Java運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象的方法小結(jié)

更新時(shí)間：2021年08月31日 11:24:58 作者：BarryW

Java是一門靜態(tài)語(yǔ)言，通常，我們需要的class在編譯的時(shí)候就已經(jīng)生成了，為什么有時(shí)候我們還想在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成class呢？今天通過(guò)本文給大家分享Java運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象的方法小結(jié)，需要的朋友參考下吧

最近一個(gè)項(xiàng)目中利用規(guī)則引擎，提供用戶拖拽式的靈活定義規(guī)則。這就要求根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象處理特定規(guī)則的邏輯。如果手寫(xiě)不僅每次都要修改代碼，還要每次測(cè)試發(fā)版，而且無(wú)法靈活根據(jù)用戶定義的規(guī)則動(dòng)態(tài)處理邏輯。所以想到將公共邏輯寫(xiě)到父類實(shí)現(xiàn)，將特定邏輯根據(jù)字符串動(dòng)態(tài)生成子類處理。這就可以一勞永逸解決這個(gè)問(wèn)題。

　　那就著手從Java如何根據(jù)字符串模板在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象。

　　Java是一門靜態(tài)語(yǔ)言，通常，我們需要的class在編譯的時(shí)候就已經(jīng)生成了，為什么有時(shí)候我們還想在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成class呢？

　　經(jīng)過(guò)一番網(wǎng)上資料查找，由繁到簡(jiǎn)的方式總結(jié)如下：

一、利用JDK自帶工具類實(shí)現(xiàn)

　　現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，動(dòng)態(tài)生成字節(jié)碼，難度有多大？
　　如果我們要自己直接輸出二進(jìn)制格式的字節(jié)碼，在完成這個(gè)任務(wù)前，必須先認(rèn)真閱讀JVM規(guī)范第4章，詳細(xì)了解class文件結(jié)構(gòu)。估計(jì)讀完規(guī)范后，兩個(gè)月過(guò)去了。
　　所以，第一種方法，自己動(dòng)手，從零開(kāi)始創(chuàng)建字節(jié)碼，理論上可行，實(shí)際上很難。
　　第二種方法，使用已有的一些能操作字節(jié)碼的庫(kù)，幫助我們創(chuàng)建class。
　　目前，能夠操作字節(jié)碼的開(kāi)源庫(kù)主要有CGLib和Javassist兩種，它們都提供了比較高級(jí)的API來(lái)操作字節(jié)碼，最后輸出為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要簡(jiǎn)單，但是，要學(xué)會(huì)它的API還是得花大量的時(shí)間，并且，上面的代碼很難看懂對(duì)不對(duì)？

有木有更簡(jiǎn)單的方法？

有！

Java的編譯器是javac，但是，在很早很早的時(shí)候，Java的編譯器就已經(jīng)用純Java重寫(xiě)了，自己能編譯自己，行業(yè)黑話叫“自舉”。從Java 1.6開(kāi)始，編譯器接口正式放到JDK的公開(kāi)API中，于是，我們不需要?jiǎng)?chuàng)建新的進(jìn)程來(lái)調(diào)用javac，而是直接使用編譯器API來(lái)編譯源碼。

使用起來(lái)也很簡(jiǎn)單：

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int compilationResult = compiler.run(null, null, null, '/path/Test.java');

這么寫(xiě)編譯是沒(méi)啥問(wèn)題，問(wèn)題是我們?cè)趦?nèi)存中創(chuàng)建了Java代碼后，必須先寫(xiě)到文件，再編譯，最后還要手動(dòng)讀取class文件內(nèi)容并用一個(gè)ClassLoader加載。

有木有更簡(jiǎn)單的方法？

有！

其實(shí)Java編譯器根本不關(guān)心源碼的內(nèi)容是從哪來(lái)的，你給它一個(gè)String當(dāng)作源碼，它就可以輸出byte[]作為class的內(nèi)容。

所以，我們需要參考Java Compiler API的文檔，讓Compiler直接在內(nèi)存中完成編譯，輸出的class內(nèi)容就是byte[]。

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();
    }
}

上述代碼的幾個(gè)關(guān)鍵在于：

用MemoryJavaFileManager替換JDK默認(rèn)的StandardJavaFileManager，以便在編譯器請(qǐng)求源碼內(nèi)容時(shí)，不是從文件讀取，而是直接返回String；用MemoryOutputJavaFileObject替換JDK默認(rèn)的SimpleJavaFileObject，以便在接收到編譯器生成的byte[]內(nèi)容時(shí)，不寫(xiě)入class文件，而是直接保存在內(nèi)存中。

