在不重新编译的情况下直接修改Java Class文件中的内容
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Java
程序实际上执行的是Java
文件编译后的Class
文件,这是任何一个Java
开发人员都了解的基本知识。
若Java
程序执行的结果不符合要求,通常的解决方法是先修改Java
文件,重新编译成Class
文件后再次执行。但有时候我们不能直接修改Java
文件(如只有包含class
文件的jar
包),此时我们就只能直接修改Class
文件,本文将展示在基于不同的需求通过可视化工具和Javassist
库来直接对Class
文件进行修改的方法。
注:由于直接修改class
文件会涉及到class
文件结构的相关知识,所以利用此种方式时最好对class
文件结构有一定的了解
修改Class文件中的变量
下面的代码为一个典型的输出Hello World
的Java
小程序
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在cmd命令行中运行该程序的结果如下
若想将运行结果从Hello Java World
修改为Hello Golang China
,除了通过修改源代码重新编译运行这个方法之外我们还可以利用工具直接修改原有的class
文件来实现。
首先从 JBE下载 JBE(Java Bytecode Editor),JBE是一个用于浏览和修改Java Class文件的开源软件,在其官网上可以看到如下图所示的说明信息
下载完该软件后,在该软件中打开我们要修改的Class
文件
首先我们需要将静态变量language
的值从Java
修改为Golang
, 由于language
是一个静态变量,故我们需要在class
文件的clinit
方法中找到该变量并修改其值。如下图所示,展开clinit
并切换到Code Editor
页,可以看到language
的值为Java
,在Code Editor
部分将Java
修改为Golang
然后点击Save method
即可完成静态变量值的修改。
接着展开sayHello
方法,同样切换到Code Editor页
,将World
修改为China
后点击Save method
,至此整个修改操作完成。
在命令行中重新执行该程序,输出结果为Hello Golang China
,符合我们的要求。
修改Class文件中的方法
对于较为简单的修改需求我们可以利用JBE等工具来直接修改,若要对class
文件进行较为复杂的修改,如增加新方法,修改已有方法的实现逻辑等,对于此种需求虽然也可以用JBE实现目的,但工作量很大,容易出错,此时JBE已经不太适合使用,需要寻找其它更快捷的方法。
由于Java
文件后生成的class
文件是一个包含Java
字节码的二进制文件,程序最终执行的就是二进制文件中的字节码,我们的需求可以归纳为如何修改Java
字节码文件。前一部分通过JBE来修改class
文件只不过是将这个过程进行了图形化封装,我们需要找到更底层的实现方法来适应我们的需求。
此时Javassist闪亮登场!在Javassit
官网关于其的第一句介绍为Javassist (Java Programming Assistant) makes Java bytecode manipulation simple. It is a class library for editing bytecodes in Java 。Javassist
天生就是为修改Java
字节码而来的,它提供了源代码和字节码两种级别的API接口,为了实现的简便性,本文主要介绍利用源代码API来修改class
文件。
下面的代码为一个计算两个整数相加的程序
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正常情况下,其输出结果如下
若我们想将addNumber
的返回结果从两个数之和变为两个数立方后求和,则可以利用Javassist
提供的API通过Java程序来直接修改class
文件。关于如何使用Javassist
请直接参看相应的 入门教程,本文不再详细说明,利用Javassist
修改 addNumber
的Java
代码如下:
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运行该代码后重新执行后的结果如下,从图中可以看出运行结果符合预期
关于UpdateMethod
工具类有如下几点说明:
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如果要修改的
class
文件中引入了其它类,需要调用ClassPool
中的importPackage
方法引入该类,否则程序会报错 -
修改完后,一定要调用
CtClass
中的writeFile
方法覆盖原有的class
文件,否则修改不生效 -
在修改方法的过程中若要引用方法参数,不能在修改程序代码中直接写该参数,否则程序会抛出
javassist.CannotCompileException: [source error] no such field:
异常。在本例中addNumber
的两个参数分别为a和b,在修改时不能写成cMethod.setBody("{ return a*a*a+b*b*b; }")
需要修改为cMethod.setBody("{ return $1*$1*$1+$2*$2*$2; }")
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在Javassist的 Introspection and customization部分有如下一段话
The parameters passed to the target method are accessible with $1, $2, … instead of the original parameter names. $1 represents the first parameter, $2 represents the second parameter, and so on. The types of those variables are identical to the parameter types. $0 is equivalent to this. If the method is static, $0 is not available.
从中可知,方法中的参数从$1
开始,若该方法为非static
方法,可以用$0
来表示该方法实例自身,若该方法为static
方法,则 $0
不可用
在Class文件中增加方法
Javassist
不仅可以修改已有的方法,还可以给class
文件增加新的方法。仍以前面的 Test1 Java
代码中为例,现要求增加一个名为showParameter
的方法并在addNumber
方法中调用,其主要功能是输出addNumber
中传入的参数。利用Javassist
修改class
文件实现该功能的代码如下
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运行该代码后重新执行Test1后的结果如下,从图中可以看出运行结果符合预期
从上述代码可以看出,利用Javassist
增加方法比修改方法更简单,先将要新增的方法内容赋值到字符串,然后分别调用相关类的make
和 addMethod
方法即可。
后记
利用JBE或Javassist
虽然可以实现直接修改class
文件的内容,但毕竟属于不正规的做法,可能会导致后续版本不一致等问题,在条件允许的情况下还是要尽量通过修改Java
文件然后重新编译的方式来实现目的。
文章作者 飞狐
上次更新 2017-08-12