自定义Gradle插件 + ASM实现字节码插桩

本文主要是介绍自定义Gradle插件 + ASM实现字节码插桩，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目标

实现自定义gradle插件，通过ASM实现在MainActivity的onCreate中插入Log打印语句

1. 自定义Gradle插件实现

gradle实现自定义插件一般有三种方式：

      1. build.gradle中直接编写，项目内使用

      2. 创建buildSrc module，项目内使用

      3. 创建独立module，可发布远程仓库

考虑到灵活性，选择第三种方式实现自定义插件

1.1 创建module

创建一个新的module，删除不必要的文件，只留下build.gradle, src/main这两个文件和文件夹

1.2 创建目录和配置文件

1.2.1 在src/main下创建java和groovy目录以及resources/META-INF/gradle-plugins
目录，META-INF和gradle-plugins均为package

1.2.2 在resources/META-INF/gradle-plugins下创建xxxx.properties文件, xxxx为apply plugin时用到的名字，文件中内容为implementation-class = 插件的完整路径，这里可以先空着，后面创建了插件后再填入

1.3 build.gradle编写

build.gradle中引入groovy和maven插件，然后引入gradle插件，asm以及gradle api和库，最后进行编译

注意：此处的定义的group + 此module名（或者archivesBaseName定义） + version 即是插件的依赖地址，下方仓库设置中的pom.groupId, pom.artifactId, pom.version是同样的效果，同时设置会生成两个不同地址

apply plugin: 'groovy'
apply plugin: 'maven'dependencies {implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])implementation gradleApi()implementation localGroovy()implementation 'com.android.tools.build:gradle:3.5.3'
}group='danny.lifecycle.plugin'
version='1.0.0'uploadArchives {repositories {mavenDeployer {
//            pom.groupId = 'com.xxx.plugin.gradle'   //groupId
//            pom.artifactId = 'xxx'  //artifactId
//            pom.version = '1.0.2' //版本号//本地的Maven地址设置repository(url: uri('../asm_lifecycle_repo'))}}
}

1.4 编写插件

编译完成后在groovy中添加package，创建实现Plugin<>接口的类文件，先使用java文件便于包和类的引入，具体实现如下，编写完成后将.java后缀改成.groovy，这就是自定义插件的入口

public class LifeCyclePlugin implements Plugin<Project> {@Overridepublic void apply(Project project) {}
}

同级目录下创建继承Transform的类文件，同样使用java文件导入包和引用类，具体实现如下，编写完成后后缀改为.groovy，Transform的作用是可以在项目构建过程中.class文件转换成.dex文件期间获取到.class文件进行读取修改操作

public class LifeCycleTransform extends Transform {@Overridepublic String getName() {return "LifeCycleTransform";}@Overridepublic Set<QualifiedContent.ContentType> getInputTypes() {return TransformManager.CONTENT_CLASS;}@Overridepublic Set<? super QualifiedContent.Scope> getScopes() {return TransformManager.PROJECT_ONLY;}@Overridepublic boolean isIncremental() {return false;}@Overridepublic void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {}
}

getName(): 这里可以指定此task的名字，不过最终名字需要做一些拼接，transformClassesWith名字ForDebug/Release

getInputTypes(): 处理的文件类型，此处为class文件

getScopes(): 作用范围，此处为只处理当前项目文件

isIncremental(): 是否支持增量编译

transform(TransformInvocation transformInvocation): 主要处理文件和jar包的方法

编写完transform后，在plugin中进行注册，AppExtension就是指的build.gradle中的android{}闭包

public class LifeCyclePlugin implements Plugin<Project> {@Overridepublic void apply(Project project) {def extension = project.extensions.getByType(AppExtension)LifeCycleTransform transform = new LifeCycleTransform();extension.registerTransform(transform)}
}

