摘要：什么是字節碼程序通過編譯之后生成文件就是字節碼集合正是有這樣一種中間碼字節碼，使得等函數語言只用實現一個編譯器即可運行在上。

java程序通過javac編譯之后生成文件.class就是字節碼集合,正是有這樣一種中間碼(字節碼)，使得scala/groovy/clojure等函數語言只用實現一個編譯器即可運行在JVM上。
看看一段簡單代碼。

    public long getExclusiveTime() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.printf("exclusive code");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        return endTime - startTime;
    }
    public class com.blueware.agent.StartAgent {

編譯后通過命令(javap -c com.blueware.agent.StartAgent)查看,具體含義請參考oracle

    public com.blueware.agent.StartAgent();
        Code:
           0: aload_0
           1: invokespecial #1  // Method java/lang/Object."":()V
           4: return
    
      public long getExclusiveTime();
        Code:
           0: invokestatic  #2                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
           3: lstore_1
           4: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
           7: ldc           #4                  // String exclusive code
           9: iconst_0
          10: anewarray     #5                  // class java/lang/Object
          13: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.printf:(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/io/PrintStream;
          16: pop
          17: invokestatic  #2                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
          20: lstore_3
          21: lload_3
          22: lload_1
          23: lsub
          24: lreturn
    }

能了解技術背后的原理，更容易寫出高質量代碼；

字節碼設計非常優秀，發展十幾年只僅僅刪除和增加幾個指令，學懂之后長期受益高，如果懂字節碼再學習scala/groovy/clojure會容易很多；

開發框架、監控系統、中間件、語言字節碼技術都是必殺技；

操作字節碼框架有很多，具體可以參考博文，下面對比ASM/Javassist

指的是可以用獨立于應用程序之外的代理(agent)程序,agent程序通過增強字節碼動態修改或者新增類，利用這樣特性可以設計出更通用的監控、框架、中間件程序，在JVM啟動參數加–javaagent:agent_jar_path/agent.jar即可運行(在JDK5及其后續版本才可以)，更多關于Instrumentation知識請參考博文

直接在代碼開始和結束出打印當前時間，相減即可得到;

實現一個動態代理，或者借助Spring/AspectJ等框架;

上面兩種實現方式都需要修改代碼或者配置文件，下面我要介紹方式不僅不需要修改代碼，而且效率高;

1.StartAgent類必須提供premain方法，代碼如下:

    public class StartAgent {
        //代理程序入口函數
        public static void premain(String args, Instrumentation inst) {
            System.out.println("agent begin");
            //添加字節碼轉換器
            inst.addTransformer(new PrintTimeTransformer());
            System.out.println("agent end");
        }
    }

2.PrintTimeTransformer實現一個轉換器，代碼如下:

        //字節碼轉化器類
    public class PrintTimeTransformer implements ClassFileTransformer {
    
        //實現字節碼轉化接口，一個小技巧建議實現接口方法時寫@Override，方便重構
        //loader:定義要轉換的類加載器，如果是引導加載器，則為 null(在這個小demo暫時還用不到)
        //className:完全限定類內部形式的類名稱和中定義的接口名稱，例如"java.lang.instrument.ClassFileTransformer"
        //classBeingRedefined:如果是被重定義或重轉換觸發，則為重定義或重轉換的類；如果是類加載，則為 null
        //protectionDomain:要定義或重定義的類的保護域
        //classfileBuffer:類文件格式的輸入字節緩沖區（不得修改）
        //一個格式良好的類文件緩沖區（轉換的結果），如果未執行轉換,則返回 null。
        @Override public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
                throws IllegalClassFormatException {
            //簡化測試demo，直接寫待修改的類(com/blueware/agent/TestTime)
            if (className != null && className.equals("com/blueware/agent/TestTime")) {
                //讀取類的字節碼流
                ClassReader reader = new ClassReader(classfileBuffer);
                //創建操作字節流值對象，ClassWriter.COMPUTE_MAXS:表示自動計算棧大小
                ClassWriter writer = new ClassWriter(reader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
                //接受一個ClassVisitor子類進行字節碼修改
                reader.accept(new TimeClassVisitor(writer, className), 8);
                //返回修改后的字節碼流
                return writer.toByteArray();
            }
            return null;
        }
    }

3.TimeClassVisitor類訪問器，實現字節碼修改，代碼如下:

        //定義掃描待修改class的visitor，visitor就是訪問者模式
    public class TimeClassVisitor extends ClassVisitor {
        private String className;
    
        public TimeClassVisitor(ClassVisitor cv, String className) {
            super(Opcodes.ASM5, cv);
            this.className = className;
        }
    
        //掃描到每個方法都會進入，參數詳情下一篇博文詳細分析
        @Override public MethodVisitor visitMethod(int access, final String name, final String desc, String signature, String[] exceptions) {
            MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
            final String key = className + name + desc;
            //過來待修改類的構造函數
            if (!name.equals("") && mv != null) {
                mv = new AdviceAdapter(Opcodes.ASM5, mv, access, name, desc) {
                    //方法進入時獲取開始時間
                    @Override public void onMethodEnter() {
                        //相當于com.blueware.agent.TimeUtil.setStartTime("key");
                        this.visitLdcInsn(key);
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "setStartTime", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                    }
    
                    //方法退出時獲取結束時間并計算執行時間
                    @Override public void onMethodExit(int opcode) {
                        //相當于com.blueware.agent.TimeUtil.setEndTime("key");
                        this.visitLdcInsn(key);
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "setEndTime", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                        //向棧中壓入類名稱
                        this.visitLdcInsn(className);
                        //向棧中壓入方法名
                        this.visitLdcInsn(name);
                        //向棧中壓入方法描述
                        this.visitLdcInsn(desc);
                        //相當于com.blueware.agent.TimeUtil.getExclusiveTime("com/blueware/agent/TestTime","testTime");
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "getExclusiveTime", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)J", false);
                    }
                };
            }
            return mv;
        }
    }

4.TimeClassVisitor記錄時間幫助類，代碼如下:

  public class TimeUtil {
        private static Map startTimes = new HashMap();
        private static Map endTimes   = new HashMap();
    
        private TimeUtil() {
        }
    
        public static long getStartTime(String key) {
            return startTimes.get(key);
        }
    
        public static void setStartTime(String key) {
            startTimes.put(key, System.currentTimeMillis());
        }
    
        public static long getEndTime(String key) {
            return endTimes.get(key);
        }
    
        public static void setEndTime(String key) {
            endTimes.put(key, System.currentTimeMillis());
        }
    
        public static long getExclusiveTime(String className, String methodName, String methodDesc) {
            String key = className + methodName + methodDesc;
            long exclusive = getEndTime(key) - getStartTime(key);
            System.out.println(className.replace("/", ".") + "." + methodName + " exclusive:" + exclusive);
            return exclusive;
        }
    }

上面的代碼難免有bug，如果你發現代碼寫的有問題，請你幫忙指出，讓我們一起進步，讓代碼變的更漂亮和健壯;

順便打點廣告，如果看后對字節碼技術感興趣，歡迎加入我們oneapm，一起做點有意思事情，可直接聯系我;

完整代碼請訪問github;

下一篇結合demo再深入研究ClassVisitor

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本文轉自 OneAPM 官方博客