Gradle插件<第二篇>:ASM解析

新建一个Asm类,Asm闭包中无任何代码,如下:

package com.nobug.classtest;

public class Asm {
}
一、字节码

其字节码如下:

// class version 51.0 (51)
// access flags 0x21
public class com/nobug/classtest/Asm {

// compiled from: Asm.java

// access flags 0x1
public <init>()V
        L0
        LINENUMBER 3 L0
        ALOAD 0
        INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
        RETURN
        L1
        LOCALVARIABLE this Lcom/nobug/classtest/Asm; L0 L1 0
        MAXSTACK = 1
        MAXLOCALS = 1
        }

下面开始一句一句的解释:

1、Class版本号:class version 51.0 (51)
Java 1.4   对应的版本  48
Java 5   对应的版本  49
Java 6   对应的版本  50
Java 7   对应的版本  51
Java 8   对应的版本  52
Java 9   对应的版本  53
2、类访问标记:access flags 0x21
即,类的修饰符,类访问标记有
访问标记名 十六进制值 描述
ACC_PUBLIC 0x0001 标识是否是public
ACC_FINAL 0x0010 标识是否是final
ACC_SUPER 0x0020 是否允许使用invokespecial,只有类可以设置
ACC_INTERFACE 0x0200 标志这是一个接口
ACC_ABSTRACT 0x0400 是否为abstract类型,对于接口或者抽象类来说,此标志值为真,其他类为假
ACC_SYNTHETIC 0x1000 编译器自动生成,不是用户源代码编译生成
ACC_ANNOTATION 0x2000 标识是否是注解类
ACC_ENUM 0x4000 标识是否是枚举类
0x21 = ACC_PUBLIC | ACC_SUPER, 即public类型。

假设去除类中的public,那么该类的访问标识是 0x20,即ACC_SUPER
3、public class com/nobug/classtest/Asm
public class 后面跟的是Asm的全类名,Java代码使用点“.”分割,字节码使用“/”分割。
4、字节码解析
每个类都自带默认的构造方法,Asm类隐藏了默认的构造方法

public Asm() {
    
}

字节码为:

public <init>()V

<init>V是构造方法, 访问标识 0x1表示public,V是返回值类型void

L0、L1是方法中字节码的位置(行号),依次是L2、L3、L4...,一般用于指令的切换,全称是:Label0、Label1、Label2、Label3...

LINENUMBER:字节码和源码的行号的差值:源码行号 - 字节码行号 = 3,当前字节码行号为0,那么源码行号为3;

LOCALVARIABLE:方法的局部变量,第一位代表变量,第二位是变量的类型,后面分别是变量在字节码中可见的行号,最后一位是局部变量在局部变量表中的角标;

ALOAD 0:将局部变量表中角标为0的变量压入栈顶。ALOAD不仅支持多种数据类型,还支持引用类型;

INVOKESPECIAL:执行后面的方法;

RETURN:弹栈,结束方法的执行;

MAXSTACK:最大操作数栈(该构造方法只把this放入栈中,固而最大值为1),栈的最大值是在编译时期自动计算而来;

MAXLOCALS:局部变量所需的存储空间,单位为Slot。Slot是`JVM为局部变量分配内存的最小单位`,1 Solt = 4 字节;
二、ASM源码

将上面简单的代码转换成ASM代码:

package asm.com.nobug.classtest;

import java.util.*;

import org.objectweb.asm.*;

public class AsmDump implements Opcodes {

    public static byte[] dump() throws Exception {

        ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
        FieldVisitor fv;
        MethodVisitor mv;
        AnnotationVisitor av0;

        cw.visit(V1_7, ACC_PUBLIC + ACC_SUPER, "com/nobug/classtest/Asm", null, "java/lang/Object", null);

        cw.visitSource("Asm.java", null);

        {
            mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
            mv.visitCode();
            Label l0 = new Label();
            mv.visitLabel(l0);
            mv.visitLineNumber(3, l0);
            mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
            mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false);
            mv.visitInsn(RETURN);
            Label l1 = new Label();
            mv.visitLabel(l1);
            mv.visitLocalVariable("this", "Lcom/nobug/classtest/Asm;", null, l0, l1, 0);
            mv.visitMaxs(1, 1);
            mv.visitEnd();
        }
        cw.visitEnd();

        return cw.toByteArray();
    }
}

通过ASM的方式可以操作字节码,下面开始解析该代码。

1、创建类
ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
cw.visit(V1_7, ACC_PUBLIC + ACC_SUPER, "com/nobug/classtest/Asm", null, "java/lang/Object", null);
cw.visitSource("Asm.java", null);
cw.visitEnd();

以上代码可以创建一个类,以visit开始,visitEnd结束。
其中ClassWriter的flag值为0,ClassWriter的flag值有3种,分别是:0, 1, 2

0:不会自动计算操作数栈和局部变量表的大小,需要我们自己来手动指定
1:可以写成ClassWriter.COMPUTE_MAXS,它会自动计算操作数栈和局部变量表的大小,但需要手动触发,通过调用visitMaxs触发
2:可以写成ClassWriter.COMPUTE_FRAMES,它不仅会计算操作数栈和局部变量表的大小,还会自动计算StackMapFrames

关键代码解析:

cw.visit:开始访问一个类
cw.visitSource:访问文件
cw.visitEnd:访问结束
2、创建构造方法
        mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
        mv.visitCode();
        Label l0 = new Label();
        mv.visitLabel(l0);
        mv.visitLineNumber(3, l0);
        mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
        mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false);
        mv.visitInsn(RETURN);
        Label l1 = new Label();
        mv.visitLabel(l1);
        mv.visitLocalVariable("this", "Lcom/nobug/classtest/Asm;", null, l0, l1, 0);
        mv.visitMaxs(1, 1);
        mv.visitEnd();

关键代码解析:

mv.visitCode():开始访问方法
Label l0 = new Label():创建一个标签(行号,位置)
mv.visitLabel(l0):访问位置l0
mv.visitLineNumber(3, l0):访问Java代码中对应的行号
mv.visitVarInsn(ALOAD, 0):将方法局部变量表中位置为0的成员变量压入栈中
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false):执行某方法
    INVOKESPECIAL:执行方法的指令
    java/lang/Object:方法所有者类的名称
    <init>:构造方法
    V:方法的返回值
    ()V:方法描述
    最后一个参数:是否是接口
mv.visitInsn(RETURN):执行指令RETURN
Label l1 = new Label():创建第二个标签,切换指令
mv.visitLabel(l1):访问标签l1
mv.visitLocalVariable("this", "Lcom/nobug/classtest/Asm;", null, l0, l1, 0):访问位置为0的局部变量
    第1个参数:this,对象名称
    第2个参数:变量描述
    第3个参数:签名
    第4-5个参数:变量可见位置(行号)
    最后一个参数:变量的局部变量表中的位置
mv.visitMaxs(1, 1):设置最大操作数栈和局部变量最大存储空间
mv.visitEnd():访问结束

[本章完...]

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