Javassist概述

Javassist是可以动态编辑Java字节码的类库。它可以在Java程序运行时定义一个新的类，并加载到JVM中；还可以在JVM加载时修改一个类文件，添加新的方法，或者是修改已有的方法。Javassist使用户不必关心字节码相关的规范也是可以编辑类文件的。

Java常用到的动态特性主要是反射，在运行时查找对象属性、方法，修改作用域，通过方法名称调用方法等。在线的应用不会频繁使用反射，因为反射的性能开销较大。其实还有一种和反射一样强大的特性，但是开销却很低，它就是Javassit。

核心API

Javassist中每个需要编辑的class都对应一个CtCLass实例，CtClass的含义是编译时的类（compile time class），这些类会存储在ClassPool中（ClassPool是一个存储CtClass对象的容器）。

CtClass中的CtField和CtMethod分别对应Java中的字段和方法。通过CtClass对象即可对类新增字段和修改方法等操作了。

ClassPool

ClassPool是 CtClass 对象的容器。它按需读取类文件来构造 CtClass 对象，并且保存 CtClass 对象以便以后使用。

• getDefault：返回默认ClassPath 下的 ClassPool是 单例模式，一般通过该方法创建我们的ClassPool；
• appendClassPath, insertClassPath：将一个 ClassPath 加到类搜索路径的末尾位置或插入到起始位置。通常通过该方法写入额外的类搜索路径，以解决多个类加载器环境中找不到类的尴尬。
• toClass：将修改后的CtClass加载至当前线程的上下文类加载器中，CtClass的toClass方法是通过调用本方法实现。需要注意的是一旦调用该方法，则无法继续修改已经被加载的class。
• get,getCtClass：根据类路径名获取该类的CtClass对象。
• makeClass：创建新类。
• makeInterface ：创建新接口。接口中的成员方法可以在 CtNewMethod 中使用 abstractMethod () 创建。

需要注意的是 ClassPool 会在内存中维护所有被它创建过的 CtClass，当 CtClass 数量过多时，会占用大量的内存，API中给出的解决方案是 有意识的调用 CtClass 的 detach() 方法以释放内存。

public class TestBean2 {public static void main(String[] args) {//获取默认ClassPath 下的 ClassPoolClassPool pool = ClassPool.getDefault();//插入ClassPath加到类搜索路径ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();pool.insertClassPath(new LoaderClassPath(cl));try {//获取指定类CtClassCtClass ctClass = pool.get("com.ymqx.动态增加属性和注解.TargetBean");} catch (NotFoundException e) {e.printStackTrace();}//创建新类CtClass newCtClass = pool.makeClass("com.ymqx.动态增加属性和注解.DestBean");//将修改后的CtClass加载至当前线程的上下文类加载器中try {pool.toClass(newCtClass);} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();}}
}

静态方法 ClassPool.getDefault () 返回的默认 ClassPool 将搜索底层 JVM (Java 虚拟机) 具有的同一路径。如果某个程序在 web 应用程序服务器 (如 JBoss 和 Tomcat) 上运行, 则 ClassPool 对象可能无法找到用户类, 因为这样的 web 应用程序服务器使用多个类加载器以及系统类加载程序。在这种情况下, 必须将附加的类路径注册到 ClassPool。

CtClass

CtClass 是类文件的抽象表示形式，CtClass 对象是处理类文件的句柄。

• isFrozen：判断一个类是否已被冻结。
• isModified：如果类被修改过的话就返回true，否则返回false。
• isPrimitive：是否为Java原始类型：boolean, byte, char, short, int, long, float, double, or void。
• prune：删除类不必要的属性，以减少内存占用。调用该方法后，许多方法无法将无法正常使用，慎用。
• freeze：冻结一个类，使其不可修改。
• defrost：解冻一个类，使其可以被修改。如果事先知道一个类会被defrost， 则禁止调用 prune 方法。
• detach: 将该class从ClassPool中删除。
• getName：获取CtClass代表的类的全限定类名。
• setName：修改类名，必须以全限定类名的形式传递参数。
• isInterface、isAnnotation、isEnum：CtClass代表的类对象是否为接口、注解、枚举类型。
• getField、getMethod、getConstructor：获取类的字段、方法、构造函数。
• getFields、getMethods、getConstructors：获取类的字段、方法、构造函数的集合。
• addField、addMethod、addConstructor：类中添加字段、方法、构造函数。
• removeField、removeMethod、removeConstructor：从类中移除字段、方法、构造函数。
• insturment：向类中注册CodeConverter或者ExprEditor，其中CodeConverter用于代码的转换，ExprEditor用于编辑方法体中满足条件的代码块，instrument(ExprEditor)是CtMethod和CtConstructor调用的方法。
• toClass、toBytecode、writeFile：将CtClass对象转换为Class对象、bytecode字节码、写入.class文件中，调用这些方法后，CtClass对象将会被冻结，无法进行修改。
• setSuperclass：设置父类。

