菜鸟学习笔记：Java提升篇12（Java动态性2——动态编译、javassist字节码操作）

菜鸟学习笔记：Java提升篇12（Java动态性2——动态编译、javassist字节码操作）

• Java的动态编译
• 通过脚本引擎执行代码
• Java字节码操作
• • JAVAssist的简单使用
  • 常用API
• 后语

Java的动态编译

Java的动态编译是指在Java程序运行时动态的执行编译指令进而执行另一段Java代码，它是在Java6.0中引入的机制。
对于Java动态编译有两种做法，一种是通过Runtime调用Javac，启动新的进程进行操作，比如：

Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec("javac HelloWorld.java");

另一种是通过JavaCompiler动态编译，

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
        int result = compiler.run(null, null, null, "D:\\HelloWorld.java");
        //这里四个参数中：
        //第一个参数为一个流对象，表示为java编译器提供的参数，如果为null表示System.in
        //第二个参数表示得到Java编译器的输出信息
        //第三个编译器代表接收编译器的错误消息
        //第四个参数为一个字符串或字符串数组，表示传入的Java源文件
        //返回值是一个int类型的值，0代表编译成功，非0代表编译失败
        //执行完成后会生成class文件
        System.out.println(result == 0 ? "编译成功" : "编译失败");
 
		//执行java 命令 , 空参数, 所在文件夹
        Process process = Runtime.getRuntime().exec("java HelloWorld");
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
        String str;
        while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
            System.out.println(str);
         }
    }

执行后生成的文件：


我们也可以通过反射来运行编译好的类：

 public static void main(String[] args) throws IOException {
 	try {  
    	URL[] urls = new URL[] { new URL("file:/" + "D:/HelloWorld") };
    	//加载class文件  
    	URLClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);  
    	// 通过反射调用此类  
    	Class clazz = loader.loadClass("HelloWorld");  
    	Method m = clazz.getMethod("main", String[].class);  
    	// 由于可变参数是jdk5.0之后才有，上面代码会编译成m.invoke(null,"aa","bb");会发生参数不匹配的问题  
    	// 因此必须加上Object 强转  
    	m.invoke(null, (Object) new String[] {});  
  
	} catch (Exception e) {  
    	e.printStackTrace();  
	}
 }

执行结果与上例相同。

通过脚本引擎执行代码

Java脚本引擎是JDK6.0之后添加的新功能，它使得Java可以通过一套固定的接口与各种脚本引擎交互，从而达到在Java平台上调用各种脚本语言的目的，是Java联通其他脚本语言的桥梁，使得Java可以把一些复杂业务交给脚本语言处理，大大提高了开发效率 。
以Javascript为例，Java脚本API可以获取脚本程序的输入，通过脚本引擎运行脚本返回运行结果。Java调用JS运用的是Rhino,它是Java编写的Javascript开源实现。通过脚本引擎的运行上下文可以在脚本和Java平台之间交换数据。调用方式如下：

ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = sem.getEngineByName("javascript");

运用engine对象就可以实现Java与JS的交互。

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 获得脚本引擎对象
		ScriptEngineManager sem = new ScriptEngineManager();
		ScriptEngine engine = sem.getEngineByName("javascript");

		// 定义变量,存储到引擎的上下文中
		engine.put("msg", "hello~world!");
		String str = "var user= {name:'HanQuan', age:29};";
		str += "print(user.name);";

		// 执行脚本
		engine.eval(str);
		engine.eval("msg = 'aaa'");
		System.out.println(engine.get("msg"));
		
		//定义函数
		engine.eval("function add(a,b){var sum = a + b; return sum;}");
		//执行函数
		//取得接口
		Invocable jsInvocable = (Invocable)engine;
		//执行脚本中定义的方法
		Object result = jsInvocable.invokeFunction("add", new Object[] {22,33});
		System.out.println(result);
	}

程序结果：

Java字节码操作

Java动态性的实现有两种方式，一种是之前所讲的反射，另一种就是所谓的字节码操作，相对反射而言字节码操作的开销要小于反射，使得其效能高于反射机制。
字节码操作的含义就是通过程序对Java代码编译新城的class文件进行操作。Java中涉及字节码操作的类库有BCEL、ASM、CGLIB、Javassist，其中BCEL和ASM直接涉及到JVM底层的操作和指令，效率较高，CGLIB基于ASM实现，效率相对可以。而JAVAssist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。性能与CGLIB相似，但它的特点是使用简单。本次学习就是基于JAVAssist。

JAVAssist的简单使用

JAVAssist在使用时需要导入Javassist.jar包。下载官网。
我们直接通过一改简单实例来创建一个Person类：

public static void main(String[] args) throws Exception {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		CtClass personClass = pool.makeClass("eee.Person");
		//创建属性
		CtField idField = CtField.make("private int id;", personClass);
		personClass.addField(idField);
		//创建方法
		CtMethod m1 = CtMethod.make("public int getId(){return id;}", personClass);
		CtMethod m2 = CtMethod.make("public void setId(int id){this.id = id;}", personClass);
		personClass.addMethod(m1);
		personClass.addMethod(m2);
		//添加构造器
		CtConstructor constructor = new CtConstructor(new CtClass[]{CtClass.intType},personClass);
		constructor.setBody("{this.id = id;}");
		personClass.addConstructor(constructor);
		personClass.writeFile("c:/aaa");

