Javaでクラスファイルのバイトコードを表示する

1。概要

バイトコード分析は、コードの問題の発見、コードプロファイリング、特定のアノテーションを持つクラスの検索など、多くの理由でJava開発者の間で一般的な方法です。

この記事では、Javaでクラスファイルのバイトコードを表示する方法について説明します。

2.バイトコードとは何ですか?

バイトコードはJavaプログラムの中間表現であり、JVMがプログラムをマシンレベルのアセンブリ命令に変換できるようにします。

Javaプログラムがコンパイルされると、バイトコードは.classファイルの形式で生成されます。この.classファイルには実行不可能な命令が含まれており、解釈されるのはJVMに依存しています。

3.javapの使用

Javaコマンドラインには、クラスファイルのフィールド、コンストラクタ、およびメソッドに関する情報を表示するjavapツールが付属しています。

使用されるオプションに基づいて、クラスを分解し、Javaバイトコードを構成する命令を表示できます。

3.1。javap

javapコマンドを使用して、最も一般的なObjectクラスのバイトコードを表示してましょう。

$ javap java.lang.Object

コマンドの出力には、Objectクラスの最低限の構成が表示されます。

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 {}; }

デフォルトでは、バイトコード出力には、プライベートアクセス修飾子を持つフィールド/メソッドは含まれません。

3.2。javap -p

すべてのクラスとメンバーを表示するには、-p引数を使用できます。

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; // ... }

ここでは、プライベートメソッドregisterNativesObjectクラスのバイトコードにも示されていることがわかります。

3.3。javap -v

同様に、-v引数を使用して、スタックサイズやObjectクラスのメソッドの引数などの詳細情報を表示できます。

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

また、javapコマンドでは、-c引数を使用してJavaクラス全体を逆アセンブルできます

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; // ... }

さらに、javapコマンドを使用すると、さまざまな引数を使用して、システム情報、定数、および内部型シグネチャを確認できます。

-help引数を使用すると、javapコマンドでサポートされているすべての引数を一覧表示できます。

クラスファイルのバイトコードを表示するためのJavaコマンドラインソリューションを見てきました。次に、いくつかのバイトコード操作ライブラリを調べてみましょう。

4.ASMの使用

ASMは、人気のあるパフォーマンス指向の低レベルJavaバイトコード操作および分析フレームワークです。

4.1。セットアップ

まず、最新のasmおよびasm-utilMaven依存関係をpom.xmlに追加しましょう。

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

4.2。バイトコードを表示

次に、ClassReaderTraceClassVisitorを使用して、Objectクラスのバイトコードを表示します。

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(); }

ここで、TraceClassVisitorオブジェクトでは、バイトコードを抽出して生成するためにPrintWriterオブジェクトが必要であることに注意してください。

// 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.BCELの使用

一般にApacheCommons BCELとして知られているバイトコードエンジニアリングライブラリは、Javaクラスファイルを作成/操作するための便利な方法を提供します。

5.1。Mavenの依存関係

いつものように、最新のbcelMaven依存関係をpom.xmlに追加しましょう。

 org.apache.bcel bcel 6.5.0 

5.2。クラスを分解してバイトコードを表示する

次に、Repositoryクラスを使用してJavaClassオブジェクトを生成できます。

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

ここでは、objectClazzオブジェクトのtoStringメソッドを使用して、バイトコードを簡潔な形式で表示しています。

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.