ASM的组成部分

本文主要是介绍ASM的组成部分，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

## 1. ASM的两个组成部分 从组成结构上来说，ASM分成两部分，一部分为Core API，另一部分为Tree API。 - 其中，Core API包括`asm.jar`、`asm-util.jar`和`asm-commons.jar`； - 其中，Tree API包括`asm-tree.jar`和`asm-analysis.jar`。  从两者的关系来说，Core API是基础，而Tree API是在Core API的这个基础上构建起来的。 从ASM API演进的历史来讲，先有Core API，后有Tree API。最初，在2002年，Eric Bruneton等发表了一篇文章，即《[ASM: a code manipulation tool to implement adaptable systems](https://lsieun.github.io/assets/pdf/asm-eng.pdf)》。在这篇文章当中，最早提出了ASM的设计思路。当时，ASM只包含13个类文件，Jar包的大小只有21KB。这13个类文件，就是现在所说的Core API的雏形，但当时并没有提出Core API这样的概念。随着时代的变化，人们对于修改Java字节码提出更多的需求。为了满足人们的需求，ASM就需要添加新的类。类的数量变多了，代码的管理也就变得困难起来。为了更好的管理ASM的代码，就将这些类（按照功能的不同）分配到不同的Jar包当中，这样就逐渐衍生出Core API和Tree API的概念。 ## 2. Core API概览 ASM Core API概览，就是对`asm.jar`、`asm-util.jar`和`asm-commons.jar`文件里包含的主要类成员进行介绍。 ### 2.1 asm.jar 在`asm.jar`文件中，一共包含了30多个类，我们会介绍其中10个类。那么，剩下的20多个类，为什么不介绍呢？因为剩下的20多个主要起到“辅助”的作用，它们更多的倾向于是“幕后工作者”；而“登上舞台表演的”则是属于那10个类。 在“第二章”当中，我们会主要介绍从“无”到“有”生成一个新的类，其中会涉及到`ClassVisitor`、`ClassWriter`、`FieldVisitor`、`FieldWriter`、`MethodVisitor`、`MethodWriter`、`Label`和`Opcodes`类。 在“第三章”当中，我们会主要介绍修改“已经存在的类”，使之内容发生改变，其中会涉及到`Cla***eader`和`Type`类。 在这10个类当中，最重要的是三个类，即`Cla***eader`、`ClassVisitor`和`ClassWriter`类。这三个类的关系，可以描述成下图：  这三个类的作用，可以简单理解成这样： - `Cla***eader`类，负责读取`.class`文件里的内容，然后拆分成各个不同的部分。 - `ClassVisitor`类，负责对`.class`文件中某一部分里的信息进行修改。 - `ClassWriter`类，负责将各个不同的部分重新组合成一个完整的`.class`文件。 在“第二章”当中，主要围绕着`ClassVisitor`和`ClassWriter`这两个类展开，因为在这个部分，我们是从“无”到“有”生成一个新的类，不需要`Cla***eader`类的参与。 在“第三章”当中，就需要`Cla***eader`、`ClassVisitor`和`ClassWriter`这三个类的共同参与。 ### 2.2 asm-util.jar `asm-util.jar`主要包含的是一些**工具类**。 在下图当中，可以看到`asm-util.jar`里面包含的具体类文件。这些类主要分成两种类型：`Check`开头和`Trace`开头。 - 以`Check`开头的类，主要负责检查（Check）生成的`.class`文件内容是否正确。 - 以`Trace`开头的类，主要负责将`.class`文件的内容打印成文字输出。根据输出的文字信息，可以探索或追踪（Trace）`.class`文件的内部信息。  在`asm-util.jar`当中，主要介绍`CheckClassAdapter`类和`TraceClassVisitor`类，也会简略的说明一下`Printer`、`ASMifier`和`Textifier`类。 在“第四章”当中，会介绍`asm-util.jar`里的内容。 ### 2.3 asm-commons.jar `asm-commons.jar`主要包含的是一些**常用功能类**。 在下图当中，可以看到`asm-commons.jar`里面包含的具体类文件。  我们会介绍到其中的`AdviceAdapter`、`AnalyzerAdapter`、`Cla***emapper`、`GeneratorAdapter`、`InstructionAdapter`、`LocalVariableSorter`、`SerialVersionUIDAdapter`和`StaticInitMerger`类。 在“第四章”当中，介绍`asm-commons.jar`里的内容。 另外，一个非常容易混淆的问题就是，**asm-util.jar**与**asm-commons.jar**有什么区别呢？在`asm-util.jar`里，它提供的是通用性的功能，没有特别明确的应用场景；而在`asm-commons.jar`里，它提供的功能，都是为解决某一种特定场景中出现的问题而提出的解决思路。 ## 3. 搭建ASM开发环境 - JDK版本：1.8.0_261 - Maven版本：3.8.1 - IDEA：2021.1.2 （Community Edition） ```text $ java -version java version "1.8.0_261" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_261-b12) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.261-b12, mixed mode) $ mvn -version Apache Maven 3.8.1 (05c21c65bdfed0f71a2f2ada8b84da59348c4c5d) Maven home: D:\Software\apache-maven Java version: 1.8.0_261, vendor: Oracle Corporation, runtime: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_261\jre Default locale: zh_CN, platform encoding: GBK OS name: "windows 7", version: "6.1", arch: "amd64", family: "windows" ``` ### 3.1 修改pom.xml 新建一个maven项目，取名为`asm-maven`，修改其中的`pom.xml`文件，添加ASM的Jar包依赖。