作者：京东科技  宋慧超

一、前言

   最近在开发一个功能模块时，在功能自测阶段，通过使用单测测试功能的完整性，在测试单测联通性使用到静态方法测试时，发现单测报错，通过查阅解决方案发现需要对 Javaassist包进行 排包或者升版本处理。通过排包解决掉单测报错，在部署项目时发现频繁报 bean注入失败问题，最终定位发现是因为 对Javaassist包排包引起的bean加载失败。故而对 Javaassist包相关知识进行学习整理文章如下。

   单测相关报错信息如下：

Powermock - java.lang.IllegalStateException: Failed to transform class

   解决单测报错的文章链接：

https://stackoverflow.com/questions/32854688/powermock-java-lang-illegalstateexception-failed-to-transform-class

二、问题复现

1、前期准备

   首先使用了Spring框架新建一个demo，并写一个简单测试类对问题进行复现。

   UserService的定义：

public interface UserService {
    void save(User user);}

   UserServiceImpl的实现代码：

@Servicepublic class UserServiceImpl implements UserService {
    private UserDao userDao;
    @Autowired
    public UserServiceImpl(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }
    @Override
    public void save(User user) {
        userDao.save(user);
    }}

   这里我们使用了Spring框架的 @Service和 @Autowired注解，以便让Spring框架自动装配 UserDao实例。

   但是，在我们的POM文件中，虽然我们添加了对Spring框架的依赖，但是并没有添加 Javaassist库的依赖。而 UserServiceImpl中确实使用了 Javaassist库来进行字节码操作，               UserServiceImpl的具体实现代码：

public class UserServiceImpl implements UserService {
    // ...
    private static final String USER_CLASS_NAME = "com.example.User";
    private static final Class<?> USER_CLASS;
    static {
        try {
            USER_CLASS = Class.forName(USER_CLASS_NAME);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    public void save(User user) {
        try {
            // 创建一个ClassPool对象
            ClassPool cp = ClassPool.getDefault();
            // 从ClassPool中获取一个CtClass对象
            CtClass ctClass = cp.get(USER_CLASS_NAME);
            // 获取无参构造器
            CtConstructor ctConstructor = ctClass.getDeclaredConstructor(new CtClass[]{});
            // 获取save方法
            CtMethod saveMethod = ctClass.getDeclaredMethod("save");
            // 生成代码
            saveMethod.insertBefore("{System.out.println(\"插入代码前\");}");
            saveMethod.insertAfter("{System.out.println(\"插入代码后\");}");
            // 生成新的字节码并装载到内存
            Class<?> targetClass = ctClass.toClass();
            Object instance = targetClass.newInstance();
            // 调用save方法
            Method method = targetClass.getMethod("save", USER_CLASS);
            method.invoke(instance, user);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }}

   在这段代码中，我们通过 Javaassist库生成了一个新的字节码，并使用 反射机制将其实例化，并在调用 save()方法前后插入了一些代码。但是，由于 Javaassist库缺失，导致项目在 启动过程中无法正确加载 UserServiceImpl的实例，从而出现了下述错误信息。

2、报错信息

   在部署程序时发现，应用无法正常启动，并出现如下错误信息：

org.springframework.beans.factory.BeanCreationException: Error creating bean with name 'userService' defined in file [C:\workspace\project\target\classes\com\example\UserServiceImpl.class]: Instantiation of bean failed; nested exception is org.springframework.beans.BeanInstantiationException: Failed to instantiate [com.example.UserService]: No default constructor found; nested exception is java.lang.NoSuchMethodException: com.example.UserService.<init>()

   从错误信息中我们可以看到，应用在创建 UserService的实例时遇到了问题，无法实例化成功。

3、解决方案

   为了修复这个问题，我们需要在POM文件中加入对 Javaassist库的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.javassist</groupId>
    <artifactId>javassist</artifactId>
    <version>3.27.0-GA</version></dependency>

