Lihat Bytecode Fail Kelas di Java

1. Gambaran keseluruhan

Analisis bytecode adalah amalan biasa di kalangan pembangun Java kerana banyak sebab, seperti mencari masalah dengan kod, profil kod, dan mencari kelas dengan anotasi tertentu.

Dalam artikel ini, kita akan meneroka cara untuk melihat kod bytes fail kelas di Java.

2. Apakah Bytecode itu?

Bytecode adalah perwakilan antara program Java, yang membolehkan JVM menerjemahkan program ke dalam arahan pemasangan tingkat mesin.

Apabila program Java disusun, bytecode dihasilkan dalam bentuk file .class . Ini .class fail mengandungi arahan bukan runnable dan bergantung pada JVM untuk ditafsirkan.

3. Menggunakan javap

Baris perintah Java dilengkapi dengan alat javap yang memaparkan maklumat mengenai bidang, pembina, dan kaedah fail kelas.

Berdasarkan pilihan yang digunakan, ia dapat membongkar kelas dan menunjukkan petunjuk yang merangkumi Java bytecode.

3.1. javap

Mari kita gunakan perintah javap untuk melihat bytecode kelas Objek yang paling biasa :

$ javap java.lang.Object

Output arahan akan menunjukkan konstruksi minimum objek kelas Objek :

public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); public final native java.lang.Class getClass(); public native int hashCode(); public boolean equals(java.lang.Object); protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; public java.lang.String toString(); public final native void notify(); public final native void notifyAll(); public final native void wait(long) throws java.lang.InterruptedException; public final void wait(long, int) throws java.lang.InterruptedException; public final void wait() throws java.lang.InterruptedException; protected void finalize() throws java.lang.Throwable; static {}; }

Secara lalai, output bytecode tidak akan mengandungi medan / kaedah dengan pengubah akses peribadi .

3.2. javap -p

Untuk melihat semua kelas dan ahli, kita boleh menggunakan argumen -p :

public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); private static native void registerNatives(); public final native java.lang.Class getClass(); public native int hashCode(); public boolean equals(java.lang.Object); protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; // ... }

Di sini, kita dapat melihat register kaedah peribadiNative juga ditunjukkan dalam bytecode kelas Objek .

3.3. javap -v

Begitu juga, kita boleh menggunakan argumen -v untuk melihat maklumat verbose seperti ukuran timbunan dan argumen untuk kaedah kelas Objek :

Classfile jar:file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar!/java/lang/Object.class Last modified Mar 15, 2017; size 1497 bytes MD5 checksum 5916745820b5eb3e5647da3b6cc6ef65 Compiled from "Object.java" public class java.lang.Object minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Class #49 // java/lang/StringBuilder // ... { public java.lang.Object(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=0, locals=1, args_size=1 0: return LineNumberTable: line 37: 0 public final native java.lang.Class getClass(); descriptor: ()Ljava/lang/Class; flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_NATIVE Signature: #26 // ()Ljava/lang/Class; // ... } SourceFile: "Object.java"

3.4. javap -c

Juga, javap arahan membolehkan disassembling kelas Java keseluruhan dengan menggunakan -c hujah :

Compiled from "Object.java" public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); Code: 0: return public boolean equals(java.lang.Object); Code: 0: aload_0 1: aload_1 2: if_acmpne 9 5: iconst_1 6: goto 10 9: iconst_0 10: ireturn protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; // ... }

Selanjutnya, perintah javap membolehkan kita memeriksa maklumat sistem, pemalar, dan tandatangan jenis dalaman menggunakan pelbagai argumen.

Kita boleh menyenaraikan semua argumen yang disokong oleh perintah javap dengan menggunakan argumen -help .

Sekarang setelah kita melihat penyelesaian baris perintah Java untuk melihat bytecode fail kelas, mari kita periksa beberapa perpustakaan manipulasi bytecode.

4. Menggunakan ASM

ASM adalah kerangka manipulasi dan analisis Java bytecode tahap rendah yang berorientasikan prestasi.

4.1. Persediaan

Pertama, mari tambahkan kebergantungan asm dan asm-util Maven terkini ke pom.xml kami :

 org.ow2.asm asm 8.0.1   org.ow2.asm asm-util 8.0.1 

4.2. Lihat Bytecode

Kemudian, kami akan menggunakan ClassReader dan TraceClassVisitor untuk melihat bytecode kelas Objek :

try { ClassReader reader = new ClassReader("java.lang.Object"); StringWriter sw = new StringWriter(); TraceClassVisitor tcv = new TraceClassVisitor(new PrintWriter(System.out)); reader.accept(tcv, 0); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Di sini, kita akan perhatikan bahawa objek TraceClassVisitor memerlukan objek PrintWriter untuk mengekstrak dan menghasilkan kod bytec:

// class version 52.0 (52) // access flags 0x21 public class java/lang/Object { // compiled from: Object.java // access flags 0x1 public ()V L0 LINENUMBER 37 L0 RETURN MAXSTACK = 0 MAXLOCALS = 1 // access flags 0x101 public native hashCode()I // access flags 0x1 public equals(Ljava/lang/Object;)Z L0 LINENUMBER 149 L0 ALOAD 0 ALOAD 1 IF_ACMPNE L1 ICONST_1 GOTO L2 L1 // ... }

5. Menggunakan BCEL

Perpustakaan Kejuruteraan Kod Byte, yang terkenal sebagai Apache Commons BCEL, menyediakan cara mudah untuk membuat / memanipulasi fail kelas Java.

