我们如何去动态的生成一个Java类
从常见的Java类去入手,我们通常的方式是开发一个Java代码,然后将Java代码去编译成class文件,然后通过类加载机制载入JVM,称为运行期间可以用的Java类了
所以最low的方法,就是讲Java文件生成一段源码,然后保存在文件等,启动ProcessBuilder,编译Java文件,进行类加载,进行运行时的加载
或者使用Java Compiler API,JDK 提供的标准API,里面提供了与javac对等的编译器功能.而且可以直接在其中交给类加载器去加载
直接写Java太麻烦,还需要编译保存,直接写Java字节码难度太高,所以最好有着对应的工具或者类库来实现,比如ASM Javassist cglib等
我们围绕类加载机制来进行展开,字节码和类加载机制的转换
字节码操作可以帮助我们做些什么
我们首先明白,类从字节码到Class对象的转换,类加载的基本方法如下
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protected final Class<?> defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,
ProtectionDomain protectionDomain) protected final Class<?> defineClass(String name, java.nio.ByteBuffer b, ProtectionDomain protectionDomain) |
上面是两个典型的defineClass的实现,只要能生成规范的字节码,不管作为byte数组的形式,还是放在ByteBuffer,都可以平滑的进行转换
而所有的defineClass方法,最终都是本地代码实现的
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static native Class<?> defineClass1(ClassLoader loader, String name, byte[] b, int off, int len,
ProtectionDomain pd, String source); static native Class<?> defineClass2(ClassLoader loader, String name, java.nio.ByteBuffer b, int off, int len, ProtectionDomain pd, String source); |
对应的JDK 的dynamic proxy的实现代码,对应逻辑在ProxyBuilder这个静态内部类,生成了字节码,并且利用btye数组保存,利用defineClass进行加载
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byte[] proxyClassFile = ProxyGenerator.generateProxyClass(
proxyName, interfaces.toArray(EMPTY_CLASS_ARRAY), accessFlags); try { Class<?> pc = UNSAFE.defineClass(proxyName, proxyClassFile, 0, proxyClassFile.length, loader, null); reverseProxyCache.sub(pc).putIfAbsent(loader, Boolean.TRUE); return pc; } catch (ClassFormatError e) { // 如果出现ClassFormatError，很可能是输入参数有问题，比如，ProxyGenerator有bug } |
那么,JDK如何将老的类文件,分析生成新的字节码呢?
JDK的内部实现,是利用了java.lang.reflect.ProxyGenerator的内部实现.一种特有的字节码操作技术,利用了DataOutputStream的能力,配合hard-coded的各种JVM指令,生成字节码数组
但是因为过于高深,所以不建议使用
可以使用的有LamdaForm的字节码生成逻辑
java.lang.invoke.InvokerBytecodeGenerator
比如JDK自己的动态代理,就是在生成代理类的时候,利用ASM来生成了对应的新类
使用ASM的流程,可以简化的参考如下
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ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
cw.visit(V1_8, // 指定Java版本 ACC_PUBLIC, // 说明是public类型 “com/mycorp/HelloProxy”, // 指定包和类的名称 null, // 签名，null表示不是泛型 “java/lang/Object”, // 指定父类 new String[]{ “com/mycorp/Hello” }); // 指定需要实现的接口 |
然后生成需要的方法和逻辑
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MethodVisitor mv = cw.visitMethod(
ACC_PUBLIC, // 声明公共方法 “sayHello”, // 方法名称 “()Ljava/lang/Object;”, // 描述符 null, // 签名，null表示不是泛型 null); // 可能抛出的异常，如果有，则指定字符串数组 mv.visitCode(); // 省略代码逻辑实现细节 cw.visitEnd(); // 结束类字节码生成 |
这样,我们就创建了新的类
那么整体的流程讲解结束后,动态代理还可以应用在什么地方呢?
常见的Mock框架
ORM 框架
IOC 容器
Profiler 工具
形式化代码的工具
对于实际上需要基础字节码操作时候,可以利用Byte Buddy等
然后是java agent,可以进行拦截操作
利用拦截操作,动态的生成我们自定义的拦截类