最后，編譯的結(jié)果放在Map<String, byte[]>中，Key是類名，對(duì)應(yīng)的byte[]是class的二進(jìn)制內(nèi)容。

為什么編譯后不是一個(gè)byte[]呢？

因?yàn)橐粋€(gè).java的源文件編譯后可能有多個(gè).class文件！只要包含了靜態(tài)類、匿名類等，編譯出的class肯定多于一個(gè)。

如何加載編譯后的class呢？

加載class相對(duì)而言就容易多了，我們只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)ClassLoader，覆寫(xiě)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);
    }
}

總結(jié)以上，那么我們來(lái)編寫(xiě)一個(gè)Java腳本引擎吧：

https://github.com/barrywang88/compiler

https://github.com/barrywang88/compiler.git

二、利用三方Jar包實(shí)現(xiàn)

利用三方包c(diǎn)om.itranswarp.compiler來(lái)實(shí)現(xiàn)：

1. 引入Maven依賴包：

<dependency>
    <groupId>com.itranswarp</groupId>
    <artifactId>compiler</artifactId>
    <version>1.0</version>
</dependency>

2. 編寫(xiě)工具類

public class StringCompiler {

    public static Object run(String source, String...args) throws Exception {
        // 聲明類名
        String className = "Main";
        String packageName = "top.fomeiherz";
        // 聲明包名：package top.fomeiherz;
        String prefix = String.format("package %s;", packageName);
        // 全類名：top.fomeiherz.Main
        String fullName = String.format("%s.%s", packageName, className);
        
        // 編譯器
        JavaStringCompiler compiler = new JavaStringCompiler();
        // 編譯：compiler.compile("Main.java", source)
        Map<String, byte[]> results = compiler.compile(className + ".java", prefix + source);
        // 加載內(nèi)存中byte到Class<?>對(duì)象
        Class<?> clazz = compiler.loadClass(fullName, results);
        // 創(chuàng)建實(shí)例
        Object instance = clazz.newInstance();
        Method mainMethod = clazz.getMethod("main", String[].class);
        // String[]數(shù)組時(shí)必須使用Object[]封裝
        // 否則會(huì)報(bào)錯(cuò)：java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
        return mainMethod.invoke(instance, new Object[]{args});
    }
}

3. 測(cè)試執(zhí)行

public class StringCompilerTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 傳入String類型的代碼
        String source = "import java.util.Arrays;public class Main" +
                "{" +
                "public static void main(String[] args) {" +
                "System.out.println(Arrays.toString(args));" +
                "}" +
                "}";
        StringCompiler.run(source, "1", "2");
    }
}

三、利用Groovy腳本實(shí)現(xiàn)

以上兩種方式嘗試過(guò)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)Groovy原生就支持腳本動(dòng)態(tài)生成對(duì)象。

1. 引入Groovy maven依賴

<dependency>
    <groupId>org.codehaus.groovy</groupId>
    <artifactId>groovy-all</artifactId>
    <version>2.4.13</version>
  </dependency>

2. 直接上測(cè)試代碼

@Test
    public void testGroovyClasses() throws Exception {
        //groovy提供了一種將字符串文本代碼直接轉(zhuǎn)換成Java Class對(duì)象的功能
        GroovyClassLoader groovyClassLoader = new GroovyClassLoader();
        //里面的文本是Java代碼,但是我們可以看到這是一個(gè)字符串我們可以直接生成對(duì)應(yīng)的Class<?>對(duì)象,而不需要我們寫(xiě)一個(gè).java文件
        Class<?> clazz = groovyClassLoader.parseClass("package com.xxl.job.core.glue;\n" +
                "\n" +
                "public class Main {\n" +
                "\n" +
                "    public int age = 22;\n" +
                "    \n" +
                "    public void sayHello() {\n" +
                "        System.out.println(\"年齡是:\" + age);\n" +
                "    }\n" +
                "}\n");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
        method.invoke(obj);

        Object val = method.getDefaultValue();
        System.out.println(val);
    }

到此這篇關(guān)于Java運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成對(duì)象幾種方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java運(yùn)行時(shí)生成對(duì)象內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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