用了这份 Android 工程师实操，我实现了3K 到 3W 的财富自由之路

作者简介：姜新星，前360技术专家。本文选自：拉勾教育专栏《Android 工程师进阶 34 讲》

你好，我是你的 Android 课老师阿星，本课时我们讲解如何编译插桩操纵字节码。本课时就使用 ASM 来实现简单的编译插桩效果，通过插桩实现课时开始讲的需求，在每一个 Activity 打开时输出相应的 log 日志。

实现思路

过程主要包含两步：

遍历项目中所有的 .class 文件

如何找到项目中编译生成的所有 .class 文件，是我们需要解决的第一个问题。众所周知，Android Studio 使用 Gradle 编译项目中的 .java 文件，并且从 Gradle1.5.0 之后，我们可以自己定义 Transform，来获取所有 .class 文件引用。但是 Transform 的使用需要依赖 Gradle Plugin。因此我们第一步需要创建一个单独的 Gradle Plugin，并在 Gradle Plugin 中使用自定义 Transform 找出所有的 .class 文件。

遍历到目标 .class 文件（Activity）之后，通过 ASM 动态注入需要被插入的字节码

如果第一步进行顺利，我们可以找出所有的 .class 文件。接下来就需要过滤出目标 Activity 文件，并在目标 Activity 文件的 onCreate 方法中，通过 ASM 插入相应的 log 日志字节码。

本文选自：拉勾教育专栏《Android 工程师进阶 34 讲》

具体实现创建 ASMLifeCycleDemo 项目

创建主项目 ASMLifeCycleDemo，当前项目中只有一个 MainActivity，如下：

创建自定义 Gradle 插件

首先在 ASMLifeCycleDemo 项目中创建一个新的 module，并选择 Android Library 类型，命名为 asm_lifecycle_plugin。将 asm_lifecycle_plugin module 中除了 build.gradle 和 main 文件夹之外的所有内容都删除。然后在 main 目录下分别创建 groovy 和 java 目录，结构如下：

因为 Gradle 插件是使用 groovy 语言编写的，所以需要新建一个 groovy 目录，用来存放插件相关的.groovy类。

但 ASM 是 java 层面的框架，所以在 java 目录里存放 ASM 相关的类。然后，在 groovy 中创建目录 danny.jiang.plugin，并在此目录中创建类 LifeCyclePlugin.groovy 文件。

在 LifeCyclePlugin 中重写 apply 方法，实现插件逻辑，因为是 demo 演示，所以我只是简单的打印 log 日志。目录结构与代码如下：

以看出 LifeCyclePlugin 实现了 gradle api 中的 Plugin 接口。当我们在 app module 的 build.gradle 文件中使用此插件时，其 LifeCyclePlugin 的 apply 方法将会被自动调用。
接下来，将 asm_lifecycle_plugin module 的 build.gradle 中的内容全部删掉，改为如下内容：

group 和 version 都需要在 app module 引用此插件时使用。所有的插件都需要被部署到 maven 库中，我们可以选择部署到远程或者本地。

这里只是演示，所以只是将插件部署到本地目录中。具体地址通过 repository 属性配置，如图所示我将其配置在项目根目录下的 asm_lifecycle_repo 目录下。

最后一步，创建 properties 文件。在 plugin/src/main 目录下新建目录 resources/META-INF/gradle-plguins，然后在此目录下新建一个文件：danny.asm.lifecycle.properties，其中文件名 danny.asm.lifecycle 就是我们自定义插件的名称，稍后我们在 app module 中会使用到此名称。
在 .properties 文件中，需要指定我们自定义的插件类名 LifeCyclePlugin，如下所示：

至此，自定义 Gradle 插件就已经写完，现在可以在 Android Studio 的右边栏找到 Gradle 中点击 uploadArchives，执行 plugin 的部署任务：

可以看到，构建成功之后，在 Project 的根目录下将会出现一个 repo 目录，里面存放的就是我们的插件目标文件。

测试 asm_lifecycle_plugin

为了测试自定义的 Gradle 插件是否可用，可以在 app module 中的 build.gradle 中引用此插件。

图中 ① 处就是在自定义 Gradle 插件中 properties 的文件名（danny.asm.lifecycle）。图中 ② 处 dependencies 中的 classpath 是 group 值 + module 名 + version。

然后在命令行中使用 gradlew 执行构建命令，如果打印出我们自定义插件里的 log，则说明自定义 Gradle 插件可以使用：

其实现在已经有了一些比较成熟的三方 Gradle 插件，比如 hiBeaver。如果不喜欢从头创建 Gradle 插件，可以考虑尝试使用。

自定义 Transform，实现遍历 .class 文件

自定义 Gradle 插件已经写好，接下来就需要实现遍历所有 .class 的逻辑。这部分功能主要依赖 Transform API。

什么是 Transform ？

Transform 可以被看作是 Gradle 在编译项目时的一个 task，在 .class 文件转换成 .dex 的流程中会执行这些 task，对所有的 .class 文件（可包括第三方库的 .class）进行转换，转换的逻辑定义在 Transform 的 transform 方法中。实际上平时我们在 build.gradle 中常用的功能都是通过 Transform 实现的，比如混淆（proguard）、分包（multi-dex）、jar 包合并（jarMerge）。

自定义 Transform

在 danny.jiang.plugin 目录中，新建 LifeCycleTransform.groovy，并继承 Transform 类。

可以看到，LifeCycleTransform 需要实现抽象类 Transform 中的抽象方法，具体有如下几个方法需要实现：

解释说明：Transform 主要作用是检索项目编译过程中的所有文件。通过这几个方法，我们可以对自定义 Transform 设置一些遍历规则，具体如下： getName：设置我们自定义的 Transform 对应的 Task 名称。

