教你怎么實現(xiàn)java語言的在線編譯
一、前言
- 使用過leetcode或者類似在線編譯網站功能的人，或許會比較感興趣，關于在線編譯的實現(xiàn)原理，由于我比較頭鐵，所以一沖動之下畢業(yè)設計的項目選擇制作一個類似于在線編譯的一個網站。
- 在決定做這個之前，大概對這方面的東西一竅不通，網上的資料很多也是比較千篇一律，給我這種萌新帶來的難度不是一點半點，當然，最終收獲還是挺大的，所以想寫一點東西，作為梳理，也給以后想學的人做一個參考作用（其實在寫的過程中還是踩了一些坑的）。
- 最終，其實成果挺水的，做出來的成品，就只是實現(xiàn)了一個簡陋的Java語言的在線編譯功能，這里也想吐槽一下，其實leetcode，支持那么多語言的在線編譯真的挺厲害的。
二、前期準備
首先在運行java程序之前，肯定要想辦法把.java的文件使用編譯器，編譯成.class的字節(jié)碼文件。
運氣好的是，強大的Java已經具備類似的API，就是JavaCompiler類，下面做一點簡單介紹:
JavaCompiler是java語言自帶的一個接口，大概是一個對Java編譯器的一個抽象，通過ToolProvider 類的靜態(tài)方法獲取其實現(xiàn)對象：
public interface JavaCompiler extends Tool, OptionChecker
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
稍微看一下源碼
private static final String defaultJavaCompilerName
= "com.sun.tools.javac.api.JavacTool";
private static synchronized ToolProvider instance() {
if (instance == null)
instance = new ToolProvider();
return instance;
}
/**
* Gets the Java™ programming language compiler provided
* with this platform.
* @return the compiler provided with this platform or
* {@code null} if no compiler is provided
*/
public static JavaCompiler getSystemJavaCompiler() {
return instance().getSystemTool(JavaCompiler.class, defaultJavaCompilerName);
}
可以知道，返回的是一個JavacTool對象,是一個接口實現(xiàn)類
public final class JavacTool implements JavaCompiler {這個類實現(xiàn)了run方法
public interface Tool {
int run(InputStream in, OutputStream out, OutputStream err, String... arguments);
}各個參數(shù)的意思分別是
in
java編譯器提供信息
out
用于獲取輸出信息
err
用于獲取錯誤信息
arguments
編譯的文件（路徑）
前面三個參數(shù)如果，為null則會用默認標準輸入輸出代替。網上到處都搜的到不做累述。
三、JavaCompiler V1.0
于是就有了第一種在線編譯運行的實現(xiàn)思路，使用文件IO來動態(tài)生成.java格式的文件與路徑，然后寫入代碼內容。
最初我便是打算姑且使用這種方式，由于數(shù)據(jù)封裝對象UserDto與Question都具有一個唯一的Id屬性，因此 xx.userId.questionId似乎挺適合用來做生成文件的類路徑的，類名就可以統(tǒng)一學習leetcode使用Solution ，于是一番努力后寫出了我的Compilerv1.0
然而這種方式就給人感覺很low，“java動態(tài)編譯”聽起來還挺不錯的，結果一細看，就這？
而且，這樣的實現(xiàn)，每次前端給一個請求過來都要進行文件讀寫操作，如果之前沒有建立好相應路徑與文件，還得重新新建，于是，當用戶和題目多起來了以后那將是一個龐大的文件數(shù)量（最大值：用戶數(shù)X題目數(shù)X2），甚至并發(fā)量稍微有一點還不知道會出現(xiàn)什么問題。
四、JavaCompiler V2.0
在線編譯最理想的情況是：
前端表單傳給你需要編譯的java文件字符串內容，然后將數(shù)據(jù)直接交給自定義編譯器，編譯器經過編譯后返回Class對象，然后你再進行相應操作。
為了實現(xiàn)這個功能，除了JavaCompiler還需要去了解如下對象：
JavaFileObject(大概就是java文件的抽象)JavaFileManager（大概就是Java文件管理操作的封裝）
相關內容是從上面博客鏈接學會的，我自己再做了些改動：
1.需要自定義一個JavaFileObject重寫一些方法
2.需要自定義一個JavaFileManager重寫一些方法
大致原理就是，由于Java封裝的特性，只要類的行為正確，可以關心類的內部細節(jié)，所以，獲取.java文件內容，最初是從文件中獲取，如果我們重寫相應方法，意味著我們可以將要編譯的String內容，直接返回給相應處理程序，只要調用相應方法，返回的內容正確，其實并不用關心，數(shù)據(jù)到底是從哪來的。
下面是我的
五、JavaFileObject實現(xiàn)
public class JavaFileObjectBean extends SimpleJavaFileObject {
/**
* Construct a SimpleJavaFileObject of the given kind and with the
* given URI.
