Class Transformation，从Core API的角度来说（第二个层次），我们介绍了asm.jar当中的ClassReader和Type两个类；同时，从应用的角度来说（第一个层次），我们也介绍了Class Transformation的原理和示例。

asm学习层次

Class Transformation的原理

在Class Transformation的过程中，我们主要使用到了ClassReader、ClassVisitor和ClassWriter三个类；其中ClassReader类负责“读”Class，ClassWriter负责“写”Class，而ClassVisitor则负责进行“转换”（Transformation）。

ClassVisitor传递示意图

在Java ASM当中，Class Transformation的本质就是利用了“中间人公（攻）鸡（击）”的方式来实现对已有的Class文件进行修改或转换。

中间人攻击

详细的来说，我们自己定义的ClassVisitor类就是一个“中间人”，那么这个“中间人”可以做什么呢？可以做三种类型的事情：

• 对“原有的信息”进行篡改，就可以实现“修改”的效果。对应到ASM代码层面，就是对ClassVisitor.visitXxx()和MethodVisitor.visitXxx()的参数值进行修改。
• 对“原有的信息”进行扔掉，就可以实现“删除”的效果。对应到ASM代码层面，将原本的FieldVisitor和MethodVisitor对象实例替换成null值，或者对原本的一些ClassVisitor.visitXxx()和MethodVisitor.visitXxx()方法不去调用了。
• 伪造一条“新的信息”，就可以实现“添加”的效果。对应到ASM代码层面，就是在原来的基础上，添加一些对于ClassVisitor.visitXxx()和MethodVisitor.visitXxx()方法的调用。

ASM能够做哪些转换操作

在类层面所做的修改，主要是通过ClassVisitor类来完成。我们将类层面可以修改的信息，分成以下三个方面：

• 类自身信息：修改当前类、父类、接口的信息，通过ClassVisitor.visit()方法实现。
• 字段：添加一个新的字段、删除已有的字段，通过ClassVisitor.visitField()方法实现。
• 方法：添加一个新的方法、删除已有的方法，通过ClassVisitor.visitMethod()方法实现。

public class HelloWorld extends Object implements Cloneable {
    public int intValue;
    public String strValue;

    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int sub(int a, int b) {
        return a - b;
    }

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

为了让大家更明确的知道需要修改哪一个visitXxx()方法的参数，我们做了如下总结：

• ClassVisitor.visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces)
• version: 修改当前Class版本的信息
• access: 修改当前类的访问标识（access flag）信息。
• name: 修改当前类的名字。
• signature: 修改当前类的泛型信息。
• superName: 修改父类。
• interfaces: 修改接口信息。

ClassVisitor.visitField(int access, String name, String descriptor, String - signature, Object value)

• access: 修改当前字段的访问标识（access flag）信息。
• name: 修改当前字段的名字。
• descriptor: 修改当前字段的描述符。
• signature: 修改当前字段的泛型信息。
• value: 修改当前字段的常量值。

ClassVisitor.visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions)

• access: 修改当前方法的访问标识（access flag）信息。
• name: 修改当前方法的名字。
• descriptor: 修改当前方法的描述符。
• signature: 修改当前方法的泛型信息。
• exceptions: 修改当前方法可以招出的异常信息。

再有，如何删除一个字段或者方法呢？其实很简单，我们只要让中间的某一个ClassVisitor在遇到该字段或方法时，不向后传递就可以了。在具体的代码实现上，我们只要让visitField()或visitMethod()方法返回一个null值就可以了。

最后，如何添加一个字段或方法呢？我们只要让中间的某一个ClassVisitor向后多传递一个字段和方法就可以了。在具体的代码实现上，我们是在visitEnd()方法完成对字段或方法的添加，而不是在visitField()或visitMethod()当中添加。因为我们要避免“一个类里有重复的字段和方法出现”，在visitField()或visitMethod()方法中，我们要判断该字段或方法是否已经存在；如果该字段或方法不存在，那我们就在visitEnd()方法进行添加；如果该字段或方法存在，那么我们就不需要在visitEnd()方法中添加了。

方法体层面的修改

在方法体层面所做的修改，主要是通过MethodVisitor类来完成。

在方法体层面的修改，更准确的地说，就是对方法体内包含的Instruction进行修改。就像数据库的操作“增删改查”一样，我们也可以对Instruction进行添加、删除、修改和查找。

为了让大家更直观的理解，我们假设有如下代码：

public class HelloWorld {
    public int test(String name, int age) {
        int hashCode = name.hashCode();
        hashCode = hashCode + age * 31;
        return hashCode;
    }
}

其中，test()方法的方法体包含的Instruction内容如下：

public test(Ljava/lang/String;I)I
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/String.hashCode ()I
    ISTORE 3
    ILOAD 3
    ILOAD 2
    BIPUSH 31
    IMUL
    IADD
    ISTORE 3
    ILOAD 3
    IRETURN
    MAXSTACK = 3
    MAXLOCALS = 4

有的时候，我们想实现某个功能，但是感觉无从下手。这个时候，我们需要解决两个问题。第一个问题，就是要明确需要修改什么？第二个问题，就是“定位”方法，也就是要使用哪个方法进行修改。我们可以结合这两个问题，和下面的示例应用来理解。

• 添加
  • 在“方法进入”时和“方法退出”时，
    • 打印方法参数和返回值
    • 方法计时
• 删除
  • 移除NOP
  • 移除打印语句、加零、字段赋值
  • 清空方法体
• 修改
  • 替换方法调用（静态方法和非静态方法）
• 查找
  • 当前方法调用了哪些方法
  • 当前方法被哪些方法所调用

由于MethodVisitor类里定义了很多的visitXxxInsn()方法，我们就不详细介绍了。但是，大家可以的看一下 asm4-guide.pdf的一段描述：

Methods can be transformed, i.e. by using a method adapter that forwards the method calls it receives with some modifications:

• changing arguments can be used to change individual instructions,
• not forwarding a received call removes an instruction,
• and inserting calls between the received ones adds new instructions.

需要要注意一点：无论是添加instruction，还是删除instruction，还是要替换instruction，都要保持operand stack修改前和修改后是一致的。

小结

本文内容总结如下：

• 第一点，希望大家可以理解Class Transformation的原理。
• 第二点，在Class Transformation中，ASM究竟能够帮助我们修改哪些信息。