Java动态编译

程序产生过程

下图展示了从源代码到可运行程序的过程，正常情况下先编译（明文源码到字节码），后执行（JVM加载字节码，获得类模板，实例化，方法使用）。本文来探索下当程序已经开始执行，但在.class甚至.java还未就绪的情况下，程序如何获得指定的实现。这就是我们下面的主题，动态编译。

相关类介绍

JavaCompiler: 负责读取源代码，编译诊断，输出class
JavaFileObject: 文件抽象，代表源代码或者编译后的class
JavaFileManager: 管理JavaFileObject，负责JavaFileObject的创建和保存位置
ClassLoader: 根据字节码，生成类模板

使用方式

由于代码在编译的时候，类定义甚至类名称还不存在，所以没法直接声明使用的。只能定义一个接口代替之，具体实现留给后面的动态编译。

public interface Printer {    public void print();}

源代码的文件级动态编译

java源码以文件的形式存在本地，程序去指定路径加载源文件。

String classPath = File2Class.class.getResource("/").getPath();//在这里我们是动态生成定义，然后写入文件。也可以直接读一个已经存在的文件String str = "import classloader.Printer;"     + "public class MyPrinter1 implements Printer {"     + "public void print() {"     + "System.out.println(\"test1\");"     + "}}";FileWriter writer = new FileWriter(classPath + "MyPrinter1.java");writer.write(str);;writer.close();//获得系统编译器JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null,null, null);//读入源文件Iterable fileObject = fileManager.getJavaFileObjects(classPath + "MyPrinter1.java");//编译JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(                null, fileManager, null, null, null, fileObject);task.call();fileManager.close();//指定class路径，默认和源代码路径一致，加载classURLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[]{new URL("file:" + classPath)});Printer printer = (Printer)classLoader.loadClass("MyPrinter1").newInstance();printer.print();

源代码的内存级动态编译

上节源代码落地了，这节让我们看下源代码和class全程在内存不落地，如何实现动态编译。思路是生成源代码对应的JavaFileObject时，从内存string读取；生成class对应的JavaFileObject时，以字节数组的形式存到内存。JavaFileObject是一个interface， SimpleJavaFileObject是JavaFileObject的一个基本实现，当自定义JavaFileObject时，继承SimpleJavaFileObject，然后改写部分函数。
自定义JavaSourceFromString，作为源代码的抽象文件（来自JDK API文档）

/** * A file object used to represent source coming from a string.*/public class JavaSourceFromString extends SimpleJavaFileObject {/** * The source code of this "file". */final String code;/** * Constructs a new JavaSourceFromString. * @param name the name of the compilation unit represented by this file object * @param code the source code for the compilation unit represented by this file object */JavaSourceFromString(String name, String code) {    super(URI.create("string:///" + name.replace('.','/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);    this.code = code;}@Overridepublic CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) {    return code;}}

JavaClassFileObject，代表class的文件抽象

public class JavaClassFileObject extends SimpleJavaFileObject {    //用于存储class字节    ByteArrayOutputStream outputStream;    public JavaClassFileObject(String className, Kind kind) {        super(URI.create("string:///" + className.replace('.', '/') + kind.extension), kind);        outputStream = new ByteArrayOutputStream();    }    @Override    public OutputStream openOutputStream() throws IOException {        return outputStream;    }    public byte[] getClassBytes() {        return outputStream.toByteArray();    }}

ClassFileManager，修改JavaFileManager生成class的JavaFileObject的行为，另外返回一个自定义ClassLoader用于返回内存中的字节码对应的类模板

public class ClassFileManager extends ForwardingJavaFileManager {    private JavaClassFileObject classFileObject;    /**     * Creates a new instance of ForwardingJavaFileManager.     *     * @param fileManager delegate to this file manager     */    protected ClassFileManager(JavaFileManager fileManager) {        super(fileManager);    }    /**     * Gets a JavaFileObject file object for output     * representing the specified class of the specified kind in the given location.     */    @Override    public JavaFileObject getJavaFileForOutput(Location location, String className, JavaFileObject.Kind kind,     FileObject sibling) throws IOException {        classFileObject = new JavaClassFileObject(className, kind);        return classFileObject;    }    @Override    //获得一个定制ClassLoader，返回我们保存在内存的类    public ClassLoader getClassLoader(Location location) {        return new ClassLoader() {            @Override            protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {                byte[] classBytes = classFileObject.getClassBytes();                return super.defineClass(name, classBytes, 0, classBytes.length);            }        };    }}

下面来偷梁换柱，用自定义的JavaFileObject/JavaFileManager来动态编译

String str = "import Printer;"     + "public class MyPrinter2 implements Printer {"     + "public void print() {"    + "System.out.println(\"test2\");"    + "}}";//生成源代码的JavaFileObjectSimpleJavaFileObject fileObject = new JavaSourceFromString("MyPrinter2", str);JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();//被修改后的JavaFileManagerJavaFileManager fileManager = new ClassFileManager(compiler.getStandardFileManager(null, null, null));//执行编译JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null, null, null, Arrays.asList(fileObject));task.call();//获得ClassLoader，加载class文件ClassLoader classLoader = fileManager.getClassLoader(null);Class printerClass = classLoader.loadClass("MyPrinter2");//获得实例Printer printer = (Printer) printerClass.newInstance();printer.print();

参考

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/javax/tools/JavaCompiler.html
http://www.cnblogs.com/flyoung2008/archive/2011/11/14/2249017.html