		System.out.println("sss");
	}
}

实验结果：

常用API

类操作

通过javassist可以对类进行操作：

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		CtClass personClass = pool.makeClass("eee.Person");
		
		byte[] bytes = personClass.toBytecode();	
		System.out.println(Arrays.toString(bytes));

		System.out.println("类名："+personClass.getName());//获取类名
		System.out.println("简要类名："+personClass.getSimpleName());//获取简要类名
		System.out.println("父类："+personClass.getSuperclass());//获取父类
		System.out.println("接口："+personClass.getInterfaces());//获取接口
	}

程序结果：

方法操作

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		CtClass personClass = pool.makeClass("eee.Person");
		
		//创建属性的另一种方式
		CtField idField = new CtField(CtClass.intType, "id", personClass);
		idField.setModifiers(Modifier.PRIVATE);//属性修饰符为private
		personClass.addField(idField);
		
		//创建方法的另一种方式
		CtMethod method = new CtMethod(CtClass.intType, "add", 
				new CtClass[] {CtClass.intType,CtClass.intType}, personClass);
		method.setModifiers(Modifier.PUBLIC);//方法修饰符为public
		method.setBody("{System.out.println(\"I am person\");return $1+$2;}");//创建方法体，其中$1和$2分别代表第一第二个参数
		personClass.addMethod(method);
		
		//通过反射生成新的方法
		Class clazz = personClass.toClass();
		Object obj = clazz.newInstance();
		Method m = clazz.getDeclaredMethod("add", int.class, int.class);
		Object result = m.invoke(obj, 200, 300);
		System.out.println(result);
	}

程序结果：

方法加强

通过javassist可以对类中已有的方法进行加强，也就是在已有方法中添加其他操作，我们首先定义一个Person类：

public class Person {
    //私有属性
    private String name;
    //公有属性
    public  Integer age;
    //无参构造
    public Person() {
    }
    //有参构造
    public Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //私有方法
     private void method1(){
        System.err.println("method1——run");
    }
    //公有方法
    public void method2(String param){
        System.err.println("method1=2——run ："+param);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Proson{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

对该类的method1进行加强：

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
		CtClass personClass = pool.get("eee.Person");
		
		CtMethod method = personClass.getDeclaredMethod("method2", new CtClass[] {pool.get(String.class.getName())});
		method.insertBefore("System.out.println(\"方法增强了\");");
		
		//通过反射生成新的方法
		Class clazz = personClass.toClass();
		Object obj = clazz.newInstance();
		Method m = clazz.getDeclaredMethod("method2", String.class);
		Object result = m.invoke(obj, "aaa");
	}

程序结果：

获取构造器

	public static void main(String[] args) throws Exception {
   		ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
   		CtClass personClass = pool.get("eee.Person");
   		//获取后也可以对构造器进行加强
   		CtConstructor[] cs = personClass.getConstructors();
   		for (CtConstructor c : cs) {
   			System.out.println(c.getLongName());
   		}
   }

结果：

获取注解

以上一篇文章中讲解的Student类为例：

@Target(ElementType.TYPE)//只能在类型或接口前
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)//运行期保留，只有这样的注解才能被反射获取
@interface TableStudnet{
    String value();
}

@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface Filed{
    String columnName();
    String type();
    int length();
}

@TableStudnet("student")
public class Student{
    @Filed(columnName = "db_id",type="int",length=10)
    private int id;
    @Filed(columnName = "db_age",type="int",length=10)
    private int age;
    @Filed(columnName = "db_name",type="varchar",length=3)
    private String name;
}

获取注解的方法

public class test2 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
   	ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
   	CtClass personClass = pool.get("eee.Student");

   	Object[] all = personClass.getAnnotations();
   	TableStudnet s = (TableStudnet)all[0];
   	String value = s.value();
   	System.out.println("value:" + value);
	}
}

程序结果：

对于javassist中常用的内容大概就是这些，如果大家想深入去探究可以去官网查阅API，当然这些对于平时的运用已经足够了。

后语

在新年即将来临之际，这次的Java系列的学习笔记就全部结束了。相信陪我一起学到这里的小伙伴一定收获丰厚把，哈哈。当然Java的生态链实在太广了，以后需要学习的内容远远不止这些，不过大家也不用担心，不管是什么花里胡哨的框架，它的底层是不变的，也许个人能力有限有些东西讲述的不明确，但笔记中提到的点都是需要大家掌握的。如果读笔记实在学不会可以看看视频。认真将这些知识点过上几遍。相信不管什么框架都可以轻松上手。
从明年开始本人也要开始一轮新知识的学习了，可能以后不会像这次一样完整的写一篇教程。但对于今后会遇到的一些共性问题也会做些说明。最后祝大家在新的一年里平平安安、顺顺利利、心想事成、工资翻倍！
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