asm javassist cglib bytebuddy 动态代理比较

青苗 青苗 | 198 | 2022-09-13

JDK动态代理

JDK动态代理:运行期动态的创建代理类,只支持接口;

Java在JDK1.3后引入的动态代理机制,使我们可以在运行期动态的创建代理类。动态代理是在运行期间通过接口生成代理类的,与静态代理相比更加灵活,但是也有一定的限制,第一是代理对象必须实现一个接口,否则会报异常,因为其原理就是根据接口来生成代理对象的。第二是有性能问题,因为是通过反射来实现调用的,所以比正常的直接调用来得慢,并且通过生成类文件也会多消耗部分方法区空间,可能引起Full GC。

public static interface Hello {
    void hi(String msg);
}
public static class HelloImpl implements Hello {
    @Override
    public void hi(String msg) {
        System.out.println("hello " + msg);
    }
}
/**
 * 代理类
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public static class HelloProxy implements InvocationHandler {
    private Object proxied = null;

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("hello proxy");
        return method.invoke(proxied, args);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Hello hello = (Hello) Proxy.newProxyInstance(Hello.class.getClassLoader(), new Class[]{Hello.class}, new HelloProxy(new HelloImpl()));

    hello.hi("world");
}

ASM

ASM:一个 Java 字节码操控框架。它能够以二进制形式修改已有类或者动态生成类。不过ASM在创建class字节码的过程中,操纵的级别是底层JVM的汇编指令级别,这要求ASM使用者要对class组织结构和JVM汇编指令有一定的了解;

ASM 可以直接产生二进制 class 文件,也可以在类被加载入 Java 虚拟机之前动态改变类行为(也就是生成的代码可以覆盖原来的类也可以是原始类的子类)。ASM 从类文件中读入信息后,能够改变类行为,分析类信息,甚至能够根据用户要求生成新类。

不过ASM在创建class字节码的过程中,操纵的级别是底层JVM的汇编指令级别,这要求ASM使用者要对class组织结构和JVM汇编指令有一定的了解。ASM提供了两组API:Core API 和Tree API,Core API是基于访问者模式来操作类的,而Tree是基于树节点来操作类的

public class ASMProxy extends ClassLoader {
    

    public static <T> T getProxy(Class clazz) throws Exception {
    

        ClassReader classReader = new ClassReader(clazz.getName());
        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);

        classReader.accept(new ClassVisitor(ASM5, classWriter) {
    
            @Override
            public MethodVisitor visitMethod(int access, final String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
    

                // 方法过滤
                if (!"queryUserInfo".equals(name))
                    return super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);

                final MethodVisitor methodVisitor = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);

                return new AdviceAdapter(ASM5, methodVisitor, access, name, descriptor) {
    

                    @Override
                    protected void onMethodEnter() {
    
                        // 执行指令;获取静态属性
                        methodVisitor.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
                        // 加载常量 load constant
                        methodVisitor.visitLdcInsn(name + " 你被代理了,By ASM!");
                        // 调用方法
                        methodVisitor.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                        super.onMethodEnter();
                    }
                };
            }
        }, ClassReader.EXPAND_FRAMES);

        byte[] bytes = classWriter.toByteArray();

        return (T) new ASMProxy().defineClass(clazz.getName(), bytes, 0, bytes.length).newInstance();
    }

}

@Test
public void test_ASMProxy() throws Exception {
    
    IUserApi userApi = ASMProxy.getProxy(UserApi.class);
    String invoke = userApi.queryUserInfo();
    logger.info("测试结果:{}", invoke);
}

javassist

javassist:一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库(源码级别的类库)。javassist是jboss的一个子项目,其主要的优点,在于简单,而且快速。直接使用java编码的形式,而不需要了解虚拟机指令,就能动态改变类的结构,或者动态生成类;

http://www.javassist.org/

https://github.com/jboss-javassist/javassist

类似字节码操作方法还有ASM。几种动态编程方法相比较,在性能上Javassist高于反射,但低于ASM,因为Javassist增加了一层抽象。在实现成本上Javassist和反射都很低,而ASM由于直接操作字节码,相比Javassist源码级别的api实现成本高很多。几个方法有自己的应用场景,比如Kryo使用的是ASM,追求性能的最大化。而NBeanCopyUtil采用的是Javassist,在对象拷贝的性能上也已经明显高于其他的库,并保持高易用性。实际项目中推荐先用Javassist实现原型,若在性能测试中发现Javassist成为了性能瓶颈,再考虑使用其他字节码操作方法做优化。
注意;上述说的在性能上Javassist高于反射,但低于ASM是指生成字节码流程的这个性能,而不是生成class的执行性能,由于生成的都是class,二者的执行性能理论上是一样的。

public class JavassistProxy extends ClassLoader {
    

    public static <T> T getProxy(Class clazz) throws Exception {
    

        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        // 获取类
        CtClass ctClass = pool.get(clazz.getName());
        // 获取方法
        CtMethod ctMethod = ctClass.getDeclaredMethod("queryUserInfo");
        // 方法前加强
        ctMethod.insertBefore("{System.out.println(\"" + ctMethod.getName() + " 你被代理了,By Javassist\");}");

        byte[] bytes = ctClass.toBytecode();

        return (T) new JavassistProxy().defineClass(clazz.getName(), bytes, 0, bytes.length).newInstance();
    }

}

@Test
public void test_JavassistProxy() throws Exception {
    
    IUserApi userApi = JavassistProxy.getProxy(UserApi.class)
    String invoke = userApi.queryUserInfo();
    logger.info("测试结果:{}", invoke);
}

bytebuddy

bytebuddy:一个更高层次操作字节码的工具包。

Byte Buddy是致力于解决字节码操作和 instrumentation API 的复杂性的开源框架。Byte Buddy 所声称的目标是将显式的字节码操作隐藏在一个类型安全的领域特定语言背后。通过使用 Byte Buddy,任何熟悉 Java 编程语言的人都有望非常容易地进行字节码操作。

https://bytebuddy.net/

https://github.com/raphw/byte-buddy

public class ByteBuddyProxy {
    

    public static <T> T getProxy(Class clazz) throws Exception {
    

        DynamicType.Unloaded<?> dynamicType = new ByteBuddy()
                .subclass(clazz)
                .method(ElementMatchers.<MethodDescription>named("queryUserInfo"))
                .intercept(MethodDelegation.to(InvocationHandler.class))
                .make();

        return (T) dynamicType.load(Thread.currentThread().getContextClassLoader()).getLoaded().newInstance();
    }

}

@RuntimeType
public static Object intercept(@Origin Method method, @AllArguments Object[] args, @SuperCall Callable<?> callable) throws Exception {
    
    System.out.println(method.getName() + " 你被代理了,By Byte-Buddy!");
    return callable.call();
}

@Test
public void test_ByteBuddyProxy() throws Exception {
    
    IUserApi userApi = ByteBuddyProxy.getProxy(UserApi.class);
    String invoke = userApi.queryUserInfo();
    logger.info("测试结果:{}", invoke);
}

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