JVM性能优化–字节码技术

Java admin 10个月前 (12-18) 106次浏览 0个评论 扫描二维码

一、字节码技术应用场景

AOP技术、Lombok去除重复代码插件、动态修改class文件等

二、字节技术优势

Java字节码增强指的是在Java字节码生成之后,对其进行修改,增强其功能,这种方式相当于对应用程序的二进制文件进行修改。Java字节码增强主要是为了减少冗余代码,提高性能等。

实现字节码增强的主要步骤为:

  • 1、修改字节码
    在内存中获取到原来的字节码,然后通过一些工具(如 ASM,Javaasist)来修改它的byte[]数组,得到一个新的byte数组。
  • 2、使修改后的字节码生效

有两种方法:

  • 1) 自定义ClassLoader来加载修改后的字节码;
  • 2)替换掉原来的字节码:在JVM加载用户的Class时,拦截,返回修改后的字节码;或者在运行时,使用Instrumentation.redefineClasses方法来替换掉原来的字节码

三、常见的字节码操作类库

1、BCEL

Byte Code Engineering Library(BCEL),这是Apache Software Foundation的Jakarta项目的一部分。BCEL是Java classworking 广泛使用的一种框架,它可以让您深入jvm汇编语言进行类库操作的细节。BCEL与javassist有不同的处理字节码方法,BCEL在实际的jvm指令层次上进行操作(BCEL拥有丰富的jvm指令集支持) 而javassist所强调的是源代码级别的工作。

2、ASM

是一个轻量级Java字节码操作框架,直接涉及到JVM底层的操作和指令
高性能,高质量

3、CGLB

生成类库,基于ASM实现
## 4、javassist
是一个开源的分析,编辑和创建Java字节码的类库。性能较ASM差,跟cglib差不多,但是使用简单。很多开源框架都在使用它。

4.1、Javassist优势

  • 比反射开销小,性能高。
  • javassist性能高于反射,低于ASM

运行时操作字节码可以让我们实现如下功能:
- 动态生成 新的类
- 动态改变某个类的结构 ( 添加 / 删除 / 修改 新的属性 / 方法 )

javassist 的最外层的 API 和 JAVA 的反射包中的 API 颇为 类似 。

它 主要 由 CtClass , CtMethod, ,以及 CtField 几个类组成。用以执行和 JDK 反射 API 中 java.lang.Class, java.lang.reflect.Method, java.lang.reflect.Method .Field 相同的 操作 。

方法操作
- 修改已有方法的方法体(插入代码到已有方法体)
- 新增方法 删除方法

4.2、javassist的局限性

JDK5.0 新语法不支持 ( 包括泛型、枚举 ) ,不支持注解修改,但可以通过底层的 javassist 类来解决,具体参考: javassist.bytecode.annotation

不支持数组的初始化,如 String[]{"1","2"} ,除非只有数组的容量为 1

不支持内部类和匿名类

不支持 continue 和 break表达式。

对于继承关系,有些不支持。例如

class A {}  
class B extends A {} 
class C extends B {} 

4.3、使用Javassist创建类

    public static void main(String[] args)
            throws ClassNotFoundException, InstantiationException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException,
            SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
        Class<?> clazz = Class.forName("com.test.Test0005");
        Object newInstance = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sum", int.class, int.class);
        Object invoke = method.invoke(newInstance, 1, 1);
    }

    public void sum(int a, int b) {
        System.out.println("sum:" + a + b);
    }

public static void main(String[] args) throws CannotCompileException, NotFoundException, IOException { ClassPool pool = ClassPool.getDefault(); // 创建class文件 CtClass userClass = pool.makeClass("com.test.entity.User"); // 创建id属性 CtField idField = CtField.make("private Integer id;", userClass); // 创建name属性 CtField nameField = CtField.make("private Integer name;", userClass); // 添加属性 userClass.addField(idField); // 添加属性 userClass.addField(nameField); // 创建方法 CtMethod getIdMethod = CtMethod.make("public Integer getId() {return id;}", userClass); // 创建方法 CtMethod setIdMethod = CtMethod.make("public void setId(Integer id) { this.id = id; }", userClass); // 添加方法 userClass.addMethod(getIdMethod); // 添加方法 userClass.addMethod(setIdMethod); // 添加构造器 CtConstructor ctConstructor = new CtConstructor(new CtClass[] { CtClass.intType, pool.get("java.lang.String") }, userClass); // 创建Body ctConstructor.setBody(" {this.id = id;this.name = name;}"); userClass.addConstructor(ctConstructor); userClass.writeFile("F:/test");// 将构造好的类写入到F:\test 目录下 }

4.4、使用Javassist修改类文件信息

public static void main(String[] args)
            throws NotFoundException, CannotCompileException, InstantiationException, IllegalAccessException,
            NoSuchMethodException, SecurityException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, IOException {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        // 需要加载类信息
        CtClass userClass = pool.get("com.test.User");
        // 需要添加的方法
        CtMethod m = new CtMethod(CtClass.intType, "add", new CtClass[] { CtClass.intType, CtClass.intType },
                userClass);
        // 方法权限
        m.setModifiers(Modifier.PUBLIC);
        // 方法体内容
        m.setBody("{System.out.println(\"Test003\"); return $1+$2;}");
        userClass.addMethod(m);
        userClass.writeFile("F:/test");// 将构造好的类写入到F:\test 目录下
        // 使用反射技术执行方法
        Class clazz = userClass.toClass();
        Object obj = clazz.newInstance(); // 通过调用User 无参构造函数
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("add", int.class, int.class);
        Object result = method.invoke(obj, 200, 300);
        System.out.println(result);
    }

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