Java运行时动态生成class的方法
来源:互联网 发布:python自学视频 编辑:程序博客网 时间:2024/06/11 19:29
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廖雪峰 /编程 / 4-27 20:45 / 阅读: 2459
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:
- 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
; - 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<String, byte[]>
中,Key是类名,对应的byte[]
是class的二进制内容。
为什么编译后不是一个
byte[]
呢?
因为一个.java
的源文件编译后可能有多个.class
文件!只要包含了静态类、匿名类等,编译出的class肯定多于一个。
如何加载编译后的class呢?
加载class相对而言就容易多了,我们只需要创建一个ClassLoader
,覆写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); }}
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。
完整的源码呢?
在这里:https://github.com/michaelliao/compiler,连Maven的包都给你准备好了!
也就200行代码吧!动态创建class不是梦!
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