Java安全之动态加载字节码

Java字节码简单说,Java字节码就是.class后缀的文件,里面存放Java虚拟机执行的指令 。由于Java是一门跨平台的编译型语言 , 所以可以适用于不同平台 , 不同CPU的计算机 , 开发者只需要将自己的代码编译一次,就可以运行在不同平台的JVM中 。甚至,开发者可以用类似Scala、Kotlin这样的语言编写代码,只要你的编译器能够将代码编译成.class文件,都可以在JVM虚拟机中运行:uploading-image-878441.png
URLClassLoader加载远程class文件

ClassLoader是一个加载器,就是用来告诉JVM虚拟机如何去加载这个类,默认的就是根据类名来加载类,这个类名需要是完整路径,比如说java.lang.Runtime
URLClassLoader 实际上是我们平时默认使用的 AppClassLoader 的父类,所以,我们解释URLClassLoader 的工作过程实际上就是在解释默认的Java类加载器的工作流程
正常情况下,Java会根据配置项 sun.boot.class.path 和 java.class.path 中列举到的基础路径(这些路径是经过处理后的 java.net.URL 类)来寻找.class文件来加载,而这个基础路径有分为三种情况:
  • URL未以斜杠 / 结尾 , 则认为是一个JAR文件,使用 JarLoader 来寻找类,即为在Jar包中寻找.class文件
  • URL以斜杠 / 结尾,且协议名是 file,则使用 FileLoader 来寻找类,即为在本地文件系统中寻找.class文件
  • URL以斜杠 / 结尾,且协议名不是 file,则使用最基础的 Loader 来寻找类
使用Http协议测试 , 看Java是否能从远程HTTP服务器上加载.class文件:先编译一个.class文件放在服务器上(这里用自己Python起个服务器,就是访问不到,气死)
public class Hello {    public Evil() throws Exception {    }}利用ClassLoader#defineClass直接加载字节码其实,不管是加载远程class文件 , 还是本地的class或jar文件 , Java都经历的是下面这三个方法调用
ClassLoader#loadClass ---> ClassLoader#findClass ---> ClassLoader#defineClass
  • loadClass 的作用是从已加载的类缓存、父加载器等位置寻找类(这里实际上是双亲委派机制) , 在前面没有找到的情况下,执行 findClass
  • findClass 的作用是根据基础URL指定的方式来加载类的字节码,就像上面说到的 , 可能会在本地文件系统、jar包或远程http服务器上读取字节码,然后交给 defineClass
  • defineClass 的作用是处理前面传入的字节码,将其处理成真正的Java类
所以真正核心的部分其实是 defineClass,他决定了如何将一段字节流转变成一个Java类,Java默认的 ClassLoader#defineClass 是一个native方法,逻辑在JVM的C语言代码中
native方法称为本地方法 。在java源程序中以关键字“native”声明,不提供函数体 。其实现使用C/C++语言在另外的文件中编写,编写的规则遵循Java本地接口的规范(简称JNI) 。简而言就是Java中声明的可调用的使用C/C++实现的方法 。
例子:
package org.gk0d;import java.lang.reflect.Method;import java.util.Base64;public class HelloDefineClass {    public static void main(String[] args) throws Exception {        Method defineClass = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass", String.class, byte[].class, int.class, int.class);        defineClass.setAccessible(true);        byte[] code = Base64.getDecoder().decode("yv66vgAAADQAGwoABgANCQAOAA8IABAKABEAEgcAEwcAFAEA"+                        "Bjxpbml0PgEAAygpVgEABENvZGUBAA9MaW5lTnVtYmVyVGFibGUBAApTb3VyY2VGaWxlAQAKSGVs"+                        "bG8uamF2YQwABwAIBwAVDAAWABcBAAtIZWxsbyBXb3JsZAcAGAwAGQAaAQAFSGVsbG8BABBqYXZh"+                        "L2xhbmcvT2JqZWN0AQAQamF2YS9sYW5nL1N5c3RlbQEAA291dAEAFUxqYXZhL2lvL1ByaW50U3Ry"+                        "ZWFtOwEAE2phdmEvaW8vUHJpbnRTdHJlYW0BAAdwcmludGxuAQAVKExqYXZhL2xhbmcvU3RyaW5n"+                        "OylWACEABQAGAAAAAAABAAEABwAIAAEACQAAAC0AAgABAAAADSq3AAGyAAISA7YABLEAAAABAAoA"+                        "AAAOAAMAAAACAAQABAAMAAUAAQALAAAAAgAM");        Class hello = (Class)defineClass.invoke(ClassLoader.getSystemClassLoader(), "Hello", code,0, code.length);        hello.newInstance();    }}//ClassLoader.getSystemClassLoader()返回系统的类加载器对象

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