编者按:我们曾给大家介绍过Java字节码文件操作技巧。Java作为业界应用最为广泛的语言之一,深得众多软件厂商和开发者的推崇,更是被包括Oracle在内的众多JCP成员积极地推动发展。但是对于Java语言的深度理解和运用,毕竟是很少会有人涉及的话题。本文为IBM工程师成富编写的《Java深度历险》的第一部分Java字节代码的操纵,希望读者们喜欢。
在一般的Java应用开发过程中,开发人员使用Java的方式比较简单。打开惯用的IDE,编写Java源代码,再利用IDE提供的功能直接运行Java 程序就可以了。这种开发模式背后的过程是:开发人员编写的是Java源代码文件(.java),IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码(byte code),以类文件的形式保存在磁盘上(.class)。Java虚拟机(JVM)会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“编写一次,到处运行(Write once, run anywhere)” 的目标。Java类文件中包含的字节代码可以被不同平台上的JVM所使用。Java字节代码不仅可以以文件形式存在于磁盘上,也可以通过网络方式来下载,还可以只存在于内存中。JVM中的类加载器会负责从包含字节代码的字节数组(byte[])中定义出Java类。在某些情况下,可能会需要动态的生成 Java字节代码,或是对已有的Java字节代码进行修改。这个时候就需要用到本文中将要介绍的相关技术。首先介绍一下如何动态编译Java源文件。
动态编译Java源文件
在一般情况下,开发人员都是在程序运行之前就编写完成了全部的Java源代码并且成功编译。对有些应用来说,Java源代码的内容在运行时刻才能确定。这个时候就需要动态编译源代码来生成Java字节代码,再由JVM来加载执行。典型的场景是很多算法竞赛的在线评测系统(如PKU JudgeOnline),允许用户上传Java代码,由系统在后台编译、运行并进行判定。在动态编译Java源文件时,使用的做法是直接在程序中调用Java编译器。
JSR 199引入了Java编译器API。如果使用JDK 6的话,可以通过此API来动态编译Java代码。比如下面的代码用来动态编译最简单的Hello World类。该Java类的代码是保存在一个字符串中的。
如果不能使用JDK 6提供的Java编译器API的话,可以使用JDK中的工具类com.sun.tools.javac.Main,不过该工具类只能编译存放在磁盘上的文件,类似于直接使用javac命令。
另外一个可用的工具是Eclipse JDT Core提供的编译器。这是Eclipse Java开发环境使用的增量式Java编译器,支持运行和调试有错误的代码。该编译器也可以单独使用。Play框架在内部使用了JDT的编译器来动态编译Java源代码。在开发模式下,Play框架会定期扫描项目中的Java源代码文件,一旦发现有修改,会自动编译 Java源代码。因此在修改代码之后,刷新页面就可以看到变化。使用这些动态编译的方式的时候,需要确保JDK中的tools.jar在应用的 CLASSPATH中。