使用Javassist生成Invokedynamic

Question

我想，我正在试着做一些相对简单的事情。以下面的doSomething(Int)方法的Java字节码为例：

public java.lang.String doSomething(int i);
0 iload_1 [i]
1 invokestatic MyHelper.doSomething(int) : Java.lang.String
4 areturn

这个字节码几乎只将调用转发给静态帮助器。

我现在想做的是使用Javassist将invokestatic替换为invokedynamic。我知道如何使用ASM做到这一点，因此，假设我纯粹出于好奇心想知道它是如何工作的。以下是我的一些问题：

1)以下内容是否正确:我不能使用javassist ()或CtMethod.insertAt()方法，因为这些方法需要一个包含有效Java表达式的字符串，并且我不能用Java语法编写CtMethod.instrument()或CtMethod.insertAt()方法？

2) invokestatic的参数的处理方式就像invokevirtual或invokestatic的参数一样，对吗？我的意思是，您在调用动态之前将参数放到堆栈上，就像对调用虚拟一样？

3)有没有示例代码(或者您能想出一些示例代码)使用Javassist来创建invokedynamic字节码吗？

到目前为止，我所知道的是:您可以创建一个具有addInvokedynamic()方法的字节码对象。但这需要BootstrapMethodsAttribute中BootstrapMethod的索引。反过来，BootstrapMethod需要常量池中的方法句柄信息的索引，常量池需要方法引用，依此类推。所以从本质上说，你必须自己管理整个常量池条目。这是可以的，但我担心我不能正确地理解它，并在以后引入奇怪的问题。有没有更简单的方法来做这件事(助手方法之类)？我的代码大致如下所示(我并没有真正地“重写”上面的invokestatic，但是：

void transform(CtMethod ctmethod, String originalCallDescriptor) {

    MethodInfo mInfo = ctmethod.getMethodInfo();
    ConstPool pool = ctmethod.getDeclaringClass().getClassFile().getConstPool();

    /* add info about the static bootstrap method to the constant pool*/
    int mRefIdx = /*somehow create a method reference entry*/
    int mHandleIdx = constPool.addMethodHandleInfo(ConstPool.REF_invokeStatic, mRefIdx);

    /* create bootstrap methods attribute; there can only be one per class file! */
    BootstrapMethodsAttribute.BootstrapMethod[] bms = new BootstrapMethodsAttribute.BootstrapMethod[] {
        new BootstrapMethodsAttribute.BootstrapMethod(mHandleIdx, new int[] {})
    };
    BootstrapMethodsAttribute bmsAttribute = new BootstrapMethodsAttribute(constPool, bms);
    mInfo.addAttribute(bmsAttribute);

    //... and then later, finally
    Bytecode bc = new Bytecode(constPool);
    ... push parameters ...
    bc.addInvokedynamic(0 /*index in bms array*/, mInfo.getName(), originalCallDescriptor);

    //replace the original method body with the one containing invokedynamic
    mInfo.removeCodeAttribute();
    mInfo.setCodeAttribute(bc.toCodeAttribute());

}

非常感谢您的帮助和时间！

Answer 1

我必须说，这是一个非常有趣的问题。如果我的答案有点长，我很抱歉，但我已经尽可能多地(我认为是)给您提供了有用的信息，以试图帮助您和其他人解决这个问题。

问题1

是正确的:我不能重复使用CtMethod.instrument()或CtMethod.insertAt()方法，因为这些方法需要一个包含有效Java表达式的字符串，而我不能用Java语法编写invokedynamic？

你是对的。

CtMethod.insertAt()只能与Java代码一起工作，而不能与字节码操作码一起工作。另一方面，CtMethod.instrument()，允许您处理字节码，甚至可以使用ExprEditor和CodeConverter以非常有限的方式修改字节码。但正如我所说的，它们允许您更改的内容非常有限，并且对于您试图实现的目标，这两个修饰符都不能帮助您。

问题2

invokevirtual的参数就像

或invokestatic的参数一样被处理，对吗？我的意思是，您在调用动态之前将参数放到堆栈上，就像对调用虚拟一样？

我不知道我是否完全理解了你在这里真正问的是什么(你在第一句话中重复了invokestatic )。我认为你想问的是--如果我错了，请纠正我--如果invokedynamic中的参数被以与invokevirtual和invokestatic中相同的方式处理。使您能够简单地切换invokevirtual和invokestatic作为invokedynamic。在回答这个问题时，我会假设是这样的。

首先要注意的是，在处理堆栈时，invokevirtual和invokestatic本身是不同的。Invokevirtual除了像invokestatic那样将所需的参数推送到堆栈之外，它还推送对象引用，以便可以链接方法调用。

SideNote

你可能已经知道了这一点，但我添加了这个额外的信息，以防其他人进入这个问题，并想知道为什么invokestatic和invokevirtual处理堆栈的方式不同。

• invokestatic操作码用于调用类中的静态方法，这意味着在编译时JVM确切地知道如何进行方法调用链接。另一方面，
• 在有对象实例的方法调用时使用调用动态操作码。由于在编译时无法知道将方法调用链接到何处，因此只有当JVM知道正确的对象引用时，才能在运行时链接它。

当我对操作码如何工作有疑问时，我的建议是检查JVM specification中关于JVM instruction set的章节(链接是针对JVM7的，写这篇文章时的当前版本)。

我这样做只是为了检查我们在这里讨论的3个操作码。

两个操作码invokestatic和invokedynamic具有相同的操作数堆栈定义：

..., [arg1, [arg2 ...]] →

...

正如我之前所说的，invokevirtual有一个不同的操作数堆栈定义，即：

..., objectref, [arg1, [arg2 ...]] →

...

我在这里的第一个假设(我必须警告您，我还没有深入研究invokedynamic操作码)是，您不能像使用invokestatic那样简单地更改invokedynamic的invokevirtual。我这么说是因为invokedynamic在堆栈中不需要任何对象引用。

为了更好地理解这种情况，我的建议是使用java.lang.invoke包用Java语言编写一个示例，它将允许您创建使用invokedynamic操作码的Java字节码。在编译类之后，使用命令javap -l -c -v -p检查生成的字节码。

问题3

有没有使用Javassist创建调用动态字节码的示例代码(或者你能想出一些)吗？

据我所知没有。我也用谷歌搜索了一下(你可能已经搜索过了)，但我什么也没找到。我想你的帖子会给出javassist的第一个代码示例:)

更多注意事项

，所以本质上，你必须自己管理整个常量池条目。这是可以的，但我担心我没有正确地理解它，并在稍后引入奇怪的问题

只要您使用ConstPool类来管理您的常量池，javassist就会为您处理所有事情，而不会产生问题。

此外，如果您创建了一个损坏的contant池，最常见的情况(很可能总是)是，当您试图装入类或调用修改后的方法时，就会出现ClassFormatException错误。我要说的是，这是其中一个案例，它要么工作，要么不工作。

我想不出会有哪种奇怪的bug会被隐藏起来，等着那个令人不快的时刻出现在你的脑海中(注意，我说过我想不到，并不是说它们不存在)。我甚至敢说，只要你能装入类并调用它的方法，而不会导致JVM崩溃，这是相当安全的。

有没有更简单的方法(帮助器方法)？

我不这样认为。Javassist在修改字节码方面对你有很大的帮助，但这是在你使用高级API的时候(比如，编写java代码并注入代码，或者移动/复制CtMethods、Ctclasses等)。当您使用必须处理所有字节码的低级API时，您基本上只能靠自己了。

我知道这可能不是你想要的答案，但我希望我已经对这个主题有了一些启发。