CtField

CtField代表类的字段，既可以通过CtClass获取类中已经存在的字段，也可以新建一个CtField对象并添加到CtClass中。

• make(String src, CtClass declaring)：通过源码的形式构造CtField对象，例如src可以为：“public String name;”，不要忘记";"，否则会编译失败，declaring代表我们要添加字段的类
• getName：获取字段名
• setName：修改字段名
• getModifiers、setModifiers：获取访问修饰符、设置访问修饰符，其中，设置访问修饰符可以通过Modifier中提供的常量字段设置，并且可以组合设置，例如要设置public static，可以使用如下设置：Modifier.PUBLIC | Modifier.STATIC
• getAnnotation、getAnnotations：获取字段上的注解
• getSignature：返回代表字段类型的字符串，如果是String类型的话，返回结果为：Ljava/lang/String;
• getGenericSignature、setGenericSignature：获取和设置字段的泛型类型
• getConstantValue：只能获取Java基本类型的包装类型对应的常量值，如果是其他类型的常量的话则会返回null
• getFieldInfo：获取字段信息，用于获取、修改、新增注解

在向CtClass类中添加新字段的时候，可以添加字段的初始值，在调用CtClass.addField方法时，向其中传入CtField.Initializer参数即可设置字段对应的初始值，例如：

CtField username = new CtField(pool.get("java.lang.String"), "username", ctClass);
username.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(username, CtField.Initializer.constant("ZhangSan"));

示例1：创建新类，添加一个int类型的，名字为value的变量，以及getter/setter

public class TestBean2 {public static void main(String[] args) {//获取默认ClassPath 下的 ClassPoolClassPool pool = ClassPool.getDefault();// 创建一个新类CtClass ctClass = pool.makeClass("com.ymqx.动态增加属性和注解.CreateBean");//添加一个int类型的，名字为value的变量，以及getter/settertry {CtField ctField = new CtField(CtClass.intType,"value",ctClass);ctField.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(ctField);//使用CtNewMethod添加getter/setterCtMethod getter = CtNewMethod.getter("getValue", ctField);CtMethod setter = CtNewMethod.setter("setValue", ctField);ctClass.addMethod(getter);ctClass.addMethod(setter);} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();}//生成字节码文件，方便查看创建出来的类的结果try {ctClass.writeFile(System.getProperty("user.dir") + "\\target\\classes");} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

运行会生成新的.class文件

package com.ymqx.动态增加属性和注解;public class CreateBean {private int value;public int getValue() {return this.value;}public void setValue(int var1) {this.value = var1;}public CreateBean() {}
}

CtConstructor

CtConstructor代表类的构造函数，也可能代表类的初始化函数；可以通过isClassInitializer()方法确定是否为类初始化函数。

• getLongName：获取带有参数的名称(全限定类名和构造函数参数类型)，如：javassist.CtConstructor(CtClass[],CtClass)
• getName：只获取构造函数名也就是类名
• isConstructor：是否为构造函数
• isClassInitializer：是否为类的初始化函数
• callSuper：是否调用父类构造函数
• setBody：设置构造函数源码
• insertBeforeBody：在构造函数开头插入代码
• setModifiers：设置访问权限

通过上述方法，我们可以自定义构造函数并添加到CtClass对象中去，也可以访问现有构造函数的相关信息。如果需要创建CtConstructor对象，可以通过 CtNewConstructor

• make：构造CtNewConsturctor对象
• copy：利用原有的CtConstructor对象复制一个新的CtConstructor对象
• defaultConstructor：创建默认构造函数
• skeleton：创建一个带有参数的构造函数，但是该函数体只调用super()方法，其余代码需要自己编写插入

// 方法一，通过new CtConstructor()的方式创建CtConstructor对象
// new CtClass[]{}相当于构造函数的参数，ctClass为要添加构造函数的类对象
CtConstructor none = new CtConstructor(new CtClass[] {}, ctClass);
none.setBody("System.out.println(\"使用javassist产生的默认构造函数\");");
ctClass.addConstructor(none);// 方法二，通过CtNewConstructor提供的静态方法创建CtConstructor对象
CtNewConstructor.make("public User() {System.out.println(\"使用javassist产生的默认构造函数\");}", ctClass);

CtMethod

CtMthod代表类中的某个方法，可以通过CtClass提供的API获取或者CtNewMethod新建，通过CtMethod对象可以实现对方法的修改。

• make：通过源码的形式创建CtMethod对象
• getName：获取函数名
• setName：设置函数名(可以用于修改函数名称)
• setBody：设置函数体
• setWrappedBody：通过提供的CtMethod对象的函数体来设置当前CtMethod对象的函数体
• setModifiers：设置函数的访问修饰符
• insertBefore、insertAfter、insertAt：在函数最开始 | 结束位置 | 任意位置（需要知道代码行号）插入代码
• addLocalVariable：添加局部变量
• addCatch：添加try catch语句

