Lihat Bytecode dari File Kelas di Java

1. Ikhtisar

Analisis bytecode adalah praktik umum di antara developer Java karena berbagai alasan, seperti menemukan masalah dengan kode, pembuatan profil kode, dan mencari class dengan anotasi tertentu.

Pada artikel ini, kita akan mempelajari cara untuk melihat bytecode dari file kelas di Java.

2. Apakah Bytecode itu?

Bytecode adalah representasi perantara dari program Java, memungkinkan JVM untuk menerjemahkan program ke dalam instruksi perakitan tingkat mesin.

Ketika program Java dikompilasi, bytecode dibuat dalam bentuk file .class . File .class ini berisi instruksi yang tidak dapat dijalankan dan bergantung pada JVM untuk diinterpretasikan.

3. Menggunakan javap

Baris perintah Java dilengkapi dengan alat javap yang menampilkan informasi tentang bidang, konstruktor, dan metode file kelas.

Berdasarkan opsi yang digunakan, itu dapat membongkar kelas dan menunjukkan instruksi yang terdiri dari bytecode Java.

3.1. javap

Mari gunakan perintah javap untuk melihat bytecode dari kelas Object yang paling umum :

$ javap java.lang.Object

Output dari perintah akan menunjukkan konstruksi minimal dari kelas Object :

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 {}; }

Secara default, keluaran bytecode tidak akan berisi kolom / metode dengan pengubah akses pribadi .

3.2. javap -p

Untuk melihat semua kelas dan anggota, kita dapat menggunakan argumen -p :

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; // ... }

Di sini, kita dapat mengamati metode privat registerNatives juga ditampilkan dalam bytecode kelas Object .

3.3. javap -v

Demikian pula, kita dapat menggunakan argumen -v untuk melihat informasi verbose seperti ukuran tumpukan dan argumen untuk metode kelas Object :

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

Juga, perintah javap memungkinkan pembongkaran seluruh kelas Java dengan menggunakan argumen -c :

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; // ... }

Selanjutnya, perintah javap memungkinkan kita untuk memeriksa info sistem, konstanta, dan tanda tangan tipe internal menggunakan berbagai argumen.

Kita bisa membuat daftar semua argumen yang didukung oleh perintah javap dengan menggunakan argumen -help .

Sekarang kita telah melihat solusi baris perintah Java untuk melihat bytecode dari file kelas, mari kita periksa beberapa pustaka manipulasi bytecode.

4. Menggunakan ASM

ASM adalah kerangka kerja manipulasi dan analisis bytecode Java yang berorientasi pada kinerja dan tingkat rendah.

4.1. Mendirikan

Pertama, mari tambahkan dependensi Maven asm dan asm-util terbaru ke pom.xml kita :

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

4.2. Lihat Bytecode

Kemudian, kita akan menggunakan ClassReader dan TraceClassVisitor untuk melihat bytecode kelas Object :

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(); }

Di sini, kita akan mencatat bahwa objek TraceClassVisitor membutuhkan objek PrintWriter untuk mengekstrak dan menghasilkan bytecode:

// 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. Menggunakan BCEL

Pustaka Rekayasa Kode Byte, yang dikenal sebagai Apache Commons BCEL, menyediakan cara mudah untuk membuat / memanipulasi file kelas Java.

5.1. Ketergantungan Maven

Seperti biasa, mari tambahkan dependensi bcel Maven terbaru ke pom.xml kita :

 org.apache.bcel bcel 6.5.0 

5.2. Bongkar Kelas dan Lihat Bytecode

Kemudian, kita dapat menggunakan kelas Repositori untuk menghasilkan objek JavaClass :

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

Di sini, kami telah menggunakan metode toString pada objek objectClazz untuk melihat bytecode dalam format yang ringkas:

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.