ASM插桩基础学习(Java)

详情可见：github.com/stewForAni/…

编译环境

• Android Studio Flamingo | 2022.2.1 Patch 1
• GV6.7.1 / AGP4.2.2
• Java1.8

常见功能

• 日志埋点
• 性能监控
• 登录校验

Tips

• 需要对jar包进行处理(即R.class的改动)
• 对android版本和gradle版本要求比较苛刻，java版建议在低gradle版本下进行
• 使用AS插件ASM Bytecode Viewer Support Kotlin，ASM Bytecode Viewer无效

使用步骤

1.创建Gradle Plugin

1. 创建library类型的module，除build.gradle和main文件夹，其余都删除
2. main中创建groovy和java文件夹，在groovy中创建XXX.groovy文件，也可以添加文件夹路径再创建XXX.groovy文件，区别在于直接创建不需要写package

import org.gradle.api.Plugin;
import org.gradle.api.Project;
public class AsmLifePlugin implements Plugin<Project>{
    void apply(Project project) {
        System.out.println("#------AsmLifePlugin-------#")
    }
}

package asm.life.plugin
import org.gradle.api.Plugin;
import org.gradle.api.Project;
public class AsmLifePlugin implements Plugin<Project>{
    void apply(Project project) {
        System.out.println("@------AsmLifePlugin-------@")
    }
}

3. main中创建resources/META-INF/gradle-plugins/ABC.properties，路径必须这样，ABC可以随意，即插件名字，文件内容如下（区别和上面对应）：

• //implementation-class=asm.life.plugin.AsmLifePlugin
• //implementation-class=AsmLifePlugin

4. build.gralle如下：

apply plugin: 'groovy'
apply plugin: 'maven'
dependencies {
    implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
    implementation gradleApi()
    implementation localGroovy()
    implementation 'com.android.tools.build:gradle:4.2.2'
}

group='lifeplugin'
version='1.0.0'

uploadArchives {
    repositories {
        mavenDeployer {
            //本地的Maven地址设置
            repository(url: uri('../asm_life_repo'))
        }
    }
}

5. 执行右侧gradle中的uploadArchives
6. app module的buildgradle如下：

apply plugin: 'ABC'
buildscript {
    repositories {
        google()
        mavenCentral()
        //自定义插件maven地址
        maven { url '../asm_life_repo' }
    }
    dependencies {
        //加载自定义插件 group + module + version
        classpath 'lifeplugin:asm_life_plugin:1.0.0'
    }
}

如需改变插件配置，需要注释6中的代码

7. 执行右侧gradle中的assemble，结果如下：

Configure project :app
#------AsmLifePlugin-------#

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2.使用自定义Transform找到所有class文件

插件配置完之后需要使用Transform的api来找到class文件

Transform解释（摘自参考文章）：
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）

创建自定义Transform，同样也是groovy文件

public class AsmLifeTrans extends Transform{}

需要实现抽象类 Transform 中的抽象方法，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 AsmLifeTrans 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

• isIncremental()  表示当前 Transform 是否支持增量编译

• 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。

public class AsmLifeTrans extends Transform {
    @Override
    String getName() {
        return "AsmLifeTrans"
    }

    @Override
    Set<QualifiedContent.ContentType> getInputTypes() {
        return TransformManager.CONTENT_CLASS
    }

    @Override
    Set<? super QualifiedContent.Scope> getScopes() {
        return TransformManager.PROJECT_ONLY
    }
    
    @Override
    boolean isIncremental() {
        return false
    }

    @Override
    void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {
        transformInvocation.inputs.each {
            it.directoryInputs.each {
                System.out.println("find class: " + it.file.name)
            }
        }
    }
}

public class AsmLifePlugin implements Plugin<Project>{
    void apply(Project project) {
        System.out.println( "###------AsmLifePlugin-------###")
        def android = project.extensions.getByType(AppExtension)
        AsmLifeTrans trans = new AsmLifeTrans()
        android.registerTransform(trans)
    }
}

