如何利用字节码增强提升 Java 函数性能？

字节码增强可通过修改类字节码来提升 java 函数性能。使用 asm 等工具实现字节码增强，具体操作包括：跳过 strings 上的方法调用，直接执行操作以减少调用开销。自定义 classfiletransformer 来转换特定类的方法，应用优化。注册 classfiletransformer 为 java 代理，以在类加载时应用优化。注意：字节码增强可能影响应用程序稳定性，使用前应充分测试。

如何利用字节码增强提升 Java 函数性能

字节码增强是一种通过修改类字节码提升 Java 函数性能的技术。要实现字节码增强，可以使用诸如 ASM、Javassist 或 Byte Buddy 等工具。

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考虑以下 Java 函数，它将一个字符串列表转换为另一个字符串列表，并将每个元素大写：

List convertToUppercase(List input) {
  List output = new ArrayList<>();
  for (String str : input) {
    output.add(str.toUpperCase());
  }
  return output;
}

使用字节码增强，我们可以优化此函数，使其跳过 Strings 上的调用，直接执行 toUpperCase() 操作，从而减少方法调用开销：

import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.security.ProtectionDomain;

public class FunctionTransformer implements ClassFileTransformer {

  @Override
  public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer) {
    if (!className.equals("com/example/Converter")) {
      return classfileBuffer;
    }

    ClassReader cr = new ClassReader(classfileBuffer);
    ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
    cr.accept(new FunctionVisitor(cw), 0);
    return cw.toByteArray();
  }

  static class FunctionVisitor extends MethodVisitor { // 跳过 `toUpperCase` 调用

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

    @Override
    public void visitMethodInsn(int opcode, String owner, String name, String desc, boolean itf) {
      if (opcode == Opcodes.INVOKEVIRTUAL && owner.equals("java/lang/String") && name.equals("toUpperCase") && desc.equals("()Ljava/lang/String;")) {
        super.visitInsn(Opcodes.SWAP);
        super.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/lang/StringBuffer", "append", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuffer;", false);
        super.visitInsn(Opcodes.SWAP);
      } else {
        super.visitMethodInsn(opcode, owner, name, desc, itf);
      }
    }
  }

  public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
    inst.addTransformer(new FunctionTransformer());
  }
}

将 FunctionTransformer 注册为 Java 代理后，它将在应用程序类加载时应用上述优化，提升 convertToUppercase 函数的性能。

注意：字节码增强可能影响应用程序的稳定性。因此，在生产环境中使用之前，对其进行充分测试非常重要。