java类加载器-(2)

一、工作目标

在服务端执行临时代码。

实现的过程中要解决的问题：

(1)如何编译提交到服务器的java代码？

ans：提交字节码，其实也可以提交.java文件。

(2)如何执行编译后的java代码 ？

ans: 让加载器加载这个类生成的class对象，再反射调用类的方法。

(3) 如何收集java的执行结果？

ans: 这里在输出的时候对System.out的符号引用进行了修改，目前先不管。

二、主要实现类

• 类加载器

package com.company.cp9;

/**
 * Created by lsj on 2015/9/7.
 * 只有外部显式调用loadByte时才用defineClass
 * 虚拟机调用 时还是使用loadClass进行类加载
 */
public class HotSwapClassLoader  extends ClassLoader{
    public HotSwapClassLoader(){
        super(HotSwapClassLoader.class.getClassLoader());
    }

    public Class loadByte (byte [] classByte){
        return defineClass(null, classByte,0,classByte.length) ;
    }
}

• JavaClassExecuter实现

package com.company.cp9;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * JavaClass执行字节码工具
 */
public class JavaClassExecuter {

    /**
     * 执行外部传过来的代表一个Java类的Byte数组<br>
     * 将输入类的byte数组中代表java.lang.System的CONSTANT_Utf8_info常量修改为劫持后的HackSystem类
     * 执行方法为该类的static main(String[] args)方法，输出结果为该类向System.out/err输出的信息
     * @param classByte 代表一个Java类的Byte数组
     * @return 执行结果
     */
    public static String execute(byte[] classByte) {
        HackSystem.clearBuffer();
        ClassModifier cm = new ClassModifier(classByte);
        byte[] modiBytes = cm.modifyUTF8Constant("java/lang/System", "com/company/cp9/HackSystem");
        HotSwapClassLoader loader = new HotSwapClassLoader();
        //上面的只是在修改class文件中的常量池部分，可以不修改
        Class clazz = loader.loadByte(modiBytes);
        //不修改常量池
        //Class clazz = loader.loadByte(classByte) ;
        try {
            //直接使用loadClass加载，加载的是.java文件
            //Class clazz = loader.loadClass("com.company.cp9.TestClass");
            Object object = clazz.newInstance();
            /**
             *param 1:方法名  param 2: 这个方法的参数类型
             */
            Method method = clazz.getMethod("main", new Class[]{String[].class});
            /**
             *param1: the Object where the method comes from
             *param2: the args used for the method
             */
            method.invoke(object, new String[] { null});
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace(HackSystem.out);
        }
        return HackSystem.getBufferString();
    }
}

• 验证

package com.company.cp9;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;

/**
 * Created by lsj on 2015/9/9.
 * 加载TestClass.class字节码到JavaClassExecuter中
 */
public class TestMain {
    public static void main(String [] args){
        System.out.println("begin");
        try {
            //注意要是class字节码
            InputStream is = new FileInputStream("E:/sourcecode/IDEA/JVMStudy/TestClass.class") ;
            byte [] b = new byte[is.available()] ;
            is.read(b) ;
            is.close();
            System.out.println(JavaClassExecuter.execute(b));

        }catch (Exception e ){
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

这里我们将TestClass.class文件放在对应的目录下面了。　　

对应的TestClass.java为

package com.company.cp9;

/**
 * Created by lsj on 2015/9/7.
 */
public class TestClass {
    public void main(String [] args ){
        System.out.println("electronics");
    }
}

三、修改class文件的相关类

• 被修改的为HackSystem

package com.company.cp9;

import java.io.InputStream;
import java.io.* ;

/**
 * 为JavaClass劫持java.lang.System提供支持
 * 除了out和err外，其余的都直接转发给System处理
 *
 * @author zzm
 */
public class HackSystem {

    public final static InputStream in = System.in;

    private static ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream();

    public final static PrintStream out = new PrintStream(buffer);

    public final static PrintStream err = out;

    public static String getBufferString() {
        return buffer.toString();
    }

    public static void clearBuffer() {
        buffer.reset();
    }

    public static void setSecurityManager(final SecurityManager s) {
        System.setSecurityManager(s);
    }

    public static SecurityManager getSecurityManager() {
        return System.getSecurityManager();
    }

    public static long currentTimeMillis() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length) {
        System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);
    }

    public static int identityHashCode(Object x) {
        return System.identityHashCode(x);
    }