打开`pom.xml`文件，并添加如下内容： ```xml UTF-8 1.8 ${java.version} ${java.version} 9.0 org.ow2.asm asm ${asm.version} org.ow2.asm asm-commons ${asm.version} org.ow2.asm asm-util ${asm.version} org.ow2.asm asm-tree ${asm.version} org.ow2.asm asm-analysis ${asm.version} org.apache.maven.plugins maven-compiler-plugin 3.8.1 ${java.version} ${java.version} true -g -parameters ``` ### 3.2 使用ASM 这个部分涉及的代码，并不需要记忆和理解，主要是为了让大家对ASM的使用有一个初步的认识，为了验证ASM的开发环境是能够正常使用的。 #### 3.2.1 预期目标 我们的预期目标是，生成一个`HelloWorld`类，它对应的Java代码如下： ```java package sample; public class HelloWorld { @Override public String toString() { return "This is a HelloWorld object."; } } ``` 注意，我们不需要去写这样一个`sample/HelloWorld.java`文件，只是生成的`HelloWorld`类和这里的Java代码是一样的效果。 #### 3.2.2 编码实现 ```java package com.example; import org.objectweb.asm.*; public class HelloWorldDump implements Opcodes { public static byte[] dump() { ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES); cw.visit(V1_8, ACC_PUBLIC | ACC_SUPER, "sample/HelloWorld", null, "java/lang/Object", null); { MethodVisitor mv1 = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "", "()V", null, null); mv1.visitCode(); mv1.visitVarInsn(ALOAD, 0); mv1.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "", "()V", false); mv1.visitInsn(RETURN); mv1.visitMaxs(1, 1); mv1.visitEnd(); } { MethodVisitor mv2 = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "toString", "()Ljava/lang/String;", null, null); mv2.visitCode(); mv2.visitLdcInsn("This is a HelloWorld object."); mv2.visitInsn(ARETURN); mv2.visitMaxs(1, 1); mv2.visitEnd(); } cw.visitEnd(); return cw.toByteArray(); } } ``` #### 3.2.3 验证结果 ```java package com.example; public class MyClassLoader extends ClassLoader { @Override protected Class<? > findClass(String name) throws ClassNotFoundException { if ("sample.HelloWorld".equals(name)) { byte[] bytes = HelloWorldDump.dump(); Class<? > clazz = defineClass(name, bytes, 0, bytes.length); return clazz; } throw new ClassNotFoundException("Class Not Found: " + name); } } ``` ```java package com.example; public class HelloWorldRun { public static void main(String[] args) throws Exception { MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader(); Class<? > clazz = classLoader.loadClass("sample.HelloWorld"); Object instance = clazz.newInstance(); System.out.println(instance); } } ``` 运行之后的输出结果： ```text This is a HelloWorld object. ``` ## 4. 总结 本文主要是对ASM的组成部分进行了介绍，内容总结如下： - 第一点，ASM由Core API和Tree API两个部分组成。 - 第二点，Core API概览，就是对`asm.jar`、`asm-commons.jar`和`asm-util.jar`文件里包含的主要类成员进行介绍。 - 第三点，通过一个简单的示例，能够快速搭建起ASM的开发环境。

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