Java运行时动态生成类
2022/1/11 22:33:35
本文主要是介绍Java运行时动态生成类,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
转自:https://www.cnblogs.com/barrywxx/p/13233373.html
最近在写脚本时遇到要在运行时生成类的情况,上网搜了很多资料,上面链接的几种方法很全面。
本人使用的是Groovy脚本的方式,如下:
public Class<?> testGroovyGenerateClasses() 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;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"); return clazz; }
遇到了几个问题,实体类的私有成员之间有;分割就够了,可以没有换行符\n,但是构造方法之间必须要\n换行符隔开。
附转帖
点击查看代码
Java运行时动态生成类几种方式 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: 复制代码 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(); 复制代码 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[]。 复制代码 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(); } } 复制代码 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: 复制代码 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); } } 复制代码 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: 1 2 3 4 5 <dependency> <groupId>com.itranswarp</groupId> <artifactId>compiler</artifactId> <version>1.0</version> </dependency> 2. 编写工具类 复制代码 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}); } } 复制代码 3. 测试执行 复制代码 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"); } } 复制代码 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 复制代码 @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); } 复制代码 四、利用Scala脚本实现 1. 定义工具类 package com.damll.rta.flink.utils import java.lang.reflect.Method import java.util import java.util.UUID import scala.reflect.runtime.universe import scala.tools.reflect.ToolBox case class ClassInfo(clazz: Class[_], instance: Any, defaultMethod: Method, methods: Map[String, Method]) { def invoke[T](args: Object*): T = { defaultMethod.invoke(instance, args: _*).asInstanceOf[T] } } object ClassCreateUtils { private val clazzs = new util.HashMap[String, ClassInfo]() private val classLoader = scala.reflect.runtime.universe.getClass.getClassLoader private val toolBox = universe.runtimeMirror(classLoader).mkToolBox() def apply(classNameStr: String, func: String): ClassInfo = this.synchronized { var clazz = clazzs.get(func) if (clazz == null) { val (className, classBody) = wrapClass(classNameStr, func) val zz = compile(prepareScala(className, classBody)) val defaultMethod = zz.getDeclaredMethods.head val methods = zz.getDeclaredMethods clazz = ClassInfo( zz, zz.newInstance(), defaultMethod, methods = methods.map { m => (m.getName, m) }.toMap ) clazzs.put(func, clazz) } clazz } def compile(src: String): Class[_] = { val tree = toolBox.parse(src) toolBox.compile(tree).apply().asInstanceOf[Class[_]] } def prepareScala(className: String, classBody: String): String = { classBody + "\n" + s"scala.reflect.classTag[$className].runtimeClass" } def wrapClass(className:String, function: String): (String, String) = { //val className = s"dynamic_class_${UUID.randomUUID().toString.replaceAll("-", "")}" val classBody = s""" |class $className extends Serializable{ | $function |} """.stripMargin (className, classBody) } } package com.damll.rta.flink.utils import java.lang.reflect.Method import java.util import java.util.UUID import scala.reflect.runtime.universe import scala.tools.reflect.ToolBox case class ClassInfo(clazz: Class[_], instance: Any, defaultMethod: Method, methods: Map[String, Method]) { def invoke[T](args: Object*): T = { defaultMethod.invoke(instance, args: _*).asInstanceOf[T] } } object ClassCreateUtils { private val clazzs = new util.HashMap[String, ClassInfo]() private val classLoader = scala.reflect.runtime.universe.getClass.getClassLoader private val toolBox = universe.runtimeMirror(classLoader).mkToolBox() def apply(classNameStr: String, func: String): ClassInfo = this.synchronized { var clazz = clazzs.get(func) if (clazz == null) { val (className, classBody) = wrapClass(classNameStr, func) val zz = compile(prepareScala(className, classBody)) val defaultMethod = zz.getDeclaredMethods.head val methods = zz.getDeclaredMethods clazz = ClassInfo( zz, zz.newInstance(), defaultMethod, methods = methods.map { m => (m.getName, m) }.toMap ) clazzs.put(func, clazz) } clazz } def compile(src: String): Class[_] = { val tree = toolBox.parse(src) toolBox.compile(tree).apply().asInstanceOf[Class[_]] } def prepareScala(className: String, classBody: String): String = { classBody + "\n" + s"scala.reflect.classTag[$className].runtimeClass" } def wrapClass(className:String, function: String): (String, String) = { //val className = s"dynamic_class_${UUID.randomUUID().toString.replaceAll("-", "")}" val classBody = s""" |class $className extends Serializable{ | $function |} """.stripMargin (className, classBody) } } 2. 调用动态加载类 object CreateTest { def main(args: Array[String]): Unit = { val cim = ClassCreateUtils("Calculator", "def toUps(str:String):String = str.toUpperCase") val value = cim.methods("toUps").invoke(cim.instance, "hello") println(value) // method1 println(cim.invoke("World")) // method2 } } 3. 运行结果 HELLO WORLD 五、利用Aviator脚本实现 1. 引入jar <dependency> <groupId>com.googlecode.aviator</groupId> <artifactId>aviator</artifactId> <version>4.2.10</version> </dependency> 2. 编写代码 复制代码 @Test public void testAviatorClasses() throws Exception { final ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager(); ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript"); // AviatorScript code in a String. This code defines a script object 'obj' // with one method called 'hello'. String script = "var obj = new Object(); obj.hello = function(name) { print('Hello, ' + name); }"; // evaluate script engine.eval(script); // javax.script.Invocable is an optional interface. // Check whether your script engine implements or not! // Note that the AviatorScript engine implements Invocable interface. Invocable inv = (Invocable) engine; // get script object on which we want to call the method Object obj = engine.get("obj"); // invoke the method named "hello" on the script object "obj" inv.invokeMethod(obj, "hello", "Script Method !!"); } 详见:https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/scripting/programmer_guide/#helloworld
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