使用 Javassist 生成 Invokedynamic

Question

我正在尝试做一些相对简单的事情，我想。以 doSomething(int) 方法的以下 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助手。

我现在想要做的是使用 Javassist 将 invokestatic 替换为 invokedynamic。我知道如何使用 ASM 做到这一点，因此只是出于纯粹的好奇心假设我想知道它是如何工作的。以下是我的一些问题：

1) 以下是否正确：我不能使用 javassist CtMethod.instrument() 或 CtMethod.insertAt() 方法，因为这些方法需要包含有效 Java 表达式的字符串，而我不能用 Java 语法编写调用动态？

2) invokestatic 的参数就像 invokevirtual 或 invokestatic 的参数一样处理，对吗？我的意思是，您在调用动态之前将参数放入堆栈，就像对 invokevirtual 所做的一样？

3）是否有使用Javassist创建invokedynamic字节码的示例代码（或者你能想出一些）吗？

这就是我目前所知道的：您可以创建一个具有 addInvokedynamic() 方法的 Bytecode 对象。但这需要 BootstrapMethodsAttribute 中 BootstrapMethod 的索引。BootstrapMethod 反过来需要常量池中方法句柄信息的索引，该索引需要方法引用等。所以基本上你必须自己管理整个常量池条目。没关系，但我担心我没有做对，以后会引入奇怪的问题。有没有更简单的方法来做到这一点（辅助方法左右）？我的代码大致看起来像这样（我并没有真正“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。如果我的回答有点长，我很抱歉，但我已尽力为您提供尽可能多（我认为是）有用的信息，以帮助您和其他遇到此问题的人。

问题 1

以下是否正确：我无法使用 javassist CtMethod.instrument() 或 CtMethod.insertAt() 方法，因为这些方法需要包含有效 Java 表达式的字符串，而我无法用 Java 语法编写调用动态？

你是对的。

CtMethod.insertAt()只能用于 Java 代码，不能用于字节码操作码。 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它。但是正如我所说，它们允许您更改的内容非常有限，并且对于您尝试实现的内容，这两个修饰符都无济于事。

问题2

invokestatic 的参数就像 invokevirtual 或 invokestatic 的参数一样处理，对吗？我的意思是，您在调用动态之前将参数放入堆栈，就像对 invokevirtual 所做的一样？

我不知道我是否完全理解你在这里真正要问的是什么（你在第一句话中重复了 invokestatic）。我想你问什么-纠正我，如果我错了-是，如果参数invokedynamic是相同的方式处理，因为他们在invokevirtual和invokestatic。使你能够简单地切换invokevirtual和invokestatic一个invokedynamic。我会假设它是在回答这个问题时......

你必须要小心，第一件事是，invokevirtual和invokestatic本身不同的处理栈时。Invokevirtual除了像invokestatic一样将所需的参数推入堆栈之外，它还推入对象引用，以便可以链接方法调用。

边注

您可能已经知道这一点，但我在这个问题上，以防别人的土地刚刚添加该附加信息，并想知道为什么invokestatic和invokevirtual手柄不同的堆栈。

• 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，当有对对象实例的方法调用时，会使用invokedynamic操作码。由于在编译时无法知道将方法调用链接到何处，因此只有在 JVM 知道正确的对象引用时才能在运行时链接它。

我有此疑惑，当在操作码是如何工作的建议是检查有关章节JVM指令集的JVM规范（链接是为JVM 7，写这在当前的版本）。

我刚刚这样做是为了检查我们在这里谈论的 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，它是：

..., objectref, [arg1, [arg2 ...]] ?

...

我的第一个假设这里（我必须警告你，我还不潜水那么多到invokedynamic操作码）是你无法改变invokevirtual为invokedynamic为你做它在这样一个简单的方法invokestatic。我这么说是因为invokedynamic不期望堆栈中的任何对象引用。

为了更好地理解这种情况，我的建议是用 Java 编写一个示例，使用java.lang.invoke包，这将允许您创建使用调用动态操作码的Java 字节码。在编译类之后，使用命令检查生成的字节码javap -l -c -v -p。

问题 3

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

不是我所知道的。我也用谷歌搜索了一下（你可能也已经这样做了），但我什么也没找到。我认为您的帖子将为 javassist 提供第一个代码示例:)

还有一些笔记

所以基本上你必须自己管理整个常量池条目。没关系，但我担心我做对了，以后会引入奇怪的问题

只要您使用ConstPool类来管理您的常量池，javassist 就会为您处理一切而不会产生问题。

此外，如果您创建了一个损坏的常量池，通常（最有可能总是）会发生的是，一旦您尝试加载类或调用修改后的方法，就会出现 ClassFormatException 错误。我会说这是它要么有效要么无效的情况之一。

我想不出这样的场景，当你不那么期待时，可能会隐藏某种奇怪的错误，等待那个讨厌的时刻困扰着你（注意我说我想不到，并不意味着他们没有存在）。我什至敢说，只要您可以加载类并调用它的方法而不会让 JVM 崩溃，就可以说是相当安全的。

有没有更简单的方法来做到这一点（辅助方法左右）？

我不这么认为。Javassist 在字节码修改方面对您有很大帮助，但是当您使用更高级别的 API 时（例如，编写 Java 代码并注入该代码或移动/复制 CtMethods、Ctclasses 等）。当您使用必须处理所有字节码的低级 API 时，您几乎是靠自己的。

我知道这可能不是您正在寻找的答案，但我希望我已经对这个主题有所了解。