Bytecode einer Klassendatei in Java anzeigen

1. Übersicht

Die Bytecode-Analyse ist unter Java-Entwicklern aus vielen Gründen üblich, z. B. beim Auffinden von Problemen mit Code, beim Erstellen von Codeprofilen und beim Suchen von Klassen mit bestimmten Anmerkungen.

In diesem Artikel werden Möglichkeiten zum Anzeigen des Bytecodes einer Klassendatei in Java untersucht.

2. Was ist der Bytecode?

Bytecode ist die Zwischendarstellung eines Java-Programms, mit der eine JVM ein Programm in Montageanweisungen auf Maschinenebene übersetzen kann.

Beim Kompilieren eines Java-Programms wird Bytecode in Form einer .class- Datei generiert . Diese .class- Datei enthält nicht ausführbare Anweisungen und basiert auf einer zu interpretierenden JVM.

3. Verwenden Sie Javap

Die Java-Befehlszeile enthält das Javap- Tool, das Informationen zu den Feldern, Konstruktoren und Methoden einer Klassendatei anzeigt.

Basierend auf den verwendeten Optionen kann eine Klasse zerlegt und die Anweisungen angezeigt werden, aus denen der Java-Bytecode besteht.

3.1. javap

Lassen Sie uns verwenden Sie den javap Befehl den Bytecode der meistverbreitete anzuzeigen Objektklasse:

$ javap java.lang.Object

Die Ausgabe des Befehls zeigt das Bare-Minimum-Konstrukt der Object- Klasse:

public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); public final native java.lang.Class getClass(); public native int hashCode(); public boolean equals(java.lang.Object); protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; public java.lang.String toString(); public final native void notify(); public final native void notifyAll(); public final native void wait(long) throws java.lang.InterruptedException; public final void wait(long, int) throws java.lang.InterruptedException; public final void wait() throws java.lang.InterruptedException; protected void finalize() throws java.lang.Throwable; static {}; }

Standardmäßig enthält die Bytecode-Ausgabe keine Felder / Methoden mit einem privaten Zugriffsmodifikator.

3.2. javap -p

Um alle Klassen und Mitglieder anzuzeigen, können wir das Argument -p verwenden :

public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); private static native void registerNatives(); public final native java.lang.Class getClass(); public native int hashCode(); public boolean equals(java.lang.Object); protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; // ... }

Hier können wir beobachten, dass eine private Methode registerNatives auch im Bytecode der Object- Klasse angezeigt wird .

3.3. javap -v

In ähnlicher Weise können wir das Argument -v verwenden , um ausführliche Informationen wie Stapelgröße und Argumente für Methoden der Object- Klasse anzuzeigen :

Classfile jar:file:/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.8.0_131.jdk/Contents/Home/jre/lib/rt.jar!/java/lang/Object.class Last modified Mar 15, 2017; size 1497 bytes MD5 checksum 5916745820b5eb3e5647da3b6cc6ef65 Compiled from "Object.java" public class java.lang.Object minor version: 0 major version: 52 flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER Constant pool: #1 = Class #49 // java/lang/StringBuilder // ... { public java.lang.Object(); descriptor: ()V flags: ACC_PUBLIC Code: stack=0, locals=1, args_size=1 0: return LineNumberTable: line 37: 0 public final native java.lang.Class getClass(); descriptor: ()Ljava/lang/Class; flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_NATIVE Signature: #26 // ()Ljava/lang/Class; // ... } SourceFile: "Object.java"

3.4. javap -c

Auch die javap ermöglicht Befehl die gesamte Java - Klasse Auseinanderbauen durch die Verwendung von -c Argumente :

Compiled from "Object.java" public class java.lang.Object { public java.lang.Object(); Code: 0: return public boolean equals(java.lang.Object); Code: 0: aload_0 1: aload_1 2: if_acmpne 9 5: iconst_1 6: goto 10 9: iconst_0 10: ireturn protected native java.lang.Object clone() throws java.lang.CloneNotSupportedException; // ... }

Darüber hinaus können wir mit dem Befehl javap die Systeminformationen, Konstanten und internen Typensignaturen mit verschiedenen Argumenten überprüfen.

Mit dem Argument -help können wir alle vom Befehl javap unterstützten Argumente auflisten .

Nachdem wir eine Java-Befehlszeilenlösung zum Anzeigen des Bytecodes einer Klassendatei gesehen haben, wollen wir einige Bibliotheken zur Manipulation von Bytecodes untersuchen.

4. Verwenden von ASM

ASM ist ein beliebtes leistungsorientiertes Java-Bytecode-Manipulations- und Analyse-Framework auf niedriger Ebene.

