前言
上文ASM入门篇中除了对ASM
的使用做了介绍,同时也提到ASM
被使用的一些场景,其中有一项就是ASM
被用来代替Java
反射;FastJson
作为序列化工具,就使用了ASM
来代替反射的使用,提高整体的性能。
序列化
序列化就是将对象转换成Json
格式的字符串,然后用来持久化或者网络传输;FastJson
提供了接口类ObjectSerializer
:
public interface ObjectSerializer {
void write(JSONSerializer serializer, //
Object object, //
Object fieldName, //
Type fieldType, //
int features) throws IOException;
}
- serializer:序列化上下文;
- object:需要转换为Json的对象;
- fieldName:父对象字段名称;
- fieldType:父对象字段类型;
- features:父对象字段序列化features;
ObjectSerializer
的实现类有多种,最常见就是序列化JavaBean
的JavaBeanSerializer
,当然还有一些其他类型的序列化工具类比如:基本类型、日期类型、枚举类型、一些特殊类型等等;引入的ASM正是对JavaBeanSerializer
的优化,当然要使用ASM优化也是有条件的,满足条件的情况下会通过ASM生成JavaBeanSerializer
的子类,代替里面的反射操作;
启用条件
FastJson提供了ASM的开关,默认开启状态,同时在满足一定的条件下才能使用ASMSerializerFactory
创建ASMSerializer
;
开关
SerializeConfig
中提供了asm开关标识:
private boolean asm = !ASMUtils.IS_ANDROID
默认安卓环境下为false
,否则为true
,所有服务端开发一般都是开启asm的;
JSONType注解
- 如果配置了
serializer
,则使用配置的序列化类:
@JSONType(serializer = JavaBeanSerializer.class)
- 如果配置了
asm
为false
,则不启用asm
:
@JSONType(asm = false)
- 如果配置了指定几种
SerializerFeature
,则不开启asm
:
@JSONType(serialzeFeatures = {SerializerFeature.WriteNonStringValueAsString,SerializerFeature.WriteEnumUsingToString,SerializerFeature.NotWriteDefaultValue,SerializerFeature.BrowserCompatible})
- 如果配置了
SerializeFilter
,则不开启asm
:
@JSONType(serialzeFilters = {})
BeanType类信息
如果类修饰符不为public
,则不开启asm
,直接使用JavaBeanSerializer
;
如果类名称字符中包含了<001 || >177 || ==.
的字符,则不启用asm
;
如果类是接口类则不启用asm
;
对类属性的检查,包括类型,返回值,注解等,不符合的情况下同样不启用asm
;
创建ASMSerializer
通过ASM
为每个JavaBean
生成一个独立的JavaBeanSerializer
子类,具体步骤如下:
生成类名
创建类之前需要生成一个唯一的名称:
String className = "ASMSerializer_" + seed.incrementAndGet() + "_" + clazz.getSimpleName()
这里的seed
是一个AtomicLong
变量;以Person
为例,则生成的className
为ASMSerializer_1_Person
;
生成子类
通过ASM的ClassWriter
来生成JavaBeanSerializer
的子类,重写write
方法,JavaBeanSerializer
中的write
方法会使用反射从JavaBean
中获取相关信息,而通过ASM生成的ASMSerializer_1_Person
,是针对Person
独有的序列化工具类,可以看部分代码:
public class ASMSerializer_1_Person
extends JavaBeanSerializer
implements ObjectSerializer {
public ASMSerializer_1_Person(SerializeBeanInfo serializeBeanInfo) {
super(serializeBeanInfo);
}
public void write(JSONSerializer jSONSerializer, Object object, Object object2, Type type, int n) throws IOException {
if (object == null) {
jSONSerializer.writeNull();
return;
}
SerializeWriter serializeWriter = jSONSerializer.out;
if (!this.writeDirect(jSONSerializer)) {
this.writeNormal(jSONSerializer, object, object2, type, n);
return;
}
if (serializeWriter.isEnabled(32768)) {
this.writeDirectNonContext(jSONSerializer, object, object2, type, n);
return;
}
Person person = (Person)object;
if (this.writeReference(jSONSerializer, object, n)) {
return;
}
if (serializeWriter.isEnabled(0x200000)) {
this.writeAsArray(jSONSerializer, object, object2, type, n);
return;
}
SerialContext serialContext = jSONSerializer.getContext();
jSONSerializer.setContext(serialContext, object, object2, 0);
int n2 = 123;
String string = "email";
String string2 = person.getEmail();
if (string2 == null) {
if (serializeWriter.isEnabled(132)) {
serializeWriter.write(n2);
serializeWriter.writeFieldNameDirect(string);
serializeWriter.writeNull(0, 128);
n2 = 44;
}
} else {
serializeWriter.writeFieldValueStringWithDoubleQuoteCheck((char)n2, string, string2);
n2 = 44;
}
string = "id";
int n3 = person.getId();
serializeWriter.writeFieldValue((char)n2, string, n3);
n2 = 44;
string = "name";
string2 = person.getName();
if (string2 == null) {
if (serializeWriter.isEnabled(132)) {
serializeWriter.write(n2);
serializeWriter.writeFieldNameDirect(string);
serializeWriter.writeNull(0, 128);
n2 = 44;
}
} else {
serializeWriter.writeFieldValueStringWithDoubleQuoteCheck((char)n2, string, string2);
n2 = 44;
}
if (n2 == 123) {
serializeWriter.write(123);
}
serializeWriter.write(125);
jSONSerializer.setContext(serialContext);
}
...省略...
