字节码编程，Byte-buddy篇一《基于Byte Buddy语法创建的第一个HelloWorld》

作者：小傅哥

博客：https://bugstack.cn

沉淀、分享、成长，让自己和他人都能有所收获！

一、前言

相对于小傅哥之前编写的字节码编程； ASM、Javassist 系列，Byte Buddy 玩法上更加高级，你可以完全不需要了解一个类和方法块是如何通过 指令码 LDC、LOAD、STORE、IRETURN... 生成出来的。就像它的官网介绍；

Byte Buddy 是一个代码生成和操作库，用于在 Java 应用程序运行时创建和修改 Java 类，而无需编译器的帮助。除了 Java 类库附带的代码生成实用程序外，Byte Buddy 还允许创建任意类，并且不限于实现用于创建运行时代理的接口。此外，Byte Buddy 提供了一种方便的 API，可以使用 Java 代理或在构建过程中手动更改类。

无需理解字节码指令，即可使用简单的 API 就能很容易操作字节码，控制类和方法。
已支持Java 11，库轻量，仅取决于Java字节代码解析器库ASM的访问者API，它本身不需要任何其他依赖项。
比起JDK动态代理、cglib、Javassist，Byte Buddy在性能上具有一定的优势。

2015年10月，Byte Buddy被 Oracle 授予了 Duke's Choice大奖。该奖项对Byte Buddy的“ Java技术方面的巨大创新 ”表示赞赏。我们为获得此奖项感到非常荣幸，并感谢所有帮助Byte Buddy取得成功的用户以及其他所有人。我们真的很感激！

除了这些简单的介绍外，还可以通过官网：https://bytebuddy.net，去了解更多关于 Byte Buddy 的内容。

好！那么接下来，我们开始从 HelloWorld 开始。深入了解一个技能前，先多多运行，这样总归能让找到学习的快乐。

二、开发环境

JDK 1.8.0
byte-buddy 1.10.9
byte-buddy-agent 1.10.9
本章涉及源码在：itstack-demo-bytecode-2-01，可以关注公众号：bugstack虫洞栈，回复源码下载获取。你会获得一个下载链接列表，打开后里面的第17个「因为我有好多开源代码」，记得给个Star！

三、案例目标

每一个程序员，都运行过 N 多个 HelloWorld，就像很熟悉的 Java；

public class Hi {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("Byte-buddy Hi HelloWorld By 小傅哥(bugstack.cn)");

    }

}

那么我们接下来就通过使用动态字节码生成的方式，来创建出可以输出 HelloWorld 的程序。

新知识点的学习不要慌，最主要是找到一个可以入手的点，通过这样的一个点去慢慢解开整个程序的面纱。

四、技术实现

1. 官网经典例子

在我们看官网文档中，从它的介绍了就已经提供了一个非常简单的例子，用于输出 HelloWorld，我们在这展示并讲解下。

案例代码：

String helloWorld = new ByteBuddy()

            .subclass(Object.class)

            .method(named("toString"))

            .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))

            .make()

            .load(getClass().getClassLoader())

            .getLoaded()

            .newInstance()

            .toString();    

System.out.println(helloWorld);  // Hello World!

他的运行结果就是一行，Hello World!，整个代码块核心功能就是通过 method(named("toString"))，找到 toString 方法，再通过拦截 intercept，设定此方法的返回值。FixedValue.value("Hello World!")。到这里其实一个基本的方法就通过 Byte-buddy ，改造完成。

接下来的这一段主要是用于加载生成后的 Class 和执行，以及调用方法 toString()。也就是最终我们输出了想要的结果。那么，如果你不能看到这样一段方法块，把我们的代码改造后的样子，心里还是有点虚。那么，我们通过字节码输出到文件，看下具体被改造后的样子，如下；

编译后的Class文件，ByteBuddyHelloWorld.class

public class HelloWorld {

    public String toString() {

        return "Hello World!";

    }

    public HelloWorld() {

    }

}

在官网来看，这是一个非常简单并且能体现 Byte buddy 的例子。但是与我们平时想创建出来的 main 方法相比，还是有些差异。那么接下来，我们尝试使用字节码编程技术创建出这样一个方法。

2. 字节码创建类和方法

接下来的例子会通过一点点的增加代码梳理，不断的把一个方法完整的创建出来。

2.1 定义输出字节码方法

为了可以更加清晰的看到每一步对字节码编程后，所创建出来的方法样子(clazz)，我们需要输出字节码生成 clazz。在Byte buddy中默认提供了一个 dynamicType.saveIn() 方法，我们暂时先不使用，而是通过字节码进行保存。

private static void outputClazz(byte[] bytes) {

    FileOutputStream out = null;

    try {

        String pathName = ApiTest.class.getResource("/").getPath() + "ByteBuddyHelloWorld.class";

        out = new FileOutputStream(new File(pathName));

