如何使用ASM转换字节码以初始化静态块中的原始常量？

Question

我需要使用ASM转换Java字节码以初始化类中public static final块内的static {...}字段。例如：

输入：

public static final int CONSTANT = 10;

输出：

public static final int CONSTANT;

static {
    CONSTANT = 10;
}

我需要这种转换，因为编译器将原始常量替换为字节码中的实际值，因此它们的用法变得不可追踪。此转换允许跟踪常量的使用。

Answer 1

对于这种转换，您可以使用常规的ClassReader→ClassVisitor（变压器）→ClassWriter链。有三个基本步骤：

• 覆盖visitField以跟踪具有恒定值的所有字段，并在不使用常量的情况下调用超级访问方法，即使用null来保留字段声明，但删除恒定值。

• 重写visitMethod以注意是否已经存在类初始化程序（<clinit>方法）。如果是这样，则返回一个特殊的MethodVisitor，它将在代码的开头注入字段初始化并清除映射，以便第三步成为空操作。

• 如果存在常量字段且不存在现有的类初始化器，则覆盖visitEnd以创建一个类初始化器。新创建的类初始化程序必须执行相同的字段分配，因此值得在injectFieldInit方法中使用通用代码。然后，我们只需要附加必需的RETURN指令，就不必为已经存在的初始化程序添加指令。

此代码使用数组作为映射键，在这里没有问题，因为每个字段都是不同的，因此数组不具有基于equals方法的内容这一事实是不相关的。我们可以使用List<Map.Entry<…>>或专用元素类型的列表来保存所有必要的值，其结果与代码不进行查找而是只对发现的字段进行一次迭代是相同的。

public static byte[] transform(byte[] classFile) {
    ClassReader cr = new ClassReader(classFile);
    ClassWriter cw = new ClassWriter(cr, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
    ClassVisitor trans = new ClassVisitor(Opcodes.ASM5, cw) {
        private String currClassName;
        private Map<String[],Object> constants = new HashMap<>();
        @Override public void visit(int version, int acc, String name,
                                    String sig, String superName, String[] ifs) {
            currClassName = name;
            super.visit(version, acc, name, sig, superName, ifs);
        }
        @Override public FieldVisitor visitField(int acc, String name, String desc,
                                                 String sig, Object value) {
            if(value != null && (acc & Opcodes.ACC_STATIC) != 0)
                constants.put(new String[]{currClassName, name, desc}, value);
            return super.visitField(acc, name, desc, sig, null);
        }
        @Override public MethodVisitor visitMethod(int acc, String name, String desc,
                                                   String sig, String[] ex) {
            MethodVisitor mv = super.visitMethod(acc, name, desc, sig, ex);
            if(name.equals("<clinit>")) {
                mv = new MethodVisitor(Opcodes.ASM5, mv) {
                    @Override public void visitCode() {
                        super.visitCode();
                        injectFieldInit(this, constants);
                        constants.clear();
                    }
                };
            }
            return mv;
        }
        @Override public void visitEnd() {
            if(!constants.isEmpty()) {
                MethodVisitor mv = super.visitMethod(
                    Opcodes.ACC_STATIC, "<clinit>", "()V", null, null);
                mv.visitCode();
                injectFieldInit(mv, constants);
                mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
                mv.visitMaxs(-1, -1);
                mv.visitEnd();
            }
            super.visitEnd();
        }
    };
    cr.accept(trans, 0);
    return cw.toByteArray();
}
static void injectFieldInit(MethodVisitor target, Map<String[], Object> constants) {
    for(Map.Entry<String[],Object> e: constants.entrySet()) {
        target.visitLdcInsn(e.getValue());
        String[] field = e.getKey();
        target.visitFieldInsn(Opcodes.PUTSTATIC, field[0], field[1], field[2]);
    }
}