}
因为是仅是Person
的序列化工具,所有可以发现里面直接强转Object
为Person
,通过直接调用的方式获取Person
的相关信息,替换了反射的使用,我们知道直接调用的性能比使用反射强很多;
查看源码
通过ASM生成的JavaBeanSerializer
子类,转换成字节数组通过类加载直接加载到内存中,如果想查看自动生成的类源码可以使用如下两种方式来获取:
-
添加
Debug
代码 在ASMSerializerFactory
中找到createJavaBeanSerializer
方法,ASM生成的代码最终会生成字节数组,部分代码如下所示:byte[] code = cw.toByteArray(); Class<?> serializerClass = classLoader.defineClassPublic(classNameFull, code, 0, code.length);
在IDEA环境下可以在第二行处加断点,然后
右击
断点,选择More
,勾选Evaluate and log
,输入如下代码:FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("F:/ASMSerializer_1_Person.class")); fileOutputStream.write(code); fileOutputStream.close();
-
使用
arthas
因为我们已经知道自动生成的类名,可以使用arthas
监控当前进程,然后使用jad命令获取类源码:[arthas@17916]$ jad com.alibaba.fastjson.serializer.ASMSerializer_1_Person ClassLoader: +-com.alibaba.fastjson.util.ASMClassLoader@32eebfca +-jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader@2437c6dc +-jdk.internal.loader.ClassLoaders$PlatformClassLoader@3688c050 Location: /D:/myRepository/com/alibaba/fastjson/1.2.70/fastjson-1.2.70.jar /* * Decompiled with CFR. * * Could not load the following classes: * com.fastjson.Person */ package com.alibaba.fastjson.serializer; import com.alibaba.fastjson.serializer.JSONSerializer; import com.alibaba.fastjson.serializer.JavaBeanSerializer; import com.alibaba.fastjson.serializer.ObjectSerializer; import com.alibaba.fastjson.serializer.SerialContext; import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeBeanInfo; import com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeWriter; import com.fastjson.Person; import java.io.IOException; import java.lang.reflect.Type; public class ASMSerializer_1_Person extends JavaBeanSerializer implements ObjectSerializer { public ASMSerializer_1_Person(SerializeBeanInfo serializeBeanInfo) {
注意这里需要提供类的全名称:
包名+类名
加载类
通过ASM生成的类信息,不能直接使用,还需要通过类加载加载,这里通过ASMClassLoader
来加载,加载完之后获取构造器Constructor
,然后使用newInstance
创建一个JavaBeanSerializer
的子类:
byte[] code = cw.toByteArray();
Class<?> serializerClass = classLoader.defineClassPublic(classNameFull, code, 0, code.length);
Constructor<?> constructor = serializerClass.getConstructor(SerializeBeanInfo.class);
Object instance = constructor.newInstance(beanInfo);
反序列化
将Json
串转化成对象的过程,FastJson
提供了ObjectDeserializer
接口类:
public interface ObjectDeserializer {
<T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type type, Object fieldName);
int getFastMatchToken();
}
- parser:反序列化上下文DefaultJSONParser;
- type:要反序列化的对象的类型;
- fieldName:父对象字段名称;
同序列化过程,大致分为以下几个过程:
生成类名
生成一个业务类的反序列化工具类名:
String className = "FastjsonASMDeserializer_" + seed.incrementAndGet() + "_" + clazz.getSimpleName();
同样以Person
为例,那么生成的className
为FastjsonASMDeserializer_1_Person
;
生成子类
同样使用ASM
的ClassWriter
生成JavaBeanDeserializer
的子类,重写其中的deserialze
方法,部分代码如下:
public class FastjsonASMDeserializer_1_Person
extends JavaBeanDeserializer {
public char[] name_asm_prefix__ = "\"name\":".toCharArray();
public char[] id_asm_prefix__ = "\"id\":".toCharArray();
public char[] email_asm_prefix__ = "\"email\":".toCharArray();
public ObjectDeserializer name_asm_deser__;
public ObjectDeserializer email_asm_deser__;