        System.out.println("类输出路径：" + pathName);

        out.write(bytes);

    } catch (Exception e) {

        e.printStackTrace();

    } finally {

        if (null != out) try {

            out.close();

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

这个方法我们在之前也用到过，主要就是一个 Java 基础的内容，输出字节码到文件中。

2.2 创建类信息

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()

        .subclass(Object.class)

        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")

        .make();

// 输出类字节码

outputClazz(dynamicType.getBytes());

创建类和定义类名，如果不写类名会自动生成要给类名。

此时class文件：

public class HelloWorld {

    public HelloWorld() {

    }

}

2.3 创建main方法

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()

        .subclass(Object.class)

        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")

        .defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)

        .withParameter(String[].class, "args")

        .intercept(FixedValue.value("Hello World!"))

        .make();

与上面相比新增的代码片段；

defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)，定义方法；名称、返回类型、属性public static
withParameter(String[].class, "args")，定义参数；参数类型、参数名称
intercept(FixedValue.value("Hello World!"))，拦截设置返回值，但此时还能满足我们的要求。

这里有一个知识点，Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC，这是一个是二进制相加，每一个类型都在二进制中占有一位。例如 1 2 4 8 ... 对应的二进制占位 1111。所以可以执行相加运算，并又能保留原有单元的属性。

此时class文件：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {

        String var10000 = "Hello World!";

    }

    public HelloWorld() {

    }

}

此时基本已经可以看到我们平常编写的 Hello World 影子了，但还能输出结果。

2.4 委托函数使用

为了能让我们使用字节码编程创建的方法去输出一段 Hello World ，那么这里需要使用到委托。

DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()

        .subclass(Object.class)

        .name("org.itstack.demo.bytebuddy.HelloWorld")

        .defineMethod("main", void.class, Modifier.PUBLIC + Modifier.STATIC)

        .withParameter(String[].class, "args")

        .intercept(MethodDelegation.to(Hi.class))

        .make();

整体来看变化并不大，只有 intercept(MethodDelegation.to(Hi.class))，使用了一段委托函数，真正去执行输出的是另外的函数方法。
- MethodDelegation，需要是 public 类
- 被委托的方法与需要与原方法有着一样的入参、出参、方法名，否则不能映射上

此时class文件：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {

        Hi.main(var0);

    }

    public HelloWorld() {

    }

}

那么此时就可以输出我们需要的内容了，Hi.main 是定义出来的委托函数。也就是一个 HelloWorld

五、测试结果

为了可以让整个方法运行起来，我们需要添加字节码加载和反射调用的代码块，如下；

// 加载类

Class<?> clazz = dynamicType.load(GenerateClazzMethod.class.getClassLoader())

        .getLoaded();

// 反射调用

clazz.getMethod("main", String[].class).invoke(clazz.newInstance(), (Object) new String[1]);

运行结果

类输出路径：/User/xiaofuge/itstack/git/github.com/itstack-demo-bytecode/itstack-demo-bytecode-2-01/target/test-classes/ByteBuddyHelloWorld.class

helloWorld

Process finished with exit code 0

效果图

六、总结

在本章节 Byte buddy 中，需要掌握几个关键信息；创建方法、定义属性、拦截委托、输出字节码，以及最终的运行。这样的一个简单过程，可以很快的了解到如何使用 Byte buddy。
本系列文章后续会继续更新，把常用的 Byte buddy 方法通过实际的案例去模拟建设，在这个过程中加强学习使用。一些基础知识也可以通过官方文档进行学习；https://bytebuddy.net。
在学习整理的过程中发现，关于字节码编程方面的资料并不是很全，主要源于大家平时的开发中基本是用不到的，谁也不可能总去修改字节码。但对于补全这样的成体系完善技术栈资料，却可以帮助很多需要的人。因此我也会持续输出类似这样空白的技术文章。

七、彩蛋

CodeGuide | 程序员编码指南 Go!

本代码库是作者小傅哥多年从事一线互联网 Java 开发的学习历程技术汇总，旨在为大家提供一个清晰详细的学习教程，侧重点更倾向编写Java核心内容。如果本仓库能为您提供帮助，请给予支持(关注、点赞、分享)！