小夫的笔记

但行好事 莫问前程

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ASM4-方法

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方法

3.1 结构

3.1.1 执行模型

每个线程都有自己的执行栈，栈由栈帧组成。每个帧表示一个方法调用。每次调用一个方法时，会将一个新栈帧push入当前线程的执行栈。当方法返回时，会讲这个帧从执行栈中弹出，执行过程在发出调用的方法中继续进行每一帧包括

  • 操作数栈
  • 局部变量表
  • 动态链接（DL）
  • 方法返回

局部变量表与操作数栈大小取决于方法的代码。

在创建一个帧时会将其初始化，提供一个空栈，并用目标对象this(非静态方法)，以及该方法的参数来初始化局部变量。比如调用a.equals(b)将创建一个帧，它有一个空栈，前两个局部变量被初始化为a和b

3.1.2 字节代码指令

字节代码指令由一个表示该指令的操作码和固定数目的参数组成

  • 操作码 是由一个无符号字节值，由助记符号标识。
  • 参数时静态值，确定了精确的指令行为

字节代码指令可以分为两类

  1. 一小组指令。设计用在局部变量表和操作数栈之间传送值
  2. 仅用于操作数栈：从栈中弹出一些值，根据这些值计算一个结果，并将它压回栈中

ILOAD,LLOAD,FLOAD,DLOAD,ALOAD。 他们的参数必须是读取的局部变量的索引i。

  • ILOAD 加载 boolean、byte、char、short、int局部变量
  • LLoad、FLoad、DLoad 分别用于记载long，float，double的值
  • ALoad 用于加载任意非基元值即对象和数组

ISTORE, LSTORE,FSTORE, DSTORE, ASTORE 从操作数栈中弹出一个值，并且将它存储在由索引i指定的局部变量中

xLoad和xStore指令被赋入了类型。确保不会执行非法转换。实际上，将一个值存储在局部变量中，然后再以不同的类型加载它是非法的。比方说ISTORE 1ALOAD1 序列是非法的。但是向一个局部变量中存储一个值，而这个值的类型不同于该局部变量中存储的当前值，却是完全合法的。

  • 栈

    POP弹出栈顶部的值，DUP 压入顶部，SWAP弹出两个值，并且按逆序压入他们

  • 常量

    这些指令在操作数栈压入一个常量值：ACONST_NULL 压入null，ICONST_0 压入int0， FCONST_0 压入0f，DCONST_0压入0d，BIPUSH b 压入字节值b，SIPUSH s 压入short值 s，LDC 压入任意int、float、long、double、String或者class 常量cst

  • 算数与逻辑

    这些指令从操作数栈弹出数值，合并他们，并将结果压入栈中。他们没有任何参数。xADD，xSUB，xMUL，xDIV和xREM。

  • 类型变换

    这些指令从栈中弹出一个值，将其转换为另一种类型，并将结果压入栈中。他们对应Java中的类型转换表达式。I2F，F2D，L2D等将数值由一种数值类型转换为另一种类型。CHECKCAST t将一个引用值类型转换为类型t

  • 对象

    这些指令用于创建对象、锁定他们、检测他们的类型，等等。 NEW type 指令将一个type类型的新对象压入栈中

  • 字段

    这些指令读或者写一个字段的值。GETFIELD ower name desc 弹出一个对象引用，并将name字段中的值压入栈中。PUTFIELD owner name desc 弹出一个值和一个对象引用，并且将这个值存储在它的name字段中。在这两种情况下，该对象都必须是owner类型，它的字段必须是desc类型。GETSTATIC和PUTSTATIC是类似的指令

  • 方法

    这些指令调用一个方法或构造器。它们弹出值的个数等于其方法参数个数 + 1（用于目标对象），并压回方法调用的结果。 INVOKEVIRTUREAL owner name des调用在类owner中定义的name方法，其方法描述符为desc。INVOKESTATIC 用于静态方法，INVOKESPECIAL用于私有方法和构造器。INVOKDYNAMIC用于动态方法调用机制

  • 数组

    这些指令用于读写数组中的值。xALOAD指令弹出一个索引和一个数组，并压入此索引处数组元素的值。xASTORE指令弹出一个值，一个索引和一个数组，并将这个值存入在该数组的这一索引处。x可以为I（int）、L（long）、F（float）、D（double）、A（other）、B（byte）、C（char）、S（short）

