如何替换Instruction
有的时候，我们想替换掉某一条instruction，那应该如何实现呢？其实，实现起来也很简单，就是先找到该instruction，然后在同样的位置替换成另一个instruction就可以了。
修改方法体流程示意图
同样，我们也要注意：在替换instruction的过程当中，operand stack在修改前和修改后是一致的。
在方法当中，替换Instruction，有什么样的使用场景呢？比如说，第三方提供的jar包当中，可能在某一个.class文件当中调用了一个方法。这个方法，从某种程度上来说，你可能对它“不满意”。假如说，这个方法是一个验证逻辑的方法，你想替换成自己的验证逻辑，又或者说，它实现的功能比较简单，你想替换成功能更完善的方法，就可以把这个方法对应的Instruction替换掉。
示例：替换方法调用
预期目标
假如有一个HelloWorld类，代码如下：
public class HelloWorld {
public void test(int a, int b) {
int c = Math.max(a, b);
System.out.println(c);
}
}
其中，test()方法对应的指令如下：
$ javap -c sample.HelloWorld
Compiled from "HelloWorld.java"
public class sample.HelloWorld {
...
public void test(int, int);
Code:
0: iload_1
1: iload_2
2: invokestatic #2 // Method java/lang/Math.max:(II)I
5: istore_3
6: getstatic #3 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
9: iload_3
10: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
13: return
}
我们想实现的预期目标有两个：
- 第一个，就是将静态方法Math.max()方法替换掉。
- 第二个，就是将非静态方法PrintStream.println()方法替换掉。
编码实现
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import static org.objectweb.asm.Opcodes.ACC_ABSTRACT;
import static org.objectweb.asm.Opcodes.ACC_NATIVE;
public class MethodReplaceInvokeVisitor extends ClassVisitor {
private final String oldOwner;
private final String oldMethodName;
private final String oldMethodDesc;
private final int newOpcode;
private final String newOwner;
private final String newMethodName;
private final String newMethodDesc;
public MethodReplaceInvokeVisitor(int api, ClassVisitor classVisitor,
String oldOwner, String oldMethodName, String oldMethodDesc,
int newOpcode, String newOwner, String newMethodName, String newMethodDesc) {
super(api, classVisitor);
this.oldOwner = oldOwner;
this.oldMethodName = oldMethodName;
this.oldMethodDesc = oldMethodDesc;
this.newOpcode = newOpcode;
this.newOwner = newOwner;
this.newMethodName = newMethodName;
this.newMethodDesc = newMethodDesc;
}
@Override
public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
if (mv != null && !"<init>".equals(name) && !"<clinit>".equals(name)) {
boolean isAbstractMethod = (access & ACC_ABSTRACT) != 0;
boolean isNativeMethod = (access & ACC_NATIVE) != 0;
if (!isAbstractMethod && !isNativeMethod) {
mv = new MethodReplaceInvokeAdapter(api, mv);
}
}
return mv;
}
private class MethodReplaceInvokeAdapter extends MethodVisitor {
public MethodReplaceInvokeAdapter(int api, MethodVisitor methodVisitor) {
super(api, methodVisitor);
}
@Override
public void visitMethodInsn(int opcode, String owner, String name, String descriptor, boolean isInterface) {
if (oldOwner.equals(owner) && oldMethodName.equals(name) && oldMethodDesc.equals(descriptor)) {
// 注意，最后一个参数是false，会不会太武断呢？
super.visitMethodInsn(newOpcode, newOwner, newMethodName, newMethodDesc, false);
}
else {
super.visitMethodInsn(opcode, owner, name, descriptor, isInterface);
}
}
}
}
在MethodReplaceInvokeAdapter类当中，visitMethodInsn()方法有这么一行代码：
// 注意，最后一个参数是false，会不会太武断呢？
