Java運行時動態(tài)生成類實現(xiàn)過程詳解

更新時間：2020年07月06日 08:32:36 作者：BarryW

這篇文章主要介紹了Java運行時動態(tài)生成類實現(xiàn)過程詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

　　最近一個項目中利用規(guī)則引擎，提供用戶拖拽式的靈活定義規(guī)則。這就要求根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)動態(tài)生成對象處理特定規(guī)則的邏輯。如果手寫不僅每次都要修改代碼，還要每次測試發(fā)版，而且無法靈活根據(jù)用戶定義的規(guī)則動態(tài)處理邏輯。所以想到將公共邏輯寫到父類實現(xiàn)，將特定邏輯根據(jù)字符串動態(tài)生成子類處理。這就可以一勞永逸解決這個問題。

　　那就著手從Java如何根據(jù)字符串模板在運行時動態(tài)生成對象。

　　Java是一門靜態(tài)語言，通常，我們需要的class在編譯的時候就已經(jīng)生成了，為什么有時候我們還想在運行時動態(tài)生成class呢？

　　經(jīng)過一番網(wǎng)上資料查找，由繁到簡的方式總結(jié)如下：

一、利用JDK自帶工具類實現(xiàn)

　　現(xiàn)在問題來了，動態(tài)生成字節(jié)碼，難度有多大？

　　如果我們要自己直接輸出二進制格式的字節(jié)碼，在完成這個任務前，必須先認真閱讀JVM規(guī)范第4章，詳細了解class文件結(jié)構(gòu)。估計讀完規(guī)范后，兩個月過去了。

　　所以，第一種方法，自己動手，從零開始創(chuàng)建字節(jié)碼，理論上可行，實際上很難。

　　第二種方法，使用已有的一些能操作字節(jié)碼的庫，幫助我們創(chuàng)建class。

　　目前，能夠操作字節(jié)碼的開源庫主要有CGLib和Javassist兩種，它們都提供了比較高級的API來操作字節(jié)碼，最后輸出為class文件。

比如CGLib，典型的用法如下：

Enhancer e = new Enhancer();
e.setSuperclass(...);
e.setStrategy(new DefaultGeneratorStrategy() {
  protected ClassGenerator transform(ClassGenerator cg) {
    return new TransformingGenerator(cg,
      new AddPropertyTransformer(new String[]{ "foo" },
          new Class[] { Integer.TYPE }));
  }});
Object obj = e.create();

比自己生成class要簡單，但是，要學會它的API還是得花大量的時間，并且，上面的代碼很難看懂對不對？

有木有更簡單的方法？

有！

Java的編譯器是javac，但是，在很早很早的時候，Java的編譯器就已經(jīng)用純Java重寫了，自己能編譯自己，行業(yè)黑話叫“自舉”。從Java 1.6開始，編譯器接口正式放到JDK的公開API中，于是，我們不需要創(chuàng)建新的進程來調(diào)用javac，而是直接使用編譯器API來編譯源碼。

使用起來也很簡單：

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int compilationResult = compiler.run(null, null, null, '/path/Test.java');

這么寫編譯是沒啥問題，問題是我們在內(nèi)存中創(chuàng)建了Java代碼后，必須先寫到文件，再編譯，最后還要手動讀取class文件內(nèi)容并用一個ClassLoader加載。

有木有更簡單的方法？

有！

其實Java編譯器根本不關心源碼的內(nèi)容是從哪來的，你給它一個String當作源碼，它就可以輸出byte[]作為class的內(nèi)容。

所以，我們需要參考Java Compiler API的文檔，讓Compiler直接在內(nèi)存中完成編譯，輸出的class內(nèi)容就是byte[]。

Map<String, byte[]> results;
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager stdManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
try (MemoryJavaFileManager manager = new MemoryJavaFileManager(stdManager)) {
  JavaFileObject javaFileObject = manager.makeStringSource(fileName, source);
  CompilationTask task = compiler.getTask(null, manager, null, null, null, Arrays.asList(javaFileObject));
  if (task.call()) {
    results = manager.getClassBytes();
  }
}

上述代碼的幾個關鍵在于：

用MemoryJavaFileManager替換JDK默認的StandardJavaFileManager，以便在編譯器請求源碼內(nèi)容時，不是從文件讀取，而是直接返回String；

