摘要：最黑科技的玩法就是字節(jié)碼編程，也就是動態(tài)修改或是動態(tài)生成字節(jié)碼。使用字節(jié)碼編程可以玩出很多高級玩法，其中最高級的玩法是在程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行字節(jié)碼修改和代碼注入。

這個(gè)是我訂閱 陳皓老師在極客上的專欄《左耳聽風(fēng)》,我貼出來是為了自己以后方便學(xué)習(xí)和記憶，同時(shí)也分享給你們一起學(xué)習(xí)，當(dāng)然如果有興趣，可以去訂閱，為了避免廣告嫌疑，我這就不多說了！以下第一人稱是指陳皓老師。

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首先，Java 最黑科技的玩法就是字節(jié)碼編程，也就是動態(tài)修改或是動態(tài)生成 Java 字節(jié)碼。Java 的字節(jié)碼相當(dāng)于匯編，其中的一些細(xì)節(jié)你可以從下面的這幾個(gè)教程中學(xué)習(xí)。

Java Zone: Introduction to Java Bytecode ，這篇文章圖文并茂地向你講述了 Java 字節(jié)碼的一些細(xì)節(jié)，是一篇很不錯(cuò)的入門文章。

IBM DeveloperWorks: Java bytecode ，雖然這篇文章很老了，但是這篇文章是一篇非常好的講 Java 字節(jié)碼的文章。

Java Bytecode and JVMTI Examples，這是一些使用 JVM Tool Interface 操作字節(jié)碼的比較實(shí)用的例子。包括方法調(diào)用統(tǒng)計(jì)、靜態(tài)字節(jié)碼修改、Heap Taggin 和 Heap Walking。

當(dāng)然，一般來說，我們不使用 JVMTI 操作字節(jié)碼，而是用一些更好用的庫。這里有三個(gè)庫可以幫你比較容易地做這個(gè)事。

asmtools - 用于生產(chǎn)環(huán)境的 Java .class 文件開發(fā)工具。

Byte Buddy - 代碼生成庫：運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建 Class 文件而不需要編譯器幫助。

Jitescript - 和 BiteScript 類似的字節(jié)碼生成庫。

就我而言，我更喜歡 Byte Buddy，它在 2015 年還獲了 Oracle 的 “Duke’s Choice” 大獎，其中說 Byte Buddy 極大地發(fā)展了 Java 的技術(shù)。

使用字節(jié)碼編程可以玩出很多高級玩法，最高級的還是在 Java 程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行字節(jié)碼修改和代碼注入。聽起來是不是一些很黑客，也很黑科技的事？是的，這個(gè)方式使用 Java 這門靜態(tài)語言在運(yùn)行時(shí)可以進(jìn)行各種動態(tài)的代碼修改，而且可以進(jìn)行無侵入的編程。

比如， 我們不需要在代碼中埋點(diǎn)做統(tǒng)計(jì)或監(jiān)控，可以使用這種技術(shù)把我們的監(jiān)控代碼直接以字節(jié)碼的方式注入到別人的代碼中，從而實(shí)現(xiàn)對實(shí)際程序運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控。如果你看過我的《編程范式游記》，你就知道這種技術(shù)的威力了，其可以很魔法地把業(yè)務(wù)邏輯和代碼控制分離開來。

要做到這個(gè)事，你還需要學(xué)習(xí)一個(gè)叫 Java Agent 的技術(shù)。Java Agent 使用的是 “Java Instrumentation API”，其主要方法是實(shí)現(xiàn)一個(gè)叫 premain() 的方法（嗯，一個(gè)比 main() 函數(shù)還要超前執(zhí)行的 main 函數(shù)），然后把你的代碼編譯成一個(gè) jar 文件。

在 JVM 啟動時(shí)，使用這樣的命令行來引入你的 jar 文件：

java -javaagent:yourAwesomeAgent.jar -jar App.jar。更為詳細(xì)的文章你可以參看：“Java Code Geeks: Java Agents”，你還可以看一下這個(gè)示例項(xiàng)目：jvm-monitoring-agent 或是 EntryPointKR/Agent.java。如果想用 ByteBuddy 來玩，你可以看看這篇文章 “通過使用 Byte Buddy，便捷地創(chuàng)建 Java Agent”。如果你想學(xué)習(xí)如何用 Java Agent 做監(jiān)控，你可以看一下這個(gè)項(xiàng)目 Stage Monitor。