5.1. Ketergantungan Maven

Seperti biasa, mari tambahkan kebergantungan bcel Maven terbaru ke pom.xml kami :

 org.apache.bcel bcel 6.5.0 

5.2. Bongkar Kelas dan Lihat Bytecode

Kemudian, kita dapat menggunakan kelas Repositori untuk menghasilkan objek JavaClass :

try { JavaClass objectClazz = Repository.lookupClass("java.lang.Object"); System.out.println(objectClazz.toString()); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); }

Di sini, kami telah menggunakan kaedah toString pada objek objekClazz untuk melihat bytecode dalam format ringkas:

public class java.lang.Object file name java.lang.Object compiled from Object.java compiler version 52.0 access flags 33 constant pool 78 entries ACC_SUPER flag true Attribute(s): SourceFile: Object.java 14 methods: public void () private static native void registerNatives() public final native Class getClass() [Signature: ()Ljava/lang/Class;] public native int hashCode() public boolean equals(Object arg1) protected native Object clone() throws Exceptions: java.lang.CloneNotSupportedException public String toString() public final native void notify() // ...

Selanjutnya, kelas JavaClass menyediakan kaedah seperti getConstantPool , getFields , dan getMethods untuk melihat perincian kelas yang dibongkar .

assertEquals(objectClazz.getFileName(), "java.lang.Object"); assertEquals(objectClazz.getMethods().length, 14); assertTrue(objectClazz.toString().contains("public class java.lang.Object")); 

Begitu juga, kaedah set * tersedia untuk manipulasi bytecode.

6. Menggunakan Javassist

Juga, kita dapat menggunakan perpustakaan Javassist ( Java Programming Assistant) yang menyediakan API peringkat tinggi untuk melihat / memanipulasi Java bytecode.

6.1. Ketergantungan Maven

Pertama, kami akan menambahkan pergantungan javassist Maven terbaru ke pom.xml kami :

 org.javassist javassist 3.27.0-GA 

6.2. Hasilkan ClassFile

Then, we can use the ClassPool and ClassFile classes to generate a Java class:

try { ClassPool cp = ClassPool.getDefault(); ClassFile cf = cp.get("java.lang.Object").getClassFile(); cf.write(new DataOutputStream(new FileOutputStream("Object.class"))); } catch (NotFoundException e) { e.printStackTrace(); }

Here, we've used the write method, which allows us to write the class file using the DataOutputStream object:

// Compiled from Object.java (version 1.8 : 52.0, super bit) public class java.lang.Object { // Method descriptor #19 ()V // Stack: 0, Locals: 1 public Object(); 0 return Line numbers: [pc: 0, line: 37] // Method descriptor #19 ()V private static native void registerNatives(); // Method descriptor #24 ()Ljava/lang/Class; // Signature: ()Ljava/lang/Class; public final native java.lang.Class getClass(); // Method descriptor #28 ()I public native int hashCode(); // ...

Also, the object of the ClassFile class provides access to the constant pool, fields, and methods:

assertEquals(cf.getName(), "java.lang.Object"); assertEquals(cf.getMethods().size(), 14);

7. Jclasslib

Additionally, we can use an IDE based plugin to view the bytecode of a class file. For instance, let's explore the jclasslib Bytecode viewer plugin available for IntelliJ IDEA.

7.1. Installation

First, we'll install the plugin using the Settings/Preferences dialog:

7.2. View Bytecode of the Object Class

Then, we can choose “Show Bytecode With Jclasslib” option under the View menu to view bytecode of the selected Object class:

Next, a dialog will open to show the bytecode of the Object class:

7.3. View Details

Also, we can see various details of the bytecode like constant pool, fields, and methods using the Jclasslib plugin dialog:

Similarly, we have the Bytecode Visualizer Plugin to view the bytecode of a class file using the Eclipse IDE.

8. Conclusion

In this tutorial, we explored ways to view the bytecode of a class file in Java.

First, we examined the javap command along with its various arguments. Then, we went through a few bytecode manipulation libraries that provide the features to view and manipulate the bytecode.

Last, we looked into an IDE based plugin Jclasslib that allows us to view bytecode in IntelliJ IDEA.

As usual, all the code implementations are available over on GitHub.