*
* @param uri the URI for this file object
* @param kind the kind of this file object
*/
private String javaCode;
private ByteArrayOutputStream outputStream;
public JavaFileObjectBean(String className, String javaCode) {
super(URI.create("string:///"+className.replace(".","/")+Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
// System.out.println("string:///" + className.replace(".", "/") + Kind.SOURCE.extension);
this.javaCode=javaCode;
//this.outputStream=new ByteArrayOutputStream();
}
protected JavaFileObjectBean(String className, Kind kind) {
super(URI.create("string:///"+className.replace(".","/")+kind.extension), kind);
// System.out.println("!!");
this.outputStream=new ByteArrayOutputStream();
}
@Override
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
return this.javaCode;
}
@Override
public OutputStream openOutputStream() throws IOException {
return this.outputStream;
}
public byte[] getBytes(){
return this.outputStream.toByteArray();
}
}
繼承自SimpleJavaFileObject
public class SimpleJavaFileObject implements JavaFileObject
新加了幾個屬性
private String javaCode;
private ByteArrayOutputStream outputStream;- javaCode:用來保存需要編譯的Java文件內容
- outputStream:用來保存編譯后，Class對象的二進制流
重寫了兩個構造器方法：
public JavaFileObjectBean(String className, String javaCode) {
super(URI.create("string:///"+className.replace(".","/")+Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
// System.out.println("string:///" + className.replace(".", "/") + Kind.SOURCE.extension);
this.javaCode=javaCode;
//this.outputStream=new ByteArrayOutputStream();
}
protected JavaFileObjectBean(String className, Kind kind) {
super(URI.create("string:///"+className.replace(".","/")+kind.extension), kind);
// System.out.println("!!");
this.outputStream=new ByteArrayOutputStream();
}
第一個構造方法：用于自己創(chuàng)建對象時使用，調用父類構造方法的同時初始化屬性：javaCode
完成初始化以后，相關對象會調用重寫的方法
@Override
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
return this.javaCode;
}然后進行編譯。
第二個構造方法是給相關API調用，然后會調用重寫的方法
@Override
public OutputStream openOutputStream() throws IOException {
return this.outputStream;
}將編譯結果寫入提供的IO流
重寫好的JavaFileObject類配合自定義JavaFileManager使用
public class JavaFileManagerBean extends ForwardingJavaFileManager {
private JavaFileObjectBean javaFileObjectBean;
/**
* Creates a new instance of ForwardingJavaFileManager.
*
* @param fileManager delegate to this file manager
*/
protected JavaFileManagerBean(JavaFileManager fileManager) {
super(fileManager);
//this.javaFileObjectBean= new JavaFileObjectBean();
}
@Override
public ClassLoader getClassLoader(Location location) {
return new SecureClassLoader(){
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] bytes = javaFileObjectBean.getBytes();
return super.defineClass(name,bytes,0,bytes.length);
}
};
}
@Override
public JavaFileObject getJavaFileForOutput(Location location, String className, JavaFileObject.Kind kind, FileObject sibling) throws IOException {
this.javaFileObjectBean = new JavaFileObjectBean(className,kind);
return this.javaFileObjectBean;
}
}
相關API會調用
public JavaFileObject getJavaFileForOutput
此時，內置IO流屬性會被初始化，然后寫入編譯的Class對象的二進制流信息，最后自定義一下類加載器的findClass方法,利用loadClass方法獲取編譯后得到的結果
cls=manager.getClassLoader(null).loadClass(className);
由于沒有實際文件，最后會由下面的代碼，尋找到需要加載到的類信息就會調用之前的重寫的findClass方法得到Class 對象（defineClass方法用來將二進制流信息還原為Class對象）
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
暫時就介紹這么多，剩下的內容以后有時間再整理，如果又沒說清楚的地方歡迎指正。
到此這篇關于教你怎么實現(xiàn)java語言的在線編譯的文章就介紹到這了,更多相關實現(xiàn)java語言的在線編譯內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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