用MemoryOutputJavaFileObject替換JDK默認的SimpleJavaFileObject，以便在接收到編譯器生成的byte[]內(nèi)容時，不寫入class文件，而是直接保存在內(nèi)存中。

最后，編譯的結(jié)果放在Map<String, byte[]>中，Key是類名，對應的byte[]是class的二進制內(nèi)容。

為什么編譯后不是一個byte[]呢？

因為一個.java的源文件編譯后可能有多個.class文件！只要包含了靜態(tài)類、匿名類等，編譯出的class肯定多于一個。

如何加載編譯后的class呢？

加載class相對而言就容易多了，我們只需要創(chuàng)建一個ClassLoader，覆寫findClass()方法：

class MemoryClassLoader extends URLClassLoader {

  Map<String, byte[]> classBytes = new HashMap<String, byte[]>();

  public MemoryClassLoader(Map<String, byte[]> classBytes) {
    super(new URL[0], MemoryClassLoader.class.getClassLoader());
    this.classBytes.putAll(classBytes);
  }

  @Override
  protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    byte[] buf = classBytes.get(name);
    if (buf == null) {
      return super.findClass(name);
    }
    classBytes.remove(name);
    return defineClass(name, buf, 0, buf.length);
  }
}

總結(jié)以上，那么我們來編寫一個Java腳本引擎吧：

https://github.com/barrywang88/compiler

https://github.com/barrywang88/compiler.git

二、利用三方Jar包實現(xiàn)

利用三方包com.itranswarp.compiler來實現(xiàn)：

1. 引入Maven依賴包：

<dependency>
  <groupId>com.itranswarp</groupId>
  <artifactId>compiler</artifactId>
  <version>1.0</version>
</dependency>

2. 編寫工具類

public class StringCompiler {
  public static Object run(String source, String...args) throws Exception {
    // 聲明類名
    String className = "Main";
    String packageName = "top.fomeiherz";
    // 聲明包名：package top.fomeiherz;
    String prefix = String.format("package %s;", packageName);
    // 全類名：top.fomeiherz.Main
    String fullName = String.format("%s.%s", packageName, className);
    
    // 編譯器
    JavaStringCompiler compiler = new JavaStringCompiler();
    // 編譯：compiler.compile("Main.java", source)
    Map<String, byte[]> results = compiler.compile(className + ".java", prefix + source);
    // 加載內(nèi)存中byte到Class<?>對象
    Class<?> clazz = compiler.loadClass(fullName, results);
    // 創(chuàng)建實例
    Object instance = clazz.newInstance();
    Method mainMethod = clazz.getMethod("main", String[].class);
    // String[]數(shù)組時必須使用Object[]封裝
    // 否則會報錯：java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
    return mainMethod.invoke(instance, new Object[]{args});
  }
}

3. 測試執(zhí)行

public class StringCompilerTest {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 傳入String類型的代碼
    String source = "import java.util.Arrays;public class Main" +
        "{" +
        "public static void main(String[] args) {" +
        "System.out.println(Arrays.toString(args));" +
        "}" +
        "}";
    StringCompiler.run(source, "1", "2");
  }
}

三、利用Groovy腳本實現(xiàn)

以上兩種方式嘗試過，后來發(fā)現(xiàn)Groovy原生就支持腳本動態(tài)生成對象。

1. 引入Groovy maven依賴

<dependency>
  <groupId>org.codehaus.groovy</groupId>
  <artifactId>groovy-all</artifactId>
  <version>2.4.13</version>
 </dependency>

2. 直接上測試代碼

@Test
  public void testGroovyClasses() throws Exception {
    //groovy提供了一種將字符串文本代碼直接轉(zhuǎn)換成Java Class對象的功能
    GroovyClassLoader groovyClassLoader = new GroovyClassLoader();
    //里面的文本是Java代碼,但是我們可以看到這是一個字符串我們可以直接生成對應的Class<?>對象,而不需要我們寫一個.java文件
    Class<?> clazz = groovyClassLoader.parseClass("package com.xxl.job.core.glue;\n" +
        "\n" +
        "public class Main {\n" +
        "\n" +
        "  public int age = 22;\n" +
        "  \n" +
        "  public void sayHello() {\n" +
        "    System.out.println(\"年齡是:\" + age);\n" +
        "  }\n" +
        "}\n");
    Object obj = clazz.newInstance();
    Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
    method.invoke(obj);

    Object val = method.getDefaultValue();
    System.out.println(val);
  }

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

您可能感興趣的文章: