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8 Java 编译

约 286 个字 92 行代码 预计阅读时间 3 分钟

Java 的编译过程如下所示： alt text

8.2 动态编译

JDK 提供了工具包 javax.tools 让开发者实现编译（实际场景中通常由 maven, gradle 等开发工具代为完成），其具体使用过程包括：

  1. 获取一个 javax.tools.JavaCompiler 实例。
  2. 基于 Java 文件对象初始化一个编译任务 javax.tools.JavaCompiler$CompilationTask 实例。
  3. CompilationTask 实例执行

我们熟知的 javac 编译器其实就是 JavaCompiler 接口的实现，在 JDK11 中，对应的实现类为com.sun.tools.javac.api.JavacTool。在 JDK8 中不存在 JavaCompiler 接口，具体的编译入口类为com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler。

Example

为了将编译后的字节码保存到内存而非输出到文件中，我们需要自定义实现 JavaFileObject，方便起见继承 SimpleJavaFileObject。

class InMemoryJavaFileObject extends SimpleJavaFileObject {
    private final String sourceCode;

    protected InMemoryJavaFileObject(String className, String sourceCode) {
        super(URI.create("string:///" + className.replace('.', '/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
        this.sourceCode = sourceCode;
    }

    @Override
    public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) {
        return sourceCode;
    }
}

重写 ClassLoader 覆盖原来的ClassLoader#findClass()方法，用于搜索自定义的 JavaFileObject 实例，从而提取对应的字节码字节数组进行装载

class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    private final Map<String, ByteArrayOutputStream> compiledBytes;// 哈希表作为缓存

    public CustomClassLoader(Map<String, ByteArrayOutputStream> compiledBytes) {
        this.compiledBytes = compiledBytes;
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        ByteArrayOutputStream byteStream = compiledBytes.get(name);
        if (byteStream == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        byte[] bytes = byteStream.toByteArray();
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
}

JavaFileManager 是 Java 文件的抽象管理器。通过实现自定义的 JavaFileManager，管理字符串类型的源代码。为了简单起见直接继承 ForwardingJavaFileManager

class ClassFileManager extends ForwardingJavaFileManager<StandardJavaFileManager> {
    private final Map<String, ByteArrayOutputStream> compiledBytes;

    protected ClassFileManager(StandardJavaFileManager fileManager, Map<String, ByteArrayOutputStream> compiledBytes) {
        super(fileManager);
        this.compiledBytes = compiledBytes;
    }

    @Override
    public JavaFileObject getJavaFileForOutput(JavaFileManager.Location location, String className, Kind kind, FileObject sibling) {
        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
        compiledBytes.put(className, outputStream);
        return new SimpleJavaFileObject(URI.create("mem:///" + className + kind.extension), kind) {
            @Override
            public OutputStream openOutputStream() {
                return outputStream;
            }
        };
    }
}

public class dyncomp {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 源代码
        String sourceCode =
                "public class HelloWorld{" +
                        "    public static void main(String[] args) throws Exception {" +
                        "        Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");" +
                        "    }" +
                        "}";

        // 2. 将源代码保存到内存中
        JavaFileObject file = new InMemoryJavaFileObject("HelloWorld", sourceCode);

        // 3. 获取系统Java编译器
        JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

        // 4. 准备编译输出
        StringWriter output = new StringWriter();

        // 5. 使用自定义文件管理器
        Map<String, ByteArrayOutputStream> compiledBytes = new HashMap<>();
        StandardJavaFileManager standardFileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
        JavaFileManager fileManager = new ClassFileManager(standardFileManager, compiledBytes);

        // 6. 编译代码
        boolean success = compiler.getTask(output, fileManager, null, null, null, Arrays.asList(file)).call();

        // 7. 检查编译结果
        if (success) {
            System.out.println("Compilation successful!");

            // 8. 加载并执行编译后的类
            CustomClassLoader classLoader = new CustomClassLoader(compiledBytes);
            Class<?> clazz = classLoader.findClass("HelloWorld");
            clazz.getMethod("main", String[].class).invoke(null, (Object) new String[]{});
        } else {
            System.out.println("Compilation failed:");
            System.out.println(output.toString());
        }
    }
}

参考资料

最后更新: 2024年8月22日 15:25:14
创建日期: 2024年8月22日 15:25:14

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