编译的时候，会把变量名抹掉，传递的参数会依次在局部变量表中的顺序。
比如，如果方法体是 public void test(int a,int b,int c){ … } ，那么a,b,c就对应本地变量表中的1,2,3的位置。Javassist中获取变量时就不能使用原始的名字，参数使用的是$1,$2,$3。

还可以通过 CtNewMethod生成方法

• make：通过源码构造CtMethod对象
• copy：利用原有的CtMethod对象复制一个新的CtMethod对象
• abstractMethod：接口方法只能通过CtNewMethod.abstractMethod来创建抽象方法
• getter：生成getter方法
• setter：生成setter方法

示例2：创建新类，添加一个hello的方法

public class TestBean2 {public static void main(String[] args) {//获取默认ClassPath 下的 ClassPoolClassPool pool = ClassPool.getDefault();// 创建一个新类CtClass ctClass = pool.makeClass("com.ymqx.动态增加属性和注解.CreateBean");//添加一个hello的方法try {CtMethod ctMethod = new CtMethod(CtClass.intType, "hello", new CtClass[]{CtClass.intType, CtClass.doubleType}, ctClass);ctMethod.setModifiers(Modifier.PUBLIC);ctMethod.setBody("return $1 + $2;");//在方法体的前后分别插入代码ctMethod.insertBefore("System.out.println(\"在前面插入了：\" + $1);");ctMethod.insertAfter("System.out.println(\"在最后插入了：\" + $1);");ctClass.addMethod(ctMethod);} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();}//生成字节码文件，方便查看创建出来的类的结果try {ctClass.writeFile(System.getProperty("user.dir") + "\\target\\classes");} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

运行会生成新的.class文件

package com.ymqx.动态增加属性和注解;public class CreateBean {public int hello(int var1, double var2) {System.out.println("在前面插入了：" + var1);double var5 = (double)var1 + var2;System.out.println("在最后插入了：" + var1);return (int)var5;}public CreateBean() {}
}

示例3：创建新类，使用CtNewMethod添加方法

public class TestBean2 {public static void main(String[] args) {//获取默认ClassPath 下的 ClassPoolClassPool pool = ClassPool.getDefault();// 创建一个新类CtClass ctClass = pool.makeClass("com.ymqx.动态增加属性和注解.CreateBean");try {//添加一个int类型的，名字为value的变量，以及getter/setterCtField ctField = new CtField(CtClass.intType,"value",ctClass);ctField.setModifiers(Modifier.PRIVATE);ctClass.addField(ctField);//使用CtNewMethod添加getter/setterCtMethod getter = CtNewMethod.getter("getValue", ctField);CtMethod setter = CtNewMethod.setter("setValue", ctField);ctClass.addMethod(getter);ctClass.addMethod(setter);//添加一个hello2的方法CtMethod ctMethod = CtNewMethod.make("public int hello2(int num1, double num2) {\n" +"    double sum = (double)num1 + num2;\n" +"    return (int)sum;\n" +"}", ctClass);ctClass.addMethod(ctMethod);} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();}//生成字节码文件，方便查看创建出来的类的结果try {ctClass.writeFile(System.getProperty("user.dir") + "\\target\\classes");} catch (CannotCompileException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

生成的 .class文件：

package com.ymqx.动态增加属性和注解;public class CreateBean {private int value;public int getValue() {return this.value;}public void setValue(int var1) {this.value = var1;}public int hello2(int var1, double var2) {double var4 = (double)var1 + var2;return (int)var4;}public CreateBean() {}
}

CtNewMethod.getter()和CtNewMethod.setter()更简洁生成getter/setter方法，make()方法生成的方法，变量名都会抹掉，替换成var1、var2等

Javassist中特殊参数示例

标识符	作用
$0	this
$1、$2、 …	方法参数（1-N是方法参数的顺序）
$args	方法参数数组，类型为Object[]
$$	所有方法参数，例如：m($$)相当于m($1,$2,…)
$cflow(…)	control flow，这是一个只读变量，返回指定方法递归调用的深度。
$r	返回结果的类型，在强制转换表达式中使用。
$w	包装器类型，在强制转换表达式中使用。
$_	返回的结果值
$sig	类型为java.lang.Class的参数类型对象数组
$type	类型为java.lang.Class的返回值类型
$class	类型为java.lang.Class的正在修改的类

目前只用到简单方法，具体用法参考：
关于Java字节码编程javassist的详细介绍

ConstPool

创建属性相关实例时，比如，给字段属性增加注解等，都需要参数ConstPool常量池。

获取方式：

ClassPool pool = ClassPool.getDefault();//获取实体类
CtClass ctClass = pool.get("类名");
ConstPool constPool = ctClass.getClassFile().getConstPool();