Java代码编译Java文件并执行(JavaCompiler)

浅浅的花香味﹌ 2022-10-23 09:57 270阅读 0赞

hello, I'm Shendi

因为最近在写自己的工具包，在控制台模块有个需求，就是想与 JShell 一样，将用户输入的字符串转成代码执行

这里附上我写的工具包地址: [https://github.com/1711680493/ShendiKit][https_github.com_1711680493_ShendiKit]

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**目录**

编译思路及方法

Javax.tools

最简单的编译方式

使用 CompilationTask

编译字符串的Java代码

控制台接收Java语句执行

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对于将字符串解析成代码运行，这个有很多博客写到了，都是用的都是 Commons Jexl 包

还有一种是Java语言内置的脚本解析器，不过那个是解析 js 的，并不是Java（可以进行一些+-\*/等js操作）

> 对于脚本的这种方法，存在于 javax.script 包中, ScriptEngine
> 
> ![20210308145250756.png][]

# 编译思路及方法 #

因为Java是静态语言，所以只能另择他法

可以通过将代码写入Java文件中，并将其编译，使用 ClassLoader 加载进来运行

这篇文章的重点为Java代码编译Java文件

对于编译Java文件，有多种思路

*  调用使用 Javac 命令，这种方式可能会出现很多问题，比如用户未设置环境变量什么的
    
     *  这种方式使用Runtime类就行
 *  在Java 1.6开始，提供了 javax.tools 包用来编译java文件

# Javax.tools #

![20210308150929149.png][]

## 最简单的编译方式 ##

**一个简单的编译代码的操作如下**

// 获取系统编译器
    JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
    // 进行编译操作
    compiler.run(null, null, null, "C:/Users/Administrator/Desktop/Test.java");

JavaCompiler 的 run 函数接收四个参数

分别为

1.  `in` \- “标准”输入; 使用System.in如果为null
2.  `out` \- “标准”输出; 如果为空，请使用System.out
3.  `err` \- “标准”错误; 如果为空，请使用System.err
4.  `arguments` \- 传递给工具的参数

第四个参数为 javac 命令的参数，是一个可变参数，没有时，则控制台会出现 Javac 的提示

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

返回值为 0 则代表编译成功

运行后 Test.class 文件就在同目录出现了

![2021030815190185.png][]![20210308151939473.png][]![20210308152020177.png][]

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##  ##

## 使用 CompilationTask ##

**还有一种方法是通过CompilationTask来进行编译，例子在 JavaCompiler 文档中有，如下**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

public class CompilerTest {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
           // 要编译的文件集合
           File[] files1 = new File[] {new File("C:/Users/Administrator/Desktop/Test.java")};
           
           // 获取系统编译器
           JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
           // 从编译器中获取基础Java文件管理器
           StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
           
           // 文件管理器中获取Java文件,并添加到任务执行
           Iterable<? extends JavaFileObject> compilationUnits1 =
               fileManager.getJavaFileObjectsFromFiles(Arrays.asList(files1));
           compiler.getTask(null, fileManager, null, null, null, compilationUnits1).call();
           
           // 关闭文件管理器
           fileManager.close();
    	}
    }

上面代码的结果与上一种方法一致

主要是 JavaCompiler 的 getTask 函数，此函数将获取编译任务，并可以执行

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

对于最后一个参数 compilationUnits，可以在 StandardJavaFileManager 中进行转换获取

也可以自行定义JavaFileObject

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## 编译字符串的Java代码 ##

下面的例子将字符串编译成 class 文件

package shendi.test.compiler;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.URI;
    import java.net.URISyntaxException;
    import java.util.Arrays;
    
    import javax.tools.JavaCompiler;
    import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;
    import javax.tools.JavaFileObject;
    import javax.tools.SimpleJavaFileObject;
    import javax.tools.StandardJavaFileManager;
    import javax.tools.ToolProvider;
    
    public class TestCompiler extends SimpleJavaFileObject {
    	private String code;
    	
    	protected TestCompiler(String className, String code) throws URISyntaxException {
    		super(new URI(className), Kind.SOURCE);
    		this.code = code;
    	}
    
        @Override
    	public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
    		return code;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws URISyntaxException {
    		
    		JavaCompiler c = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
    		String code = "class Test {"
    				+ "public static void main(String[] args) {"
    					+ "System.out.println(\"hello, world\");"
    				+ "}}";
    		
