市面上有聽雲、oneapm等效能分析工具，通過對使用的APK反編譯分析，他們提供的PLUGIN都做了很重要的一件事情，就是在class檔案進行了程式碼打點，

也就是在實際的程式碼上做了他們自己的一些程式碼以便於用於效能分析。

詳細的技術參考：http://www.tuicool.com/articles/7zYR3aU

什麼是位元組碼？

java 程式通過 javac 編譯之後生成檔案 .class 就是位元組碼集合,正是有這樣一種 中間碼(位元組碼) ，使得 scala/groovy/clojure 等函式語言只用實現一個編譯器即可執行在 JVM 上。 看看一段簡單程式碼。

    public
 
 long getExclusiveTime() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.printf("exclusive code");
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        return endTime - startTime;
    }
    public class com.blueware.agent.StartAgent {

編譯後通過命令( javap -c com.blueware.agent.StartAgent

    public com.blueware.agent.StartAgent();
        Code:
           0: aload_0
           1: invokespecial #1  // Method java/lang/Object."<init>":()V
           4: return

      public long getExclusiveTime();
        Code:
           0: invokestatic  #2                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
 

           3: lstore_1
           4: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
           7: ldc           #4                  // String exclusive code
           9: iconst_0
          10: anewarray     #5                  // class java/lang/Object
          13: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.printf:(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/io/PrintStream;
          16: pop
          17: invokestatic  #2                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
          20: lstore_3
          21: lload_3
          22: lload_1
          23: lsub
          24: lreturn
    }

為什麼要學習位元組碼？

• 能瞭解技術背後的原理，更容易寫出高質量程式碼；
• 位元組碼設計非常優秀，發展十幾年只僅僅刪除和增加幾個指令，學懂之後長期受益高，如果懂位元組碼再學習 scala/groovy/clojure 會容易很多；
• 開發框架、監控系統、中介軟體、語言位元組碼技術都是必殺技；

位元組碼框架( ASM/Javassist )

操作位元組碼框架有很多，具體可以參考 博文 ，下面對比 ASM/Javassist

|選項 | 優點 |缺點 | |--------------|----------|-------------| | ASM |速度快、程式碼量小、功能強大|要寫位元組碼、學習曲線高| | Javassist |學習簡單，不用寫位元組碼|比 ASM 慢，功能少|

Java Instrumentation 介紹

指的是可以用獨立於應用程式之外的代理( agent )程式, agent 程式通過增強位元組碼動態修改或者新增類，利用這樣特性可以設計出更通用的監控、框架、中介軟體程式，在 JVM 啟動引數加 –javaagent:agent_jar_path/agent.jar 即可執行(在 JDK5 及其後續版本才可以)，更多關於 Instrumentation 知識請參考 博文

計算方法執行時間方式

• 直接在程式碼開始和結束出列印當前時間，相減即可得到;
• 實現一個動態代理，或者藉助 Spring/AspectJ 等框架;
• 上面兩種實現方式都需要修改程式碼或者配置檔案，下面我要介紹方式不僅不需要修改程式碼，而且效率高;

具體實現方式

1.StartAgent 類必須提供 premain 方法，程式碼如下:

    public class StartAgent {
        //代理程式入口函式
        public static void premain(String args, Instrumentation inst) {
            System.out.println("agent begin");
            //新增位元組碼轉換器
            inst.addTransformer(new PrintTimeTransformer());
            System.out.println("agent end");
        }
    }

2.PrintTimeTransformer 實現一個轉換器，程式碼如下:

        //位元組碼轉化器類
    public class PrintTimeTransformer implements ClassFileTransformer {

        //實現位元組碼轉化介面，一個小技巧建議實現介面方法時寫@Override，方便重構
        //loader:定義要轉換的類載入器，如果是引導載入器，則為 null(在這個小demo暫時還用不到)
        //className:完全限定類內部形式的類名稱和中定義的介面名稱，例如"java.lang.instrument.ClassFileTransformer"
        //classBeingRedefined:如果是被重定義或重轉換觸發，則為重定義或重轉換的類；如果是類載入，則為 null
        //protectionDomain:要定義或重定義的類的保護域
        //classfileBuffer:類檔案格式的輸入位元組緩衝區（不得修改）
        //一個格式良好的類檔案緩衝區（轉換的結果），如果未執行轉換,則返回 null。
        @Override public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer)
                throws IllegalClassFormatException {
            //簡化測試demo，直接寫待修改的類(com/blueware/agent/TestTime)
            if (className != null && className.equals("com/blueware/agent/TestTime")) {
                //讀取類的位元組碼流
                ClassReader reader = new ClassReader(classfileBuffer);
                //建立操作位元組流值物件，ClassWriter.COMPUTE_MAXS:表示自動計算棧大小
                ClassWriter writer = new ClassWriter(reader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
                //接受一個ClassVisitor子類進行位元組碼修改
                reader.accept(new TimeClassVisitor(writer, className), 8);
                //返回修改後的位元組碼流
                return writer.toByteArray();
            }
            return null;
        }
    }

3.TimeClassVisitor 類訪問器，實現位元組碼修改，程式碼如下:

        //定義掃描待修改class的visitor，visitor就是訪問者模式
    public class TimeClassVisitor extends ClassVisitor {
        private String className;

        public TimeClassVisitor(ClassVisitor cv, String className) {
            super(Opcodes.ASM5, cv);
            this.className = className;
        }

        //掃描到每個方法都會進入，引數詳情下一篇博文詳細分析
        @Override public MethodVisitor visitMethod(int access, final String name, final String desc, String signature, String[] exceptions) {
            MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
            final String key = className + name + desc;
            //過來待修改類的建構函式
            if (!name.equals("<init>") && mv != null) {
                mv = new AdviceAdapter(Opcodes.ASM5, mv, access, name, desc) {
                    //方法進入時獲取開始時間
                    @Override public void onMethodEnter() {
                        //相當於com.blueware.agent.TimeUtil.setStartTime("key");
                        this.visitLdcInsn(key);
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "setStartTime", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                    }

                    //方法退出時獲取結束時間並計算執行時間
                    @Override public void onMethodExit(int opcode) {
                        //相當於com.blueware.agent.TimeUtil.setEndTime("key");
                        this.visitLdcInsn(key);
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "setEndTime", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                        //向棧中壓入類名稱
                        this.visitLdcInsn(className);
                        //向棧中壓入方法名
                        this.visitLdcInsn(name);
                        //向棧中壓入方法描述
                        this.visitLdcInsn(desc);
                        //相當於com.blueware.agent.TimeUtil.getExclusiveTime("com/blueware/agent/TestTime","testTime");
                        this.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/blueware/agent/TimeUtil", "getExclusiveTime", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)J", false);
                    }
                };
            }
            return mv;
        }
    }

4.TimeClassVisitor 記錄時間幫助類，程式碼如下:

  public class TimeUtil {
        private static Map<String, Long> startTimes = new HashMap<String, Long>();
        private static Map<String, Long> endTimes   = new HashMap<String, Long>();

        private TimeUtil() {
        }

        public static long getStartTime(String key) {
            return startTimes.get(key);
        }

        public static void setStartTime(String key) {
            startTimes.put(key, System.currentTimeMillis());
        }

        public static long getEndTime(String key) {
            return endTimes.get(key);
        }

        public static void setEndTime(String key) {
            endTimes.put(key, System.currentTimeMillis());
        }

        public static long getExclusiveTime(String className, String methodName, String methodDesc) {
            String key = className + methodName + methodDesc;
            long exclusive = getEndTime(key) - getStartTime(key);
            System.out.println(className.replace("/", ".") + "." + methodName + " exclusive:" + exclusive);
            return exclusive;
        }
    }

題記

• 上面的程式碼難免有 bug ，如果你發現程式碼寫的有問題，請你幫忙指出，讓我們一起進步，讓程式碼變的更漂亮和健壯;
• 順便打點廣告，如果看後對位元組碼技術感興趣，歡迎加入我們oneapm，一起做點有意思事情，可直接聯絡我;

• 下一篇結合 demo 再深入研究 ClassVisitor

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