  • 跳转

    这些指令无条件的或者在某一条件为真的时候跳转到任意指令。它们用于编译if、for、do、while、break、continue指令。IFEQ label 从栈中弹出一个int值，如果这个值是0，跳转到label指定的指令处。还有其他的指令IFNE、IFGE、TABLESWITCH、LOOKUPSWITCH 对应switch 指令

  • 返回

    RETURN用于返回void方法，xRETURN用于其他方法

3.1.3 举例说明

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public class Bean {
    private int f;

    public int getF() {
        return f;
    }

    public void setF(int f) {
        this.f = f;
    }
}

3.1.3.1 getter

getter的字节码为

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ALOAD 0
GETFIELD pkg/Bean f I
IRETURN

读取局部变量0，（局部变量0在为这个方法调用创建帧期间被初始化为this），并且将这个值压入操作数栈中。

从操作数栈中弹出这个值，并且将这个对象的f字段压入栈中

从栈中弹出这个值，返回给调用者

3.1.3.2 setter

setter方法的字节码

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ALOAD 0
ILOAD 1
SETFIELD pkg/Bean f I
RETURN

读取局部变量0，（局部变量0在为这个方法调用创建帧期间被初始化为this），并且将这个值压入操作数栈中。

压入局部变量1

弹出这两个值，并将int值存储在被引用对象的f字段中。

销毁当前执行帧，并返回调用者。

3.1.3.3 contractor

bean类有一个默认的构造函数，在没有定义的情况下是由编译器生成的。

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Bean() {
  super();
}

构造函数

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ALOAD 1
INVOKESPECIAL java/lang/Object <init> ()V
RETURN

读取局部变量0，（局部变量0在为这个方法调用创建帧期间被初始化为this），并且将这个值压入操作数栈中。

调用Object对象中定义的<init>方法

3.1.3.4 复杂的使用

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public void checkAndSetF(int f) {
        if (f >= 0) {
            this.f = f;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
    }
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ILOAD 1
IFLT label
ALOAD 0
ILOAD 1
PUTFIELD pkg/Bean f I
GOTO end
label:
	NEW java/lang/IllegalArgumentException
	DUP
	INVOKESPECIAL java/lang/IllegalArgumentException <init>()V
	ATHROW
end:
	RETURN

3.1.3.5 异常处理器

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public static void sleep(long d) {
        try {
            Thread.sleep(d);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
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TRYCATCHBLOCK try catch catch java/lang/InterrutedExcetion
try:
	LLOAD 0
	INVOKESTATIC java/lang/Thread sleep(J)V
	RETURN
catch:
	INVOKEVIRTUAL java/lang/InterruptedException printStackTrace ()V
  RETURN

TRYCATCHBLOCK行制定了一个异常处理器， 覆盖了try和catch标记之间的范围，有一个开始于catch标记的处理器，用于处理一些异常，这些异常是InterruptedException的子类。如果在try和catch之间抛出了一个异常，栈将被清空，异常被压入这个空栈中，执行过程在catch中继续。

3.1.3.6 帧

除了字节码指令外，Java6或者更高的编译类中还包括一组栈映射帧，用于加快Java虚拟机中类验证过程的速度。它给出了就要执行某一特定字节码指令之前，每个局部变量槽和每个操作数栈槽总包含的值的类型

为节省空间，已编译方法中没有为每个指令包含一个帧 它仅为那些应对跳转目标或者异常处理器的指令，或者跟在无条件跳转指令之后的指令创建帧。

在checkAndSetF 方法的情景中。仅存储两个帧 一个是用于NEW指令，另一个用于RETURN指令。因为它是GOTO指令的目标，还因为它跟在无条件跳转ATHROW指令后。

3.2 接口和组件

用于生成和转换已编译方法的ASM api 是基于MethodVisitor抽象类的。它由ClassVisitor的visitMethod返回。这些方法必须按照以下顺序调用

visitAnntationDefault?

(visitAnnotation | visitParameterAnnotation | visitAttribute )*

(visitCode

(visitTryCatchBlock | vistLabel | visitFrame | visitXxxInsn | visitLocalVariable | visitLineNumber) *

visitMaxs)?

visitEnd