public FastjsonASMDeserializer_1_Person(ParserConfig parserConfig, JavaBeanInfo javaBeanInfo) {
super(parserConfig, javaBeanInfo);
}
public Object createInstance(DefaultJSONParser defaultJSONParser, Type type) {
return new Person();
}
public Object deserialze(DefaultJSONParser defaultJSONParser, Type type, Object object, int n) {
block18: {
String string;
int n2;
String string2;
int n3;
Person person;
block20: {
ParseContext parseContext;
ParseContext parseContext2;
block19: {
block22: {
JSONLexerBase jSONLexerBase;
block24: {
int n4;
int n5;
block23: {
block21: {
String string3;
String string4;
jSONLexerBase = (JSONLexerBase)defaultJSONParser.lexer;
if (jSONLexerBase.token() == 14 && jSONLexerBase.isEnabled(n, 8192)) {
return this.deserialzeArrayMapping(defaultJSONParser, type, object, null);
}
if (!jSONLexerBase.isEnabled(512) || jSONLexerBase.scanType("com.fastjson.Person") == -1) break block18;
ParseContext parseContext3 = defaultJSONParser.getContext();
n5 = 0;
person = new Person();
parseContext2 = defaultJSONParser.getContext();
parseContext = defaultJSONParser.setContext(parseContext2, person, object);
if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block19;
n4 = 0;
n3 = 0;
boolean bl = jSONLexerBase.isEnabled(4096);
if (bl) {
n3 |= 1;
string4 = jSONLexerBase.stringDefaultValue();
} else {
string4 = null;
}
string2 = string4;
n2 = 0;
if (bl) {
n3 |= 4;
string3 = jSONLexerBase.stringDefaultValue();
} else {
string3 = null;
}
string = string3;
string2 = jSONLexerBase.scanFieldString(this.email_asm_prefix__);
if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {
n3 |= 1;
}
if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block21;
++n5;
if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
}
n2 = jSONLexerBase.scanFieldInt(this.id_asm_prefix__);
if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {
n3 |= 2;
}
if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block23;
++n5;
if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
}
string = jSONLexerBase.scanFieldString(this.name_asm_prefix__);
if (jSONLexerBase.matchStat > 0) {
n3 |= 4;
}
if ((n4 = jSONLexerBase.matchStat) == -1) break block20;
if (jSONLexerBase.matchStat <= 0) break block24;
++n5;
if (jSONLexerBase.matchStat == 4) break block22;
}
if (jSONLexerBase.matchStat != 4) break block20;
}
if ((n3 & 1) != 0) {
person.setEmail(string2);
}
if ((n3 & 2) != 0) {
person.setId(n2);
}
if ((n3 & 4) != 0) {
person.setName(string);
}
}
defaultJSONParser.setContext(parseContext2);
if (parseContext != null) {
parseContext.object = person;
}
return person;
}
if ((n3 & 1) != 0) {
person.setEmail(string2);
}
if ((n3 & 2) != 0) {
person.setId(n2);
}
if ((n3 & 4) != 0) {
person.setName(string);
}
return (Person)this.parseRest(defaultJSONParser, type, object, person, n, new int[]{n3});
}
return super.deserialze(defaultJSONParser, type, object, n);
}
...省略...
}
可以发现同样使用具体的业务类,代替了在JavaBeanDeserializer
使用反射操作;同样最后需要对该类信息进行加载,然后通过构造器实例化具体业务对象。
总结
本文使用ASM
代替反射只是众多使用场景的一种,在FastJson
中只用了ASM
的生成类功能;ASM
更强的的功能是它的转换功能,对现有类进行改造,生成新的类从而对现有类进行功能增强,当然加载的过程也不是简单的使用类加载器就行了,这时候配合Java Agent
来实现热更新;其实代替反射除了使用ASM
,在Protobuf
中也提供了一种方法,在研发阶段就把所有的业务序列化反序列化操作都准备好,是一种静态的处理方式,而ASM
这种动态生成的方式更加人性化。