    // 下面所有的方法都与java.lang.System的名称一样
    // 实现都是字节转调System的对应方法
    // 因版面原因，省略了其他方法
}

工具类

package com.company.cp9;

/**
 * Bytes数组处理工具
 * @author
 */
public class ByteUtils {

    public static int bytes2Int(byte[] b, int start, int len) {
        int sum = 0;
        int end = start + len;
        for (int i = start; i < end; i++) {
            int n = ((int) b[i]) & 0xff;
            n <<= (--len) * 8;
            sum = n + sum;
        }
        return sum;
    }

    public static byte[] int2Bytes(int value, int len) {
        byte[] b = new byte[len];
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            b[len - i - 1] = (byte) ((value >> 8 * i) & 0xff);
        }
        return b;
    }

    public static String bytes2String(byte[] b, int start, int len) {
        return new String(b, start, len);
    }

    public static byte[] string2Bytes(String str) {
        return str.getBytes();
    }

    public static byte[] bytesReplace(byte[] originalBytes, int offset, int len, byte[] replaceBytes) {
        byte[] newBytes = new byte[originalBytes.length + (replaceBytes.length - len)];
        System.arraycopy(originalBytes, 0, newBytes, 0, offset);
        System.arraycopy(replaceBytes, 0, newBytes, offset, replaceBytes.length);
        System.arraycopy(originalBytes, offset + len, newBytes, offset + replaceBytes.length, originalBytes.length - offset - len);
        return newBytes;
    }
}

另一个

package com.company.cp9;

/**
 * 修改Class文件，暂时只提供修改常量池常量的功能
 * @author zzm
 */
public class ClassModifier {

    /**
     * Class文件中常量池的起始偏移
     */
    private static final int CONSTANT_POOL_COUNT_INDEX = 8;

    /**
     * CONSTANT_Utf8_info常量的tag标志
     */
    private static final int CONSTANT_Utf8_info = 1;

    /**
     * 常量池中11种常量所占的长度，CONSTANT_Utf8_info型常量除外，因为它不是定长的
     */
    private static final int[] CONSTANT_ITEM_LENGTH = { -1, -1, -1, 5, 5, 9, 9, 3, 3, 5, 5, 5, 5 };

    private static final int u1 = 1;
    private static final int u2 = 2;

    private byte[] classByte;

    public ClassModifier(byte[] classByte) {
        this.classByte = classByte;
    }

    /**
     * 修改常量池中CONSTANT_Utf8_info常量的内容
     * @param oldStr 修改前的字符串
     * @param newStr 修改后的字符串
     * @return 修改结果
     */
    public byte[] modifyUTF8Constant(String oldStr, String newStr) {
        int cpc = getConstantPoolCount();
        int offset = CONSTANT_POOL_COUNT_INDEX + u2;
        for (int i = 0; i < cpc; i++) {
            int tag = ByteUtils.bytes2Int(classByte, offset, u1);
            if (tag == CONSTANT_Utf8_info) {
                int len = ByteUtils.bytes2Int(classByte, offset + u1, u2);
                offset += (u1 + u2);
                String str = ByteUtils.bytes2String(classByte, offset, len);
                if (str.equalsIgnoreCase(oldStr)) {
                    byte[] strBytes = ByteUtils.string2Bytes(newStr);
                    byte[] strLen = ByteUtils.int2Bytes(newStr.length(), u2);
                    classByte = ByteUtils.bytesReplace(classByte, offset - u2, u2, strLen);
                    classByte = ByteUtils.bytesReplace(classByte, offset, len, strBytes);
                    return classByte;
                } else {
                    offset += len;
                }
            } else {
                offset += CONSTANT_ITEM_LENGTH[tag];
            }
        }
        return classByte;
    }

    /**
     * 获取常量池中常量的数量
     * @return 常量池数量
     */
    public int getConstantPoolCount() {
        return ByteUtils.bytes2Int(classByte, CONSTANT_POOL_COUNT_INDEX, u2);
    }
}