   添加依赖后，重新编译并部署应用程序即可 正常运行。

三、Javaassist包

1、什么是Javaassist？

   Javaassist 是由东京工业大学数学和计算机科学系的 Shigeru Chiba （千叶滋）教授创造的。 Javaassist 作为实现动态字节码生成的一个开源类库，极大地简化了 Java 开发者对底层字节码操作的难度，让开发者能够更加轻松地在 运行时动态 生成类、修改类文件来达到轻量级 AOP、ORM、基于代理的远程方法调用等功能。

( Javaassist已加入了开放源代码 JBoss 应用服务器项目,通过使用 Javaassist对字节码操作为 JBoss实现动态AOP框架。)

2、 什么是动态编程？

    动态编程是相对于静态编程而言的,平时我们讨论比较多的就是静态编程语言，例如Java，与动态编程语言，例如JavaScript。那二者有什么明显的区别呢？简单的说就是在静态编程中，类型检查是在 编译时完成的，而 动态编程中类型检查是在 运行时完成的。所谓 动态编程就是绕过编译过程在运行时进行操作的技术，在Java中有如下几种方式：

   这个搞Java的应该比较熟悉，原理也就是通过在 运行时获得类型信息然后做相应的操作。 由于Java执行过程中是将类型载入虚拟机中的，在运行时我们就可以 动态 获取到所有类型的信息。只能 获取 却不能 修改 类型信息。

动态编译是从Java 6开始支持的，主要是通过一个 JavaCompiler接口来完成的。通过这种方式我们可以 直接编译一个已经存在的java文件，也可以在内存中 动态生成Java代码，动态编译执行。

   早在Java 6就加入了对Script(JSR223)的支持。这是一个脚本框架，提供了让脚本语言来访问Java内部的方法。你可以在运行的时候找到脚本引擎，然后调用这个引擎去执行脚本。这个脚本API允许你为脚本语言提供Java支持。

   这种技术通过操作Java字节码的方式在JVM中生成新类或者对已经加载的类动态添加元素。

3、动态编程解决什么问题？

   在静态语言中引入动态特性，主要是为了解决一些使用场景的痛点。其实完全使用静态编程也办的到，只是付出的代价比较高，没有动态编程来的优雅。例如依赖注入框架Spring使用了反射，而Dagger2 却使用了代码生成的方式（APT）。

   例如：

  a： 在那些依赖关系需要动态确认的场景:     b： 需要在运行时动态插入代码的场景，比如动态代理的实现。     c： 通过配置文件来实现相关功能的场景

4、Javassit使用方法

    javassist是 jboss的一个子项目，其主要的优点，在于 简单，而且 快速。直接使用java编码的形式，而不需要了解虚拟机指令，就能 动态改变类的结构，或者 动态生成类。

操作java字节码的工具有两个比较流行，一个是 ASM，一个是 Javassit 。

   应用层面来讲一般使用建议 优先选择Javassit，如果后续发现Javassit 成为了整个应用的效率瓶颈的话可以再考虑ASM。当然如果开发的是一个 基础类库，或者 基础平台，还是直接使用ASM吧，相信从事这方面工作的开发者能力应该比较高。

Javassist中最为重要的是 ClassPool， CtClass ， CtMethod 以及 CtField这几个类。





5、常用的Java插桩工具有哪些？

   Java 插桩工具是一种能够修改 Java 字节码的工具，通过在应用程序运行时 动态修改字节码来实现对程序的 监控、 跟踪、 调试和 优化等功能。

四、总结

   本文通过对由于 Javaassist包缺失导致项目启动过程中 bean加载失败的问题进行复现，并通过demo进行实例分析，解释了因为缺失 Javaassist库导致的应用程序启动失败问题。并对 Javaassist包相关知识进行介绍，后续会继续对 Javaassist相关知识进行学习补充。

   建议大家在构建Maven项目时，仔细检查POM文件中的依赖，确保没有漏掉任何必要的库，以免因为遗漏而引起不必要的问题。