1.5 生成仓库

此时在gradle任务中生成了uploadArchives任务，双击后即可生成插件仓库

1.6 自定义gradle插件引入和使用

在项目的根目录build.gradle中添加仓库路径，然后在dependencies中添加classpath，引入插件

buildscript {repositories {google()jcenter()maven {url uri('./asm_lifecycle_repo')}}dependencies {classpath 'com.android.tools.build:gradle:3.5.3'classpath 'danny.lifecycle.plugin:asm_lifecycle_plugin3:1.0.0'// NOTE: Do not place your application dependencies here; they belong// in the individual module build.gradle files}
}

接着在要使用的module的build.gradle中通过apply plugin引入插件使用

apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'danny.asm.lifecycle'

这样，就完成了自定义gradle插件的编写和使用

2. ASM实现字节码插桩

2.1 引入ASM

完成自定义gradle插件后，在插件的build.gradle中添加ASM依赖

apply plugin: 'groovy'
apply plugin: 'maven'dependencies {implementation fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])implementation gradleApi()implementation localGroovy()implementation 'com.android.tools.build:gradle:3.5.3'//ASM相关依赖implementation 'org.ow2.asm:asm:7.1'implementation 'org.ow2.asm:asm-commons:7.1'
}group='danny.lifecycle.plugin'
version='1.0.0'uploadArchives {repositories {mavenDeployer {
//            pom.groupId = 'com.xxx.plugin.gradle'   //groupId
//            pom.artifactId = 'xxx'  //artifactId
//            pom.version = '1.0.2' //版本号//本地的Maven地址设置repository(url: uri('../asm_lifecycle_repo'))}}
}

 2.2 创建Visitor

在自定义插件module中的src/main/java下添加package，然后创建继承ClassVisitor的类文件，实现visit，visitMethod方法

public class LifecycleClassVisitor extends ClassVisitor {private String className;private String superName;public LifecycleClassVisitor(ClassVisitor classVisitor) {super(Opcodes.ASM5, classVisitor);}@Overridepublic void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces) {super.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);this.className = name;this.superName = superName;}@Overridepublic MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {MethodVisitor methodVisitor = cv.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);if (className.equals("com/example/lifecycledemo/MainActivity") && superName.equals("androidx/appcompat/app/AppCompatActivity")) {if (name.startsWith("onCreate")) {return new LifeCycleMethodVisitor(Opcodes.ASM5, methodVisitor, access, name, descriptor, className, superName);}}return methodVisitor;}@Overridepublic void visitEnd() {super.visitEnd();System.out.println("ClassVisitor visitEnd()");}
}

在visit方法中获取类名，超类名，在visitMethod方法中筛选类名MainActivity，超类AppCompatActivity的文件，接着筛选onCreate方法，最后返回一个继承 AdviceAdater的类

public class LifeCycleMethodVisitor extends AdviceAdapter {private String className;private String methodName;protected LifeCycleMethodVisitor(int api, MethodVisitor methodVisitor, int access, String name, String descriptor, String className, String superName) {super(api, methodVisitor, access, name, descriptor);this.className = className;this.superName = superName;System.out.println("MethodVisitor Constructor");}@Overrideprotected void onMethodEnter() {super.onMethodEnter();System.out.println("MethodVisitor visitCode========");mv.visitLdcInsn("TAG");mv.visitLdcInsn(className + "---->" + methodName);mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "android/util/Log", "i", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I", false);mv.visitInsn(Opcodes.POP);}@Overrideprotected void onMethodExit(int opcode) {mv.visitLdcInsn("TAG");mv.visitLdcInsn("this is end");mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKESTATIC, "android/util/Log", "i", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I", false);mv.visitInsn(Opcodes.POP);super.onMethodExit(opcode);}
}

