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ASM是一款基于java字节码层面的代码分析和修改工具。无需提供源代码即可对应用嵌入所需debug代码，用于应用API性能分析。ASM可以直接产生二进制class文件，也可以在类被加入JVM之前动态修改类行为。

ASM库的结构​

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• Core 为其他包提供基础的读、写、转化Java字节码和定义的API，并且可以生成Java字节码和实现大部分字节码的转换
• Tree提供了Java字节码在内存中的表现
• Analysis为存储在tree包结构中的java方法字节码提供基本的数据流统计和类型检查算法
• Commons提供一些常用的简化字节码生成转化和适配器
• Util包含一些帮助类和简单的字节码修改，有利于在开发或者测试中使用
• XML提供一个适配器将XML和SAX-comliant转化成字节码结构，可以允许使用XSLT去定义字节码转化。

class文件结构​

在了解ASM之前，有必要先了解一下class文件结构。对于每个class文件其实都是有固定的结构信息，而且保留了源码文件中的符号。下图是class文件的格式图。其中带 * 号的表示可重复的结构。

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• 类结构体中所有的修饰符、字符常量和其他常量都被存储在class文件开始的一个常量堆栈(Constant Stack)中，其他结构体通过索引引用。
• 每个类必须包含headers（包括：class name, super class, interface, etc.）和常量堆栈（Constant Stack）其他元素，例如：字段（fields）、方法（methods）和全部属性（attributes）可以选择显示或者不显示。
• 每个字段块（Field section）包括名称、修饰符（public, private, etc.）、描述符号(descriptor)和字段属性。
• 每个方法区域（Method section）里面的信息与header部分的信息类似，信息关于最大堆栈（max stack）和最大本地变量数量（max local variable numbers）被用于修改字节码。对于非abstract和非native的方法有一个方法指令表，exceptions表和代码属性表。除此之外，还可以有其他方法属性。
• 每个类、字段、方法和方法代码的属性有属于自己的名称记录在类文件格式的JVM规范的部分，这些属性展示了字节码多方面的信息，例如源文件名、内部类、签名、代码行数、本地变量表和注释。JVM规范允许定义自定义属性，这些属性会被标准的VM（虚拟机）忽略，但是可以包含附件信息。
• 方法代码表包含一系列对java虚拟机的指令。有些指令在代码中使用偏移量，当指令从方法代码被插入或者移除时，全部偏移量的值可能需要调整。

基于事件字节码处理​

在Core包中逻辑上分为2部分：

• 字节码生产者，例如ClassReader
• 字节码消费者，例如writers（ClassWriter, FieldWriter, MethodWriter和AnnotationWriter），adapters（ClassAdapter和MethodAdapter）

下图是生产者和消费者交互的时序图：

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通过时序图可以看出ASM在处理class文件的整个过程。ASM通过树这种数据结构来表示复杂的字节码结构，并利用Push模型来对树进行遍历。

• ASM中提供一个ClassReader类，这个类可以直接由字节数组或者class文件间接的获得字节码数据。它会调用accept方法，接受一个实现了抽象类ClassVisitor的对象实例作为参数，然后依次调用ClassVisitor的各个方法。字节码空间上的偏移被转成各种visitXXX方法。使用者只需要在对应的的方法上进行需求操作即可，无需考虑字节偏移。
• 这个过程中ClassReader可以看作是一个事件生产者，ClassWriter继承自ClassVisitor抽象类，负责将对象化的class文件内容重构成一个二进制格式的class字节码文件，ClassWriter可以看作是一个事件的消费者。

原java类型与class文件内部类型对应关系​

原java方法声明与class文件内部声明的对应关系​

遍历CLASS字节码类信息​

以java.lang.Runnable作为例子

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输出：

superName=java/lang/Object,name=java/lang/Runnable
run()V
end

ClassReader类的accept方法中，有个int类型的flag参数有以下几种：

• SKIP_DEBUG 用于忽略debug信息，例如，源文件，行数和变量信息。
• SKIP_FRAMES 用于忽略StackMapTable（栈图）信息。Java 6 之后JVM引入栈图概念。
• EXPAND_FRAMES 扩展StackMapTable数据，允许访问者获取全部本地变量类型与当前堆栈位置的信息。
• SKIP_CODE 排除代码访问的所有方法，同时还通过方法参数属性和注释。

通过ASM生产自定义类对应的class​

目标class内容：

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生产目标class的代码：

这里需要注意，平时我们写类的时候，默认的构造方法是可以不写的，但使用ASM框架生产class的话，默认的构造方法是需要写的，不然，无法实例化对象。

创建类、构造函数与字段：

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创建showInfo方法

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创建get、set方法

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最后生产出Person.class之后，我们可以使用JD-GUI打开：