super.visitMethodInsn(newOpcode, newOwner, newMethodName, newMethodDesc, false);
在visitMethodInsn()方法中，最后一个参数是boolean isInterface，它可以取值为true，也可以取值为false。如果它的值为true，表示调用的方法是一个接口里的方法；如果它的值为false，则表示调用的方法是类里面的方法。换句话说，这个boolean isInterface参数，本来可以有两个可选值，即true或false；但是，我们直接提供一个固定值false，完成没有考虑true的情况，这么做是不是太过武断了呢？
之所以要这么做，是因为一般情况下，替换后的方法是“自己写的某一个方法”，那么对于“这个方法”，我们有很大的“自主权”，可以把它放到一个接口里，也可以放在一个类里，可以把它写成一个non-static方法，也可以写成一个static方法。这样，我们完全可以把“这个方法”写成一个在类里的static方法。
进行转换
- 替换static方法
在替换static方法的时候，要保证一点：替换方法前，和替换方法后，要保持“方法接收的参数”和“方法的返回类型”是一致的。
import lsieun.utils.FileUtils;
import org.objectweb.asm.*;
public class HelloWorldTransformCore {
public static void main(String[] args) {
String relative_path = "sample/HelloWorld.class";
String filepath = FileUtils.getFilePath(relative_path);
byte[] bytes1 = FileUtils.readBytes(filepath);
//（1）构建ClassReader
ClassReader cr = new ClassReader(bytes1);
//（2）构建ClassWriter
ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
//（3）串连ClassVisitor
int api = Opcodes.ASM9;
ClassVisitor cv = new MethodReplaceInvokeVisitor(api, cw,
"java/lang/Math", "max", "(II)I",
Opcodes.INVOKESTATIC, "java/lang/Math", "min", "(II)I");
//（4）结合ClassReader和ClassVisitor
int parsingOptions = ClassReader.SKIP_DEBUG | ClassReader.SKIP_FRAMES;
cr.accept(cv, parsingOptions);
//（5）生成byte[]
byte[] bytes2 = cw.toByteArray();
FileUtils.writeBytes(filepath, bytes2);
}
}
- 替换non-static方法
对于non-static方法来说，它有一个隐藏的this变量。我们在替换non-static方法的时候，要把this变量给“消耗”掉。
public class ParameterUtils {
public static void output(PrintStream printStream, int val) {
printStream.println("ParameterUtils: " + val);
}
}
import lsieun.utils.FileUtils;
import org.objectweb.asm.*;
public class HelloWorldTransformCore {
public static void main(String[] args) {
String relative_path = "sample/HelloWorld.class";
String filepath = FileUtils.getFilePath(relative_path);
byte[] bytes1 = FileUtils.readBytes(filepath);
//（1）构建ClassReader
ClassReader cr = new ClassReader(bytes1);
//（2）构建ClassWriter
ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
//（3）串连ClassVisitor
int api = Opcodes.ASM9;
ClassVisitor cv = new MethodReplaceInvokeVisitor(api, cw,
"java/io/PrintStream", "println", "(I)V",
Opcodes.INVOKESTATIC, "sample/ParameterUtils", "output", "(Ljava/io/PrintStream;I)V");
//（4）结合ClassReader和ClassVisitor
int parsingOptions = ClassReader.SKIP_DEBUG | ClassReader.SKIP_FRAMES;
cr.accept(cv, parsingOptions);
//（5）生成byte[]
byte[] bytes2 = cw.toByteArray();
FileUtils.writeBytes(filepath, bytes2);
}
}
验证结果
public class HelloWorldRun {
public static void main(String[] args) throws Exception {
HelloWorld instance = new HelloWorld();
instance.test(10, 20);
}
}
小结
本文主要对替换Instruction进行了介绍，内容总结如下：
- 第一点，替换Instruction，实现思路是，先找到该instruction，然后在同样的位置替换成另一个instruction就可以了。
- 第二点，替换Instruction，要注意的地方是，保持operand stack在修改前和修改后是一致的。对于static方法和non-static方法，我们需要考虑是否要处理this变量。
其实，按照相同的思路，我们也可以将“对于字段的调用”替换成“对于方法的调用”。
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