在继承了AdviceAdapter的类中，实现onMethodEnter和onMethodExit方法，对应onCreate方法的开始和结束节点，在这两个节点通过MethodVisitor的一系列api调用插入Log打印语句

visitLdcInsn(final Object value)对应LDC指令

visitMethodInsn(final int opcode, final String owner, final String name, final String descriptor, final boolean isInterface)是访问方法指令，此处用到的五个参数

opcode: 对应字节码指令操作码，此处传入了 调用类方法的指令

owner: 方法所在包

name: 方法名

descriptor: 方法描述符，前一个Ljava/lang/String:Ljava/lang/String指明方法有两个String类型参数，最后的 I 表示方法返回int类型

isInterface: 是否是接口类的实现方法

visitInsn()对应空操作数指令，比如POP, DUP

注：此处也可直接继承MethodVisitor，实现visitCode方法插入代码，但要实现在方法结束前插入代码需要另外实现visitInsn(int opcode)方法，根据opcode == RETURN来判断指令执行到方法末尾了，插入代码后再调用super方法即可

2.3 读取class文件数据

在自定义继承Transform类的transform方法中进行操作，通过getInputs()获取输入的class文件和jar包的路径，outputProvider管理输出路径，接着遍历inputs，directoryInputs获取到class文件的路径集合，再次遍历，筛选出class文件，通过ClassReader进行读取，ClassWriter进行写入，将classWiter传入自定义的ClassVisitor中，接着调用classReader的accept方法正式对class文件进行读取并调用classVisitor中的方法，比如visit()，visitMethod()等，我们在里面对MainActivity的onCreate方法中加入了一行Log打印语句，然后通过classWriter的toByteArray()方法输出修改后的class文件btye数组，覆盖掉原来的class文件，最后将修改后的class文件目录整个copy新的目录下，这个新目录是根据输入的内容，作用范围等信息生成的，供下一个Task使用

    @Overridepublic void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {Collection<TransformInput> inputs = transformInvocation.getInputs()TransformOutputProvider outputProvider = transformInvocation.outputProviderinputs.each {TransformInput input ->input.directoryInputs.each {DirectoryInput directoryInput ->File dir = directoryInput.fileif (dir) {dir.traverse (type: FileType.FILES, nameFilter: ~/.*\.class/) { File file ->println("find class: " + file.name)//对class文件进行读取ClassReader classReader = new ClassReader(file.bytes)//对class文件的写入ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS)//访问class文件相应的内容，解析到某一个结构就会通知到classVisitor相应的方法println("before visit")ClassVisitor visitor = new LifecycleClassVisitor(classWriter)println("after visit")//依次调用ClassVisitor接口的各个方法classReader.accept(visitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES)println("after accept")//toByteArray方法会将最终修改的字节码以byte数组形式返回byte[] bytes = classWriter.toByteArray()//通过文件流写入方式覆盖掉原先的内容，实现class文件的改写FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(file.path)fileOutputStream.write(bytes)fileOutputStream.close()}}def dest = outputProvider.getContentLocation(directoryInput.name, directoryInput.contentTypes, directoryInput.scopes, Format.DIRECTORY)FileUtils.copyDirectory(directoryInput.file, dest)}}}

2.4 运行

代码都全部编写之后，再次点击uploadArchives任务生成本地仓库，然后就可以运行项目检测插桩是否成功了，这是项目中的MainActivity文件，可以看到只在onCreate中第一行打印了一个log

public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {Log.i("TAG", "is this the first log?");super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);}
}

项目运行后，在LogCat中筛选TAG，可以看到打印语句的输出，onMethodEnter中插入的语句最先输出，接着是在onCreate方法开头的语句，最后是在onMethodExit中插入的语句

3. 总结

自定义Gradle插件遵循一定的规则，手动实现几次就能掌握，插件和ASM的衔接在Transform中完成，插件负责输入数据，ASM接收数据后进行字节码修改，最后再重新输出，ASM的使用主要还是流程和api的掌握，比较不好编写的是最终插入和修改字节码的api，如果对字节码指令不太熟悉的话可以安装一个ASM Bytecode Viewer插件，将相关操作在java文件中完成，运用插件编译成字节码和ASM指令格式，照搬过来就行

参考： Android工程师进阶

这篇关于自定义Gradle插件 + ASM实现字节码插桩的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---