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动态加载生产出的class字节码并实例化该类​

我们可以通过ClassWriter中的toByteArray() 方法可以获取生成的字节码数据。然后使用ClassLoader的defineClass()方法进行反射实例化对象，并调用showInfo()方法。

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动态修改class字节码，进行AOP编程​

通过加载上面生成的Person.class文件，在showInfo()方法里面添加一行打印当前时间。

通过继承ClassVisitor，重写visitMethod()，拦截showInfo()方法。

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然后让继承AdviceAdapter的类中的onMethodEnter()方法修改showInfo()方法。

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这样就可以实现修改class字节码的操作了。重新生成class文件。使用JD－GUI验证一下。不出意料，结果是我们所预期的。

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虽然例子简单，但是是进行AOP"无损注入"的基础展示。著名的Spring框架也是利用这种技术实现AOP的。至此，对ASM框架的一些简单的使用就是这样了，其中会涉及到一些JVM操作的理解，可以查看我的另一篇文章：JVM指令

另外，可以到github仓库查看本次的demo工程：ASMTest

一维数组​

数组初始化​

//静态初始化
int[] a = {1,2,3};
int[] a = new int[]{1,2,3};

//动态初始化
int[] a = new int[3];

数组遍历​

//普通for循环
for(int i=0;i<a.length;i++){
	System.out.println(a[i]);
}

//增强for循环
for(int i:a){
	System.out.println(i);
}

二维数组​

初始化​

//静态初始化
int[][] a = {{1,2},{3,4}};

//动态初始化
int[][] a = new int[3][3];
int[][] a = new int[3][];
a[0] = new int[3];

数组复制​

System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);

数组排序​

Arrays.sort(a);

数组查找​

//二分查找（前提是已排序）
Arrays.binarySearch(a, key);

• 所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。

• Collection接口派生的两个常用接口是List和Set。

• List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组，List允许有相同的元素。

• 实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack

List接口​

LinkedList类​

LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。 注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List： List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类​

ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。 size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。 每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。 和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类​

Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类​

Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口​

Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。 请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口​

请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类​

Hashtable继承Map接口，Hashtable是同步的，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。

作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。

如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。

HashMap类​

HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。

WeakHashMap类​

WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行"弱引用"，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结​

• 如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
• 如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
• 要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
• 尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程.

抽象类​

抽象类只是比普通类多了一些抽象方法而已，抽象方法没有方法体。

abstract class Person{
	public abstract void walk();
}

注意：

• 抽象类不能直接实例化（new Person()是错误的），只能通过子类实例化
• 抽象类也包含构造方法（子类调用父类构造方法）
• 抽象类也可以包含普通方法

接口​

接口是抽象类的更一步抽象，接口中所有的方法都是抽象方法

interface Person{
	public void walk();
	public void eat();
}

注意：

• 接口不能被实例化
• 接口没有构造方法
• 接口中的方法必须是抽象方法（jdk1.8后可以有default方法）
• 接口中的常量必须是public static final

抽象类与接口的区别​

方法​

方法就是一段可重复调用的代码段

方法重载​

方法的重载：方法名称相同，但是参数的类型和个数不同，通过传递参数的个数和类型不同来完成不同的功能。

方法重写​

父类与子类之间的多态性，对父类的函数进行重新定义。如果子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说这个方法被重写，方法重写又称方法覆盖。

方法递归​

一种特殊的调用形式，就是方法自己调用自己。

public static int add(int num){
	if(num == 1){
		return 1;
	}else{
		return num+add(num-1);
	}
}

类​

类是对某一类事物的描述，是抽象的、概念上的意义，对象是实际存在的该类事物的每一个个体，也被称为实例。

内存分配​

Person persion = new Person();

面向对象最重要的特征​

• 封装，对外部不可见
• 继承，扩展类的功能
• 多态，方法的重载，对象的多态性,面向对象的精髓所在

封装性​

使用关键字private修饰属性和方法

多态性​

• 向上转型，父类对象 ＝ 子类实例
• 向下转型，子类对象 ＝ （子类）父类实例

匿名对象​

匿名对象就是没有名字的对象，如果程序只是用一次该对象，就可以使用匿名对象的方式。

构造方法​

• 构造方法名称必须与类名一致
• 构造方法没有返回值
• 每个类实例化之后都会调用构造方法，如果没有构造方法，程序在编译的时候会创建一个无参的构造方法
• 构造方法可以重载