Java 바이트 코드조작하기

Java class file

Java 바이트 조작에대한 글을 쓰기 앞서서, 간략하게 Java 프로그램이 실행되는 과정에대해 짚고 가겠습니다.

아시다시피 Java는 JVM이라는 독립적인 환경에서 프로그램을 수행시기 때문에 OS에 대해 비교적 덜 의존적이라는 특성을 갖습니다. 이러한 이유로 인해 우리가 작성한 Java 프로그램은 일련의 과정을 거쳐 JVM 로딩 후 사용하게 됩니다.

위의 그림과 같이 개발자들이 작성한 java 코드는 컴파일 과정을 통해서 JVM에서 사용가능한 class 파일(byte-code)로 변환되고 클래스 로딩 과정을 거쳐 JVM 메모리에 적재되어 실행가능한 프로그램이 됩니다.

여기서 주목해야 할 것은, 최종적으로 JVM에 적재되는 코드는 개발자가 작성한 java 파일가 아닌 class 파일 즉, 바이트 코드인것을 기억해두셔야 합니다.

Java 바이트 코드 조작

위에서 알아본 내용을 통해 이번 포스팅에서 다루고자 하는 내용을 어느정도 예상하셨을거라 생각합니다.

우리가 일반적으로 프로그램 동작을 변경시키고자 할때는 java 코드를 수정해 컴파일 레벨에서 코드를 변경시키지만, Byte 코드를 수정해서 원하는 기능을 반영 할 수도 있습니다.

즉, 개발자의 소스코드를 직정 수정없이 원하는 기능을 구현 할 수 있다는 장점을 갖습니다.

생소하실수도 있겠지만 이 방식은 프로파일링, 모니터링 툴에서 사용되는 경우가 많고 Spring boot AOP에서 사용하는 CGLIB 바이트코드 조작을 통한 Proxy를 제공하고 있습니다.

Java에서 대표적으로 Byte 코드 조작을 위해 사용할수 있는 대표적인 라이프러리들은 아래와 같습니다.

• ASM
• ByteBuddy
• JavaAssist
• CGLIB

바이트 코드 조작 예제

ByteBuddy를 활용해 바이트 코드 조작 예제를 보도록 하겠습니다.

Target클래스의 getTarget()메서드의 반환값을 Target.java 소스코드 변경 없이 변경해보는 예제입니다.

// Target.java

public class Target
{
    public String getTarget()
    {
        return "target";
    }
}

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        ByteBuddyAgent.install();
        new ByteBuddy()
            .redefine(Target.class)
            .method(ElementMatchers.named("getTarget"))
            .intercept(FixedValue.value("changedTarget"))
            .make()
            .load(Target.class.getClassLoader(), ClassReloadingStrategy.fromInstalledAgent());

        System.out.println("TARGET : " + new Target().getTarget());
    }

}

System.out.println("TARGET : " + new Target().getTarget());

일반적인 상황이라면, 위 코드 호출시 아래와 같은 결과가 나오겠지만,

Target : target

의 결과가 나와야 겠지만, ByteBudyy를 사용해 getTarget 메서드의 결과를 changedTarget으로 변경하도록 했기 때문에 다음과 같은 결과를 확인할수 있습니다.

그런데 실제로 컴파일된 Target.class 파일을 보면, 조금 의아해 하실수도 있습니다.

결과값을 보면 분명히 바이트조작을 통해서 Target.class 파일이 변경되었을거라 예상하셨을수도 있으실텐데 class 파일을 변경하는것이 아닌 클래스로딩시점에 변경된 바이트코드를 로딩하기때문입니다.

이와같이 Spring에서 사용하는 CGLIB또한, 바이트코드를 조작해 Proxy를 만들어 AOP를 구현하고 있습니다.