Presto 设计与实现（四）： ByteBuddy

1. 原理

动态代码生成就是运行时通过编码的方式定义类的限定名、属性和方法等，并将其转化为可以被 ClassLoader 直接加载的 Java 字节码。

下面是从类的声明到使用的过程：

在 IDE 中创建 Java 类，声明类的构造函数、属性或方法等，Java 类以 .java 文件的形式存储；

通过 maven 命令或其他打包工具进行编译打包，.java 文件被编译成 .class 文件，.class 文件又打包成可执行的 jar 包或 war 包；

通过 Java 相关命令执行 jar 包或部署在 web 容器上运行，.class 文件转化为字节数组，被 ClassLoader 加载；

在实际使用时，由于类已经被 ClassLoader 加载，我们就可以创建类对象，使用类的相关方法实现某些业务功能。

而如果使用 ByteBuddy ，ByteBuddy 可以直接生成字节数组替换 .class 转化的所有过程。

2. 类的定义和加载

下面是我期望创建的类，该类只有一个属性 name，有 getName 和 setName 方法，重写 toString 返回 name：

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使用 ByteBuddy 如何创建呢？

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动态创建类的声明，之后将类的定义输出到文件中，下面是输出结果：

在此过程中有两个问题没有解决：

定义属性 name 后通过 value 方法设置初始值没有效果；

定义 setName 方法的参数名，想将 var1 设置为 name。

大家有思路的，欢迎留言指点。

类定义完毕后，就可以加载使用了：

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3. AOP

在调用 ByteBuddyTest -> toString 方法的前后，记录日志：

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步骤 1：声明一个静态方法，入参加上 @SuperCall 注解，使用 Callable 作为类型，里面的范型 T 就是方法实际的返回值。

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步骤 2：创建 ByteBuddy 实例匹配方法，创建 AOP 处理逻辑

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输出结果：

4. 重新加载类

对于一个已经加载的类，依然可以重新加载该类，改变类的既有实现。

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执行后的结果：

想想这功能也太 Bug 了，感觉有点反面向对象设计，除非特定场景，建议还是不要使用的好。

5. Java Agent 代理

ByteBuddy 还有个更有价值的用途：用于 Java Agent 的实现，通过 ByteBuddy 你可以全方位的监控拦截对象的创建和方法的调用。

你需要使用 ElementMatchers 进行匹配：

.type((ElementMatchers.any()))：匹配所有类；

.type((ElementMatchers.nameContains("say")))：匹配包含特定方法的类；

.method(ElementMatchers.any())：匹配所有方法；

.method(ElementMatchers.nameContains("say"))：匹配特定方法。

5.1 编写拦截器：方法调用前后的处理逻辑

开始前，你需要单独创建 Java Agent 项目。

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5.2 编写 Agent：匹配类、方法以及和拦截器的绑定

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5.3 构建架包

pom.xml 文件中添加打包插件：

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将所有依赖打成 1 个架包：

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5.4 应用

下面这个类用于测试，验证 Agent 是否可以工作， 类的构造函数和方法实际执行时会停留短暂时间：

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测试时添加 JVM 参数： ：

开始执行，Agent 已经开始工作了：

6. ByteBuddy 在 Presto 中的使用

ByteBuddy 是构建在 ASM 之上的一款强大的 Java 字节码操纵工具，许多开源项目对其都有依赖，例如 Presto、Spark、Flink 和 Cassandra 等。

在 Presto 中 SQL 语句经过词法分析、语法分析会转变成一棵 AST 树，之后使用递归的方式结合访问者模式遍历树上的所有节点，访问者在访问的过程中会涉及到动态代码的生成，底层使用的就是 airlift.bytecode。