Gradle 在编译的时候，会将这个名称显示在控制台上。比如：Task :app:transformClassesWithXXXForDebug。 getInputType：在项目中会有各种各样格式的文件，通过 getInputType 可以设置 LifeCycleTransform 接收的文件类型，此方法返回的类型是 Set<QualifiedContent.ContentType> 集合。 ContentType 有以下 2 种取值。

CLASSES：代表只检索 .class 文件；
RESOURCES：代表检索 java 标准资源文件。

getScopes()这个方法规定自定义 Transform 检索的范围，具体有以下几种取值：

isIncremental() 表示当前 Transform 是否支持增量编译，我们不需要增量编译，所以直接返回 false 即可。 transform()在自定义Transform 中最重要的方法就是 transform()。在这个方法中，可以获取到两个数据的流向。

inputs：inputs 中是传过来的输入流，其中有两种格式，一种是 jar 包格式，一种是 directory（目录格式）。
outputProvider：outputProvider 获取到输出目录，最后将修改的文件复制到输出目录，这一步必须做，否则编译会报错。

我们可以实现一个简易 LifeCycleTransform，功能是打印出所有 .class 文件。代码如下：

解释说明：

自定义的 Transform 名称为 LifeCycleTransform；
检索项目中 .class 类型的目录或者文件；
设置当前 Transform 检索范围为当前项目；
设置过滤文件为 .class 文件（去除文件夹类型），并打印文件名称。

将自定义的 LifeCycleTransform 注册到 Gradle 插件中
在 LifeCyclePlugin 中添加如下代码：

再次在命令行中执行 build 命令，可以看到 LifeCycleTransform 检索出的所有 .class 文件。

从图中可以看出，Gradle 编译时多了一个我们自定义的 LifeCycleTransform 类型的任务，并且将所有 .class 文件名打印出来，其中包含了我们需要的目标文件 MainActivity.class。
使用 ASM，插入字节码到 Activity 文件
ASM 是一套开源框架，其中几个常用的 API 如下：

ClassReader：负责解析 .class 文件中的字节码，并将所有字节码传递给 ClassWriter。
ClassVisitor：负责访问 .class 文件中各个元素，还记得上一课时我们介绍的 .class 文件结构吗？ClassVisitor 就是用来解析这些文件结构的，当解析到某些特定结构时（比如类变量、方法），它会自动调用内部相应的 FieldVisitor 或者 MethodVisitor 的方法，进一步解析或者修改 .class 文件内容。
ClassWriter：继承自 ClassVisitor，它是生成字节码的工具类，负责将修改后的字节码输出为 byte 数组。

添加 ASM 依赖
在 asm_lifecycle_plugin 的 build.gradle 中，添加对 ASM 的依赖，如下：

创建自定义 ASM Visitor 类
在 asm_lifecycle_plugin module 中的 src/main/java 目录下创建包 danny.jiang.asm，并分别创建 LifecycleClassVisitor.java 和 LifecycleMethodVisitor.java。代码如下： LifecycleClassVisitor.java

红框中，在 visitMethod 方法中，过滤出继承自 AppCompatActivity 的文件，并在 LifeCycleMethodVisitor.java 中对 onCreate 进行改造。 LifeCycleMethodVisitor.java

图中红框内是真正执行插入字节码的逻辑。可以看出 ASM 都是直接以字节码指令的方式进行操作的，所以如果想使用 ASM，需要程序员对字节码有一定的理解。如果对字节码不是很了解，也可以借助三方工具 ASM Bytecode Outline 来生成想要的字节码。
修改 LifeCycleTransform 的 transform 方法，使用 ASM
各种 Visitor 都定义好之后，我们就可以修改 LifeCycleTransform 的 transform 方法，并将需要插桩的字节码插入到 MainActivity.class 文件中：

重新部署自定义 Gradle 插件，并运行主项目
上面几步如果一切执行顺利，那接下来就可以在点击 uploadArchives 重新部署 LifeCyclePlugin。
注意：重新部署时，需要先在 app module 的 build.gradle 中将插件依赖注释，否则报错。
部署成功之后，重新在 app 中依赖自定义插件并运行主项目，当 MainActivity 被打开时，会在 logcat 中看到如下日志：

后续如果我们有新的 Activity，比如新建一个 BActivity.java 如下：

并在 MainActivity 中设置点击事件跳转到 BActivity 中：

那么 Logcat 中的日志如下：

虽然我们在 MainActivity 和 BActivity 中并没有添加任何 log 日志逻辑，但是在编译期间，自定义的 LifeCyclePlugin 会自动为每一个 Activity 的 onCreate 方法中添加 log 日志逻辑。
读到这里你可能会有疑虑，如果在项目中打开了混淆，那注入的字节码还会正常 work 吗？其实无需担心，因为混淆其实也是一个 Transform，叫作 ProguardTransform，它是在自定义的 Transform 之后执行。

总结

本课时详细操作了一遍编译插桩的流程。期间涉及了几个知识点：

Android APK 打包编译过程；
自定义 Gradle 插件；
Transform API 的使用；
ASM 的使用。

本课时作为一篇对编译插桩的入门指导，并没有对以上几个知识点做深入分析。你课后如果感兴趣，可以自行查阅相关资料。最后以一句话结束这一课时：

对技术的追求不仅仅要停留在会用 API，会写基本功能上，要想在技术上有更高的造诣，就需要深入到原理层面去认识代码运行的机制。

本文选自：拉勾教育专栏《Android 工程师进阶 34 讲》

好了，本课时的内容就讲完了，下一课时我将讲解通关类加载器 ClassLoader，记得按时来听课。