接下來講講 Java 底層知識中另一個(gè)非常重要的內(nèi)容——JVM。

說起 JVM，你有必要讀一下 JVM 的規(guī)格說明書，我在這里放一個(gè) Java 8 的， The Java Virtual Machine Specification Java SE 8 Edition 。對于規(guī)格說明書的閱讀，我認(rèn)為是系統(tǒng)了解 JVM 規(guī)范的最佳文檔，這個(gè)文檔可以讓你對于搞不清楚或是詭異的問題恍然大悟。關(guān)于中文翻譯，有人在 GitHub 上開了個(gè) Repo - “java-virtual-machine-specification”。

另外，也推薦一下 JVM Anatomy Park JVM 解剖公園，這是一個(gè)系列的文章，每篇文章都不長，但是都很精彩，帶你一點(diǎn)一點(diǎn)地把 JVM 中的一些技術(shù)解開。

學(xué)習(xí) Java 底層原理還有 Java 的內(nèi)存模型，官方文章是 JSR 133。還有馬里蘭大學(xué)的威廉·皮尤（William Pugh）教授收集的和 Java 內(nèi)存模型相關(guān)的文獻(xiàn) - The Java Memory Model ，你可以前往瀏覽。

對于內(nèi)存方面，道格·利（Doug Lea）有兩篇文章也是很有價(jià)值的。

The JSR-133 Cookbook for Compiler Writers，解釋了怎樣實(shí)現(xiàn) Java 內(nèi)存模型，特別是在考慮到多處理器（或多核）系統(tǒng)的情況下，多線程和讀寫屏障的實(shí)現(xiàn)。

Using JDK 9 Memory Order Modes，講了怎樣通過 VarHandle 來使用 plain、opaque、release/acquire 和 volatile 四種共享內(nèi)存的訪問模式，并剖析了底層的原理。

垃圾回收機(jī)制也是需要好好學(xué)習(xí)的，在這里推薦一本書 《The Garbage Collection Handbook》，在豆瓣上的得分居然是 9.9（當(dāng)然，評價(jià)人數(shù)不多）。這本書非常全面地介紹了垃圾收集的原理、設(shè)計(jì)和算法。但是這本書也是相當(dāng)難啃的。中文翻譯《垃圾回收算法手冊》翻譯得很一般，有人說翻譯得很爛。所以，如果可能，還是讀英文版的。如果你對從事垃圾回收相關(guān)的工作有興趣，那么你需要好好看一下這本書。

當(dāng)然，更多的人可能只需要知道怎么調(diào)優(yōu)垃圾回收， 那么推薦讀讀 Garbage Collection Tuning Guide ，它是 Hotspot Java 虛擬機(jī)的垃圾回收調(diào)優(yōu)指南，對你很有幫助。

Quick Tips for Fast Code on the JVM 也是一篇很不錯(cuò)的文章，里面有寫出更快的 Java 代碼的幾個(gè)小提示，值得一讀。

好了，總結(jié)一下今天學(xué)到的內(nèi)容。Java 最黑科技的玩法就是字節(jié)碼編程，也就是動態(tài)修改或是動態(tài)生成 Java 字節(jié)碼。Java 的字節(jié)碼相當(dāng)于匯編，學(xué)習(xí)其中的細(xì)節(jié)很有意思，為此我精心挑選了 3 篇文章，供你學(xué)習(xí)。我們一般不使用 JVMTI 操作字節(jié)碼，而是用一些更好用的庫，如 asmtools、Byte Buddy 和 BiteScript 等。使用字節(jié)碼編程可以玩出很多高級玩法，其中最高級的玩法是在 Java 程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行字節(jié)碼修改和代碼注入。同時(shí)，我介紹了 Java Agent 技術(shù)，幫助你更好地實(shí)現(xiàn)這種高級玩法。

JVM 也是學(xué)習(xí) Java 過程中非常重要的一部分內(nèi)容。我推薦閱讀一下 JVM 的規(guī)格說明書，我認(rèn)為，它是系統(tǒng)了解 JVM 規(guī)范的最佳文檔，可以讓你對于搞不清楚或是詭異的問題恍然大悟。同時(shí)推薦了 JVM Anatomy Park 系列文章，也非常值得一讀。

隨后介紹的是 Java 的內(nèi)存模型和垃圾回收機(jī)制，尤其給出了如何調(diào)優(yōu)垃圾回收方面的資料。這些內(nèi)容都很底層，但也都很重要。對于想成為高手的你來說，還是有必要花時(shí)間來啃一啃的。

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