执行右侧gradle中的app内的build，可以看到所有class文件

3.遍历class文件，找到目标class，通过asm注入字节码

ASM是开源框架，常用API如下（摘自参考文章）：

• 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，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。

在 asm_life_plugin 的 build.gradle 中，添加对 ASM 的依赖

implementation 'org.ow2.asm:asm:9.1'
implementation 'org.ow2.asm:asm-commons:9.1'

在java文件夹内创建文件: //处理class

public class ActivityLifeClassVisitor extends ClassVisitor {

    private String cName;
    private String sName;

    public ActivityLifeClassVisitor(ClassVisitor cv) {
        super(Opcodes.ASM5, cv);
    }

    @Override
    public void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces) {
        super.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);
        cName = name;
        sName = superName;
    }

    @Override
    public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
        MethodVisitor mv = cv.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
        if (sName.equals("androidx/appcompat/app/AppCompatActivity")) {
            if (name.startsWith("onCreate")) {
                //处理onCreate()方法
                return new ActivityLifeMethodVisitor(mv, cName, name);
            }
        }
        return mv;
    }
}

//处理method

package com.life.jv;

import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

public class ActivityLifeMethodVisitor extends MethodVisitor {

   private String cName;
   private String mName;

   public ActivityLifeMethodVisitor(MethodVisitor mv, String className, String name) {
      super(Opcodes.ASM5,mv);
      cName = className;
      mName = name;
   }

   @Override
   public void visitCode() {
      super.visitCode();
      
      //使用AS插件ASM Bytecode Viewer Support Kotlin来查看需要插入的字节码
     
      mv.visitVarInsn(Opcodes.ALOAD,0);
      mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/lang/Object", "getClass", "()Ljava/lang/Class;", false);
      mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/lang/Class", "getName", "()Ljava/lang/String;", false);
      mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "com/stew/androidtest/util/AppLogUtil", "addLifeLog", "(Ljava/lang/String;)V", false);
   }
}

注意点：java文件夹内的文件需要建立相应的路径，比如：com.xxx.asmlife.xxxxxx.java

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ASM api参考：

• visitInsn(int)：访问一个零参数要求的字节码指令，如ACONST_NULL
• visitIntInsn(int, int)：访问一个需要零操作栈要求但需要有一个int参数的字节码指令，如BIPUSH
• visitVarInsn(int, int)：访问一个有关于局部变量的字节码指令，如ALOAD
• visitTypeInsn(int, String)：访问一个有关于类型的字节码指令，如CHECKCAST
• visitFieldInsn(int, String, String, String)：访问一个有关于字段的字节码，如PUTFIELD
• visitMethodInsn(int, String, String, String, boolean)：访问一个有关于方法调用的字节码，如INVOKESPECIAL
• visitJumpInsn(int, Label)：访问跳转字节码，如IFEQ之后，是一些被包装好的字节码访问方法，这些方法都基于最基本的字节码指令，但是不需要我们自己用上面提到的那些方法直接调用字节码。
• visitInvokeDynamicInsn(String, String, Handle, Object...)：基于INVOKEDYNAMIC，动态方法调用，会在lambda表达式和方法引用里面说到
• visitLdcInsn(Object)：基于LDC、LDC_W和LDC2_W，将一个常量加载到操作栈用（详细见下文）
• visitIincInsn(int, int)：基于IINC、IINC_W，自增/减表达式
• visitTableSwitchInsn(int, int, Label, Label...)：基于TABLESWITCH，用于进行table-switch操作
• visitLookupSwitchInsn(Label, int[], Label[])：基于LOOKUPSWITCH，用于进行lookup-switch操作
• visitMultiANewArrayInsn(String, int)：基于MULTIANEWARRAY，用于创建多重维度数组，如int[][]

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参考文章：

• kaiwu.lagou.com/course/cour…
• www.jianshu.com/p/eb15847ca…