一种Java运行时动态生成class的方法 野性酷女 2022-06-16 08:44 154阅读 0赞 # Java运行时动态生成class的方法 # Java是一门静态语言,通常,我们需要的class在编译的时候就已经生成了,为什么有时候我们还想在运行时动态生成class呢? 因为在有些时候,我们还真得在运行时为一个类动态创建子类。比如,编写一个ORM框架,如何得知一个简单的JavaBean是否被用户修改过呢? 以User为例: public class User { private String id; private String name; public String getId() { return id; } public void setId(String id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } 其实UserProxy实现起来很简单,就是创建一个User的子类,覆写所有setXxx()方法,做个标记就可以了: public class UserProxy extends User { private boolean dirty; public boolean isDirty() { return this.dirty; } public void setDirty(boolean dirty) { this.dirty = dirty; } @Override public void setId(String id) { super.setId(id); setDirty(true); } @Override public void setName(String name) { super.setName(name); setDirty(true); } } 但是这个UserProxy就必须在运行时动态创建出来了,因为编译时ORM框架根本不知道User类。 现在问题来了,动态生成字节码,难度有多大? 如果我们要自己直接输出二进制格式的字节码,在完成这个任务前,必须先认真阅读JVM规范第4章,详细了解class文件结构。估计读完规范后,两个月过去了。 所以,第一种方法,自己动手,从零开始创建字节码,理论上可行,实际上很难。 第二种方法,使用已有的一些能操作字节码的库,帮助我们创建class。 目前,能够操作字节码的开源库主要有CGLib和Javassist两种,它们都提供了比较高级的API来操作字节码,最后输出为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要简单,但是,要学会它的API还是得花大量的时间,并且,上面的代码很难看懂对不对? > **有木有更简单的方法?** **有!** 换一个思路,如果我们能创建UserProxy.java这个源文件,再调用Java编译器,直接把源码编译成class,再加载进虚拟机,任务完成! 毕竟,创建一个字符串格式的源码是很简单的事情,就是拼字符串嘛,高级点的做法可以用一个模版引擎。 **如何编译?** Java的编译器是javac,但是,在很早很早的时候,Java的编译器就已经用纯Java重写了,自己能编译自己,行业黑话叫“自举”。从Java 1.6开始,编译器接口正式放到JDK的公开API中,于是,我们不需要创建新的进程来调用javac,而是直接使用编译器API来编译源码。 使用起来也很简单: JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler(); int compilationResult = compiler.run(null, null, null, '/path/to/Test.java'); 这么写编译是没啥问题,问题是我们在内存中创建了Java代码后,必须先写到文件,再编译,最后还要手动读取class文件内容并用一个ClassLoader加载。 > **有木有更简单的方法?** **有!** **其实Java编译器根本不关心源码的内容是从哪来的,你给它一个String当作源码,它就可以输出byte\[\]作为class的内容。** 所以,我们需要参考Java Compiler API的文档,让Compiler直接在内存中完成编译,输出的class内容就是byte\[\]。 代码改造如下: 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(); } } 上述代码的几个关键在于: > **1 , 用MemoryJavaFileManager替换JDK默认的StandardJavaFileManager,以便在编译器请求源码内容时,不是从文件读取,而是直接返回String;** > > **2, 用MemoryOutputJavaFileObject替换JDK默认的SimpleJavaFileObject,以便在接收到编译器生成的byte\[\]内容时,不写入class文件,而是直接保存在内存中。** > > 最后,编译的结果放在Map 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); } } > **除了写ORM用之外,还能干什么?** 可以用它来做一个Java脚本引擎。实际上本文的代码主要就是参考了Scripting项目的源码。 也就200行代码吧!动态创建class不是梦! > **完整的源码呢?** 在这里:[https://github.com/itguang/compiler][https_github.com_itguang_compiler],连Maven的包都给你准备好了! [https_github.com_itguang_compiler]: https://github.com/itguang/compiler
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