揭秘高性能代码插桩背后：Gradle Transform + ASM

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2023-12-03 17:36:05

在软件开发领域，代码插桩是一种重要的技术，它允许我们在不修改源代码的情况下，在程序中插入额外的代码或逻辑。代码插桩通常用于性能分析、错误监控、安全审计等场景。

传统的代码插桩方法通常需要修改源代码或使用字节码注入工具。然而，这些方法往往会带来一些问题，例如难以维护、代码侵入性强、容易出错等。

近年来，Gradle Transform + ASM 的组合成为了一种新的代码插桩技术，它不仅可以避免上述问题，而且还具有高效、灵活、可扩展等优点。

Gradle Transform 是 Gradle 提供的一种代码转换机制，它允许我们在构建过程中对代码进行修改。通过 Gradle Transform，我们可以很容易地将 ASM 集成到我们的构建过程中，并对字节码进行修改。

ASM 是一个 Java 字节码操作库，它允许我们直接操作 Java 字节码。通过 ASM，我们可以非常方便地对字节码进行修改，例如插入代码、修改方法、添加字段等。

结合 Gradle Transform 和 ASM，我们可以非常快速简洁地实现代码插桩。

下面我们以一个简单的例子来说明如何使用 Gradle Transform + ASM 来实现代码插桩。

首先，我们需要在项目的 build.gradle 文件中添加以下代码：

dependencies {
    implementation 'org.ow2.asm:asm:9.3'
}

这将添加 ASM 依赖。

然后，我们需要创建一个 Transform 类，该类将负责对代码进行插桩。Transform 类的代码如下：

import org.gradle.api.file.FileCollection;
import org.gradle.api.task.TaskProvider;
import org.gradle.api.tasks.compile.JavaCompile;
import org.gradle.api.tasks.transform.TransformInvocation;
import org.gradle.api.tasks.transform.TransformTask;
import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

public class MyTransform extends TransformTask {

    @Override
    public void transform(TransformInvocation transformInvocation) {
        FileCollection files = transformInvocation.getInputs();
        files.forEach(file -> {
            ClassReader classReader = new ClassReader(file.bytes);
            ClassWriter classWriter = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
            ClassVisitor classVisitor = new MyClassVisitor(classWriter);
            classReader.accept(classVisitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
            byte[] bytes = classWriter.toByteArray();
            transformInvocation.getOutput().write(bytes);
        });
    }

    private static class MyClassVisitor extends ClassVisitor {

        public MyClassVisitor(ClassVisitor classVisitor) {
            super(Opcodes.ASM9, classVisitor);
        }

        @Override
        public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
            MethodVisitor methodVisitor = super.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
            return new MyMethodVisitor(methodVisitor);
        }

        private static class MyMethodVisitor extends MethodVisitor {

            public MyMethodVisitor(MethodVisitor methodVisitor) {
                super(Opcodes.ASM9, methodVisitor);
            }

            @Override
            public void visitInsn(int opcode) {
                if (opcode == Opcodes.RETURN) {
                    super.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
                    super.visitLdcInsn("Hello, World!");
                    super.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
                }
                super.visitInsn(opcode);
            }
        }
    }
}

最后，我们需要在项目的 build.gradle 文件中添加以下代码：

tasks.withType(JavaCompile) {
    options.incremental = true
    options.fork = true
    options.compilerArgs.add('-Xplugin:Transform')
    options.compilerArgs.add('-Xbootclasspath/a:' + configurations.runtimeClasspath.asPath)
}

transformClasses {
    transform(MyTransform)
}