java - 使用Javassist生成Invokedynamic

Question

我认为我正在尝试做一些相对简单的事情。以下面的Java字节码为方法doSomething(int):

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

该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，仅出于纯粹出于好奇的理由，我想知道它是如何工作的。这里有一些问题:

1)是否正确:我不能重用javassist 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，并且我不能用Java语法编写invokedynamic？

2)对invokestatic的参数的处理方式与invokevirtual或invokestatic的参数一样，对吗？我的意思是，您将参数放在invokedynamic之前的堆栈中，就像您对invokevirtual那样进行处理一样？

3)是否有使用Javassist创建invokedynamic字节码的示例代码(或者您可以提出一些示例代码)？

到目前为止，这是我所知道的:您可以创建一个具有方法addInvokedynamic()的Bytecode对象。但这需要BootstrapMethodsAttribute中的BootstrapMethod索引。 BootstrapMethod依次需要常量池中需要处理方法引用的方法句柄信息的索引，依此类推。因此，基本上，您必须自己管理整个常量池条目。可以，但是我担心我做得不好，以后会介绍一些奇怪的问题。有没有更简单的方法可以做到这一点(一种辅助方法)？我的代码大致如下所示(我并没有真正“重写”上面的invokestatic，而是:

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。抱歉，如果我的回答有点长，但是我已尽我所能为您提供尽可能多的有用信息，以帮助您和其他人。

问题1

以下是正确的:我不能重用javassist的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，并且我无法用Java语法编写invokedynamic？

你是对的。

CtMethod.insertAt()仅适用于Java代码，而不适用于字节码操作码。
另一方面， CtMethod.instrument()允许您处理字节码，甚至可以使用ExprEditor和CodeConverter以非常有限的方式对其进行修改。但是正如我说的那样，它们允许您更改的内容非常有限，并且您试图实现两个修饰符都无法帮助您。

问题2

对invokestatic的参数的处理方式与invokevirtual或invokestatic的参数一样，对吗？我的意思是，您将参数放在invokedynamic之前的堆栈上，就像您要为invokevirtual进行处理一样吗？

我不知道我是否完全理解您在这里真正要问的内容(您在第一句话中反复调用了static)。我认为您要问的是-如果我错了，请纠正我-是，invokedynamic中的参数是否以与invokevirtual和invokestatic中相同的方式处理。使您能够简单地将invokevirtual和invokestatic切换为invokedynamic。我认为是在回答这个问题时...

首先要注意的是，在处理堆栈时，invokevirtual和invokestatic本身是不同的。 Invokevirtual除了将所需的参数压入堆栈之外(如invokestatic一样)，还会压入对象引用，以便可以链接方法调用。

SideNote

您可能已经知道这一点，但是我添加了这些附加信息，以防其他人陷入此问题，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，当对对象实例进行方法调用时，将使用invokedynamic操作码。由于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将其链接。

当对操作码的工作方式有疑问时，我的建议是检查 JVM instruction set中有关 JVM specification的章节(链接是针对JVM 7的，当前版本是JVM 7)。

我刚刚检查了我们在这里讨论的3个操作码。

两种操作码 invokestatic和 invokedynamic具有相同的操作数堆栈定义:

..., [arg1, [arg2 ...]] →

...

如前所述， invokevirtual具有不同的操作数堆栈定义，即:

..., objectref, [arg1, [arg2 ...]] →

...

我在这里的第一个假设(并且我必须警告您，我还没有深入研究invokedynamic操作码)是您不能像使用invokestatic那样简单地将invokevirtual更改为invokedynamic。我之所以这样说，是因为invokedynamic不期望堆栈中有任何对象引用。

为了更好地理解这种情况，我的建议是使用 java.lang.invoke包以Java编写示例，这将允许您创建使用invokedynamic操作码的Java字节码。并在编译完类之后，使用命令 javap -l -c -v -p检查生成的字节码。

问题3

是否有使用Javassist创建invokedynamic字节码的示例代码(或者您可以提出一些示例代码)？

不是我知道的。我也用谷歌搜索了一下(您可能也已经搜索过)，但是我什么也没找到。我认为您发布的内容将给出javassist的第一个代码示例:)

更多注意事项

因此，基本上，您必须自己管理整个常量池条目。可以，但是我担心我做得不好，以后会介绍一些奇怪的问题

只要您使用 ConstPool类管理常量池，javassist就会为您处理所有事情而不会产生问题。

此外，如果创建损坏的内容池，最经常(最有可能总是发生)的情况是，一旦尝试加载类或调用修改的方法，就会出现ClassFormatException错误。我要说的是，这种情况要么有效，要么无效。

我无法想到这样的情况:当您不怎么期望时，可能会隐藏某种奇怪的错误，等待那令人讨厌的时刻困扰着您(注意，我说我不会想到，这并不意味着他们不会存在)。我什至会冒风险地说，只要您可以加载该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可以做到这一点(一种辅助方法)？

我不这么认为。 Javassist在字节码修改方面为您提供了很多帮助，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，您几乎是一个人。

我知道您所寻找的可能不是一个答案，但我希望我对这个问题有所了解。