    		// 自定义 JavaFileObject 可以将字符串转Java文件对象
    		JavaFileObject jo = new TestCompiler("Test", code);
    		Iterable<? extends JavaFileObject> it = Arrays.asList(jo);
    		// 这个文件管理器可有可无
    		StandardJavaFileManager manager = c.getStandardFileManager(null, null, null);
    		CompilationTask task = c.getTask(null, manager, null, null, null, it);
    		task.call();
    		
    	}
    
    }

奇怪的是，使用 IDE 或者 javac 将代码编译后，运行出错

![20210309111144434.png][]

> 经过种种排查，我写测试文件都在一个项目，之前写注解处理器，![20210309213241843.png][]... 删除后问题解决

上述代码执行后，有一个疑问，class文件在哪呢？

因为没有设置参数，默认保存在项目根目录

对于Compiler的一些其他的操作，可以参考此文 [https://blog.csdn.net/u010398771/article/details/90474813][https_blog.csdn.net_u010398771_article_details_90474813]

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# 控制台接收Java语句执行 #

因为上面这种代码我运行出错，所以使用 run 的方式来编译文件

> 思路为接收用户输入代码，封装进文件并编译此文件，读取此文件流使用ClassLoader加载进JVM运行

package shendi.test.compiler;
    
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.IOException;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.util.Scanner;
    
    import javax.tools.JavaCompiler;
    import javax.tools.ToolProvider;
    
    public class TestCompiler extends ClassLoader {
    	
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		
    		Scanner sc = new Scanner(System.in);
    		
    		while (true) {
    			System.out.print("请输入代码: ");
    			String code = sc.nextLine();
    			
    			// 退出死循环命令
    			if ("exit".equals(code)) break;
    			
    			// 将语句封装成代码编译得到字节码
    			byte[] classByte = compiler(code);
    			
    			// 使用类加载器来将byte[]定义成类,需要自定义类加载器(此类继承ClassLoader)
    			Class<?> tempClass = cl.defineClass("Temp", classByte, 0, classByte.length);
    			// 需要注意的是,一个类加载器不能加载相同的类(重新加载),所以定义完后要重写new一遍
    			cl = new TestCompiler();
    			
    			// 反射调用函数
    			Method tempMethod = tempClass.getMethod("exec");
    			tempMethod.invoke(tempClass.getConstructor().newInstance());
    		}
    		
    		sc.close();
    	}
    	
    	/** 类加载器 */
    	private static TestCompiler cl = new TestCompiler();
    	
    	/**
    	 * 将语句转换成Java文件并编译
    	 * @param code 语句
    	 * @return 编译后的class文件的字节码
    	 */
    	private static byte[] compiler(String code) {
    		// 源文件输入输出流
    		FileOutputStream output = null;
    		FileInputStream input = null;
    		
    		try {
    			output = new FileOutputStream("./Temp.java");
    			output.write(("public class Temp { public void exec() {" + code + "} }").getBytes());
    			
    			JavaCompiler c = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
    			if (c.run(null, null, null, "./Temp.java") == 0) {
    				input = new FileInputStream("./Temp.class");
    				// readAllByte 可以读取此文件所有字节,1.9版本以上才支持
    				return input.readAllBytes();
    			}
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		} finally {
    			try {
    				if (input != null) input.close();
    			} catch (IOException e) {
    				e.printStackTrace();
    			} finally {
    				try {
    					if (output != null) output.close();
    				} catch (IOException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    		}
    		
    		return null;
    	}
    
    }

执行后，我的需求就达到了

![20210309222028701.png][]

[https_github.com_1711680493_ShendiKit]: https://github.com/1711680493/ShendiKit
[20210308145250756.png]: /images/20221023/e4241544194c483c86b6e20f4e787950.png
[20210308150929149.png]: /images/20221023/68c7e52a545146879d2656b56e90480e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221023/ef8c68297f8b491b9db31061efecf7bb.png
[2021030815190185.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2021030815190185.png
[20210308151939473.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210308151939473.png
[20210308152020177.png]: /images/20221023/acc1e402397843a9a9d15d2880623ca8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221023/0a8b296a6c75461eaf399f088f5414ab.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODA2OTY2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221023/bc11790da07545b4baf2c0f867be103e.png
[20210309111144434.png]: /images/20221023/e834389976a44b96927bf01a72a7f1a0.png
[20210309213241843.png]: /images/20221023/04d7962d1c1c451aaf9ba631e7cf049c.png
[https_blog.csdn.net_u010398771_article_details_90474813]: https://blog.csdn.net/u010398771/article/details/90474813
[20210309222028701.png]: /images/20221023/a121110632274ff1bb8ef5707de4842d.png