) {
                fv.visitEnd();
            }
        }
        cv.visitEnd();
    }
}

实现一个类AddField调用上面的类去添加属性，如下：

java 复制代码

public class AddField {
	private Class<?> clazz;
    private ClassReader cr;
    private ClassWriter cw;
    private ClassAdapter ca;
    private File classFile;
 
    private final static String CLASS_FILE_SUFFIX = ".class";
 
    public AddField(Class<?> clazz) {
        this.clazz = clazz;
    }
 
    public void addPublicField(String fieldName, String fieldDesc) {
        if(cr == null) {
            try {
            	// com.demo2.Student
                cr = new ClassReader(clazz.getCanonicalName());
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
        }
        if(ca == null) {
            ca = new AddFieldAdapter(cw, Opcodes.ACC_PUBLIC, fieldName, fieldDesc);
        } else {
            ca = new AddFieldAdapter(ca, Opcodes.ACC_PUBLIC, fieldName, fieldDesc);
        }
    }
 
    public void writeByteCode() {
        cr.accept(ca, ClassReader.SKIP_DEBUG);
        byte[] bys = cw.toByteArray();
        OutputStream os = null;
        try {
            os = new FileOutputStream(getFile());
            os.write(bys);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 
    private File getFile() {
        if(classFile == null) {
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            sb.append(clazz.getResource("/"))
                .append(clazz.getCanonicalName().replace(".", File.separator))
                .append(CLASS_FILE_SUFFIX);
            classFile = new File(sb.substring(6));
        }
        return classFile;
    } 


    //测试方法
    public static void main(String[] args) {
        // 为 Student 添加字段
        AddField add = new AddField(Student.class);
        // 添加一个名为 address，类型为 java.lang.String 的 public 字段
        add.addPublicField("address", "Ljava/lang/String;");
        // 再增加一个名为 tel，类型为 int 的 public 方法
        add.addPublicField("tel", "I");
        // 重新生成 .class 文件
        add.writeByteCode();
    }
}

使用反编译工具查看生成的CLASS文件，即可看到动态添加的属性了。

ASM操作类属性

我们看到了ASM中的Core API中使用的是XXXVisitor操作类中的对应部分。本文将展示如何使用ASM中的Core API对类的属性的操作。

首先，我们定义一个类Student，如下：

java 复制代码

public class Student {
	public String name = "Jimmy";
	public String address = "China";
}

这里，我们将属性定义为public类型，目的是为了我们使用反射去调用这个属性，接下来我们要为这个类添加一个int类型的属性，名字叫age。

第一个问题，ASM的Core API允许我们在那些方法中来添加属性？

在ASM的Core API中你要为类添加属性就必须要自己去实现ClassVisitor这个接口，这个接口中的visitInnerClass、visitField、visitMethod和visitEnd方法允许我们进行添加一个类属性操作，其余的方法是不允许的。这里我们依然使用Core API中的ClassAdapter类，我们继承这个类，定义一个去添加属性的类，ClassAdapter实现了ClassVisitor。

第二个问题，我们要在这些方法中写什么样的代码才能添加一个属性？

在使用ASM的Core API添加一个属性时只需要调用一句语句就可以，如下

bash 复制代码

classVisitor.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC, "age", Type.getDescriptor(int.class),  
                null, null);

第一个参数指定的是这个属性的操作权限，第二个参数是属性名，第三个参数是类型描述，第四个参数是泛型类型，第五个参数是初始化的值，这里需要注意一下的是第五个参数，这个参数只有属性为static时才有效，也就是说只有为static时，这个值才真正会赋值给我们添加的属性上，对于非static属性，它将被忽略。

我们现在用两种方式来添加一个名字为age的属性：

第一种方式：

用ClassWriter直接创建

java 复制代码

ClassReader cr = new ClassReader(Student.class.getName());
		ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
		ClassVisitor cv = new AddFieldClassAdapter(cw);
		cr.accept(cv, Opcodes.ASM4);
		byte[] code = cw.toByteArray();
		AddField loader = new AddField();
		Class<?> exampleClass = loader.defineClass(Student.class.getName(), code, 0, code.length);
		Object obj = exampleClass.newInstance();
		System.out.println(exampleClass.getField("name").get(obj));
		System.out.println(exampleClass.getField("age").get(obj));

在这里，如果我们的age没有被添加进去那么(2)这个地方将会报错，看一下结果：

Jimmy

0

第二种方式，写一个adapter过滤器，重写visitEnd方法

java 复制代码

public class AddFieldClassAdapter extends ClassVisitor implements Opcodes{
 
	public AddFieldClassAdapter(ClassVisitor cv) {
		super(Opcodes.ASM4, cv);
	}
	
	
	@Override
	public void visitEnd() {
		cv.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC, "age", Type.getDescriptor(int.class),  
                null, null);
		super.visitEnd();
	}
 
}

java 复制代码

public class AddField extends ClassLoader implements Opcodes{
	public static void main(String args[]) throws IOException, SecurityException, NoSuchFieldException, InstantiationException, IllegalAccessException{
		ClassReader cr = new ClassReader(Student.class.getName());
		ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
		ClassVisitor cv = new AddFieldClassAdapter(cw);
		cr.accept(cv, Opcodes.ASM4);
 
		byte[] code = cw.toByteArray();
		AddField loader = new AddField();
		Class<?> exampleClass = loader.defineClass(Student.class.getName(), code, 0, code.length);
		Object obj = exampleClass.newInstance();
		System.out.println(exampleClass.getField("name").get(obj));
		System.out.println(exampleClass.getField("age").get(obj));
	}
}

结果如下：

Jimmy

0

和第一种方式返回的结果一一致。

接下来，我们在visitField方法中再次添加age属性，如下：

java 复制代码

public class AddFieldClassAdapter extends ClassVisitor implements Opcodes{
 
	public AddFieldClassAdapter(ClassVisitor cv) {
		super(Opcodes.ASM4, cv);
	}
	
	@Override
	public FieldVisitor visitField(int access, String name, String desc,
            String signature, Object value) {
		cv.visitField(Opcodes.ACC_PUBLIC, "age", Type.getDescriptor(int.class),  
              null, null);
		return super.visitField(access, name, desc, signature, value);
    }
	
 
 
}

这时，我们再次运行测试类，结果如下：

Exception in thread "main" java.lang.ClassFormatError: Duplicate field name&signature in class file field/Student

at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)

at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:631)

at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)

at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:465)

at field.AddField.main(AddField.java:21)

没有重复的名字，而我们添加的是age也不重复，为什么会报重复属性名错误呢？

原因是，在我们的Transform类中的visitField方法，这个方法会在每次属性被访问时调用，而ASM在对这个类操作时会遍历到每个属性，也就是说有一个属性就会调用一次visitField方法，有两个属性就会调用两次visitField方法，所以当我们原类中有两个属性时visitField方法被调用了两次，因此创建了两个同名的age属性。

为了验证visitField是被多次调用，我那么可以做一个实验，在visitField()方法中加入System.out.println("name:" + name);把每次调用的属性名称都打印出来。

java 复制代码

public class AddFieldClassAdapter extends ClassVisitor implements Opcodes{
 
	public AddFieldClassAdapter(ClassVisitor cv) {
		super(Opcodes.ASM4, cv);
	}
	
	@Override
	public FieldVisitor visitField(int access, String name, String desc,
            String signature, Object value) {
		System.out.println("name:" + name);
 
		return super.visitField(access, name, desc, signature, value);
    }
	
 
 
}

结果：

name:name

name:address

把Student所有的属性都打印出来，这证明了visitField()是被多次调用的！