4.1. Konfiguration

Fügen wir zunächst die neuesten asm- und asm-util- Maven-Abhängigkeiten zu unserer pom.xml hinzu :

 org.ow2.asm asm 8.0.1   org.ow2.asm asm-util 8.0.1 

4.2. Bytecode anzeigen

Anschließend verwenden wir ClassReader und TraceClassVisitor , um den Bytecode der Object- Klasse anzuzeigen :

try { ClassReader reader = new ClassReader("java.lang.Object"); StringWriter sw = new StringWriter(); TraceClassVisitor tcv = new TraceClassVisitor(new PrintWriter(System.out)); reader.accept(tcv, 0); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }

Hier werden wir beachten Sie, dass die TraceClassVisitor Objekt das erfordert Printwriter Objekt den Bytecode zu extrahieren und zu produzieren:

// class version 52.0 (52) // access flags 0x21 public class java/lang/Object { // compiled from: Object.java // access flags 0x1 public ()V L0 LINENUMBER 37 L0 RETURN MAXSTACK = 0 MAXLOCALS = 1 // access flags 0x101 public native hashCode()I // access flags 0x1 public equals(Ljava/lang/Object;)Z L0 LINENUMBER 149 L0 ALOAD 0 ALOAD 1 IF_ACMPNE L1 ICONST_1 GOTO L2 L1 // ... }

5. Verwenden von BCEL

Die Byte Code Engineering Library, im Volksmund als Apache Commons BCEL bekannt, bietet eine bequeme Möglichkeit zum Erstellen / Bearbeiten von Java-Klassendateien.

5.1. Maven-Abhängigkeit

Fügen wir wie gewohnt die neueste bcel Maven-Abhängigkeit zu unserer pom.xml hinzu :

 org.apache.bcel bcel 6.5.0 

5.2. Klasse zerlegen und Bytecode anzeigen

Dann können wir die Repository- Klasse verwenden, um das JavaClass- Objekt zu generieren :

try { JavaClass objectClazz = Repository.lookupClass("java.lang.Object"); System.out.println(objectClazz.toString()); } catch (ClassNotFoundException e) { e.printStackTrace(); }

Hier haben wir die toString- Methode für das objectClazz- Objekt verwendet, um den Bytecode in einem übersichtlichen Format anzuzeigen :

public class java.lang.Object file name java.lang.Object compiled from Object.java compiler version 52.0 access flags 33 constant pool 78 entries ACC_SUPER flag true Attribute(s): SourceFile: Object.java 14 methods: public void () private static native void registerNatives() public final native Class getClass() [Signature: ()Ljava/lang/Class;] public native int hashCode() public boolean equals(Object arg1) protected native Object clone() throws Exceptions: java.lang.CloneNotSupportedException public String toString() public final native void notify() // ...

Further, the JavaClass class provides methods like getConstantPool, getFields, and getMethods to view the details of the disassembled class.

assertEquals(objectClazz.getFileName(), "java.lang.Object"); assertEquals(objectClazz.getMethods().length, 14); assertTrue(objectClazz.toString().contains("public class java.lang.Object")); 

Similarly, set* methods are available for bytecode manipulation.

6. Using Javassist

Also, we can use the Javassist (Java Programming Assistant) library that provides high-level APIs to view/manipulate Java bytecode.

6.1. Maven Dependency

First, we'll add the latest javassist Maven dependency to our pom.xml:

 org.javassist javassist 3.27.0-GA 

6.2. Generate ClassFile

Then, we can use the ClassPool and ClassFile classes to generate a Java class:

try { ClassPool cp = ClassPool.getDefault(); ClassFile cf = cp.get("java.lang.Object").getClassFile(); cf.write(new DataOutputStream(new FileOutputStream("Object.class"))); } catch (NotFoundException e) { e.printStackTrace(); }

Here, we've used the write method, which allows us to write the class file using the DataOutputStream object:

// Compiled from Object.java (version 1.8 : 52.0, super bit) public class java.lang.Object { // Method descriptor #19 ()V // Stack: 0, Locals: 1 public Object(); 0 return Line numbers: [pc: 0, line: 37] // Method descriptor #19 ()V private static native void registerNatives(); // Method descriptor #24 ()Ljava/lang/Class; // Signature: ()Ljava/lang/Class; public final native java.lang.Class getClass(); // Method descriptor #28 ()I public native int hashCode(); // ...

Also, the object of the ClassFile class provides access to the constant pool, fields, and methods:

assertEquals(cf.getName(), "java.lang.Object"); assertEquals(cf.getMethods().size(), 14);

7. Jclasslib

Additionally, we can use an IDE based plugin to view the bytecode of a class file. For instance, let's explore the jclasslib Bytecode viewer plugin available for IntelliJ IDEA.

7.1. Installation

First, we'll install the plugin using the Settings/Preferences dialog:

7.2. View Bytecode of the Object Class

Then, we can choose “Show Bytecode With Jclasslib” option under the View menu to view bytecode of the selected Object class:

Next, a dialog will open to show the bytecode of the Object class:

7.3. View Details

Also, we can see various details of the bytecode like constant pool, fields, and methods using the Jclasslib plugin dialog:

Similarly, we have the Bytecode Visualizer Plugin to view the bytecode of a class file using the Eclipse IDE.

8. Conclusion

In this tutorial, we explored ways to view the bytecode of a class file in Java.

First, we examined the javap command along with its various arguments. Then, we went through a few bytecode manipulation libraries that provide the features to view and manipulate the bytecode.

Last, we looked into an IDE based plugin Jclasslib that allows us to view bytecode in IntelliJ IDEA.

As usual, all the code implementations are available over on GitHub.