Java运行时动态生成对象的方法小结

更新时间：2021年08月31日 11:24:58 作者：BarryW

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？今天通过本文给大家分享Java运行时动态生成对象的方法小结，需要的朋友参考下吧

最近一个项目中利用规则引擎，提供用户拖拽式的灵活定义规则。这就要求根据数据库数据动态生成对象处理特定规则的逻辑。如果手写不仅每次都要修改代码，还要每次测试发版，而且无法灵活根据用户定义的规则动态处理逻辑。所以想到将公共逻辑写到父类实现，将特定逻辑根据字符串动态生成子类处理。这就可以一劳永逸解决这个问题。

　　那就着手从Java如何根据字符串模板在运行时动态生成对象。

　　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？

　　经过一番网上资料查找，由繁到简的方式总结如下：

一、利用JDK自带工具类实现

　　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！

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/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[]。

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);
    }
}

总结以上，那么我们来编写一个Java脚本引擎吧：

https://github.com/barrywang88/compiler

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

二、利用三方Jar包实现

利用三方包com.itranswarp.compiler来实现：

1. 引入Maven依赖包：

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

2. 编写工具类

public class StringCompiler {

    public static Object run(String source, String...args) throws Exception {
        // 声明类名
        String className = "Main";
        String packageName = "top.fomeiherz";
        // 声明包名：package top.fomeiherz;
        String prefix = String.format("package %s;", packageName);
        // 全类名：top.fomeiherz.Main
        String fullName = String.format("%s.%s", packageName, className);
        
        // 编译器
        JavaStringCompiler compiler = new JavaStringCompiler();
        // 编译：compiler.compile("Main.java", source)
        Map<String, byte[]> results = compiler.compile(className + ".java", prefix + source);
        // 加载内存中byte到Class<?>对象
        Class<?> clazz = compiler.loadClass(fullName, results);
        // 创建实例
        Object instance = clazz.newInstance();
        Method mainMethod = clazz.getMethod("main", String[].class);
        // String[]数组时必须使用Object[]封装
        // 否则会报错：java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
        return mainMethod.invoke(instance, new Object[]{args});
    }
}

3. 测试执行

public class StringCompilerTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 传入String类型的代码
        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脚本实现

以上两种方式尝试过，后来发现Groovy原生就支持脚本动态生成对象。

1. 引入Groovy maven依赖

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

2. 直接上测试代码

@Test
    public void testGroovyClasses() throws Exception {
        //groovy提供了一种将字符串文本代码直接转换成Java Class对象的功能
        GroovyClassLoader groovyClassLoader = new GroovyClassLoader();
        //里面的文本是Java代码,但是我们可以看到这是一个字符串我们可以直接生成对应的Class<?>对象,而不需要我们写一个.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(\"年龄是:\" + age);\n" +
                "    }\n" +
                "}\n");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("sayHello");
        method.invoke(obj);

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

到此这篇关于Java运行时动态生成对象几种方式的文章就介绍到这了,更多相关Java运行时生成对象内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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