• 深入理解Java的动态编译


    前提

    笔者很久之前就有个想法:参考现有的主流ORM框架的设计,造一个ORM轮子,在基本不改变使用体验的前提下把框架依赖的大量的反射设计去掉,这些反射API构筑的组件使用动态编译加载的实例去替代,从而可以得到接近于直接使用原生JDBC的性能。于是带着这样的想法,深入学习Java的动态编译。编写本文的时候使用的是JDK11

    基本原理

    下面这个很眼熟的图来源于《深入理解Java虚拟机》前端编译与优化的章节,主要描述编译的过程:

    上图看起来只有三步,其实每一步都有大量的步骤,下图尝试相对详细地描述具体的步骤(图比较大难以分割,直接放原图):

    实际上,仅仅对于编译这个过程来说,开发者或者使用者不必要完全掌握其中的细节,JDK提供了一个工具包javax.tools让使用者可以用简易的API进行编译(其实在大多数请下,开发者是面向业务功能开发,像编译和打包这些细节一般直接由开发工具、MavenGradle等工具完成):

    具体的使用过程包括:

    • 获取一个javax.tools.JavaCompiler实例。
    • 基于Java文件对象初始化一个编译任务javax.tools.JavaCompiler$CompilationTask实例。
    • CompilationTask实例执行结果代表着编译过程的成功与否。

    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

    因为JVM里面的Class是基于ClassLoader隔离的,所以编译成功之后可以通过自定义的类加载器加载对应的类实例,然后就可以应用反射API进行实例化和后续的调用。

    JDK动态编译

    JDK动态编译的步骤在上一节已经清楚地说明,这里造一个简单的场景。假设存在一个接口如下:

    package club.throwable.compile;
    
    public interface HelloService {
        
        void sayHello(String name);
    }
    
    // 默认实现
    package club.throwable.compile;
    
    public class DefaultHelloService implements HelloService {
    
        @Override
        public void sayHello(String name) {
            System.out.println(String.format("%s say hello [by default]", name));
        }
    }
    

    我们可以通过字符串SOURCE_CODE定义一个类:

    static String SOURCE_CODE = "package club.throwable.compile;
    " +
            "
    " +
            "public class JdkDynamicCompileHelloService implements HelloService{
    " +
            "
    " +
            "    @Override
    " +
            "    public void sayHello(String name) {
    " +
            "        System.out.println(String.format("%s say hello [by jdk dynamic compile]", name));
    " +
            "    }
    " +
            "}";
    
    // 这里不需要定义类文件,还原类文件内容如下
    package club.throwable.compile;
    
    public class JdkDynamicCompileHelloService implements HelloService{
    
        @Override
        public void sayHello(String name) {
            System.out.println(String.format("%s say hello [by jdk dynamic compile]", name));
        }
    }
    

    在组装编译任务实例之前,还有几项工作需要完成:

    • 内置的JavaFileObject标准实现SimpleJavaFileObject是面向类源码文件,由于动态编译时候输入的是类源码文件的内容字符串,需要自行实现JavaFileObject
    • 内置的JavaFileManager是面向类路径下的Java源码文件进行加载,这里也需要自行实现JavaFileManager
    • 需要自定义一个ClassLoader实例去加载编译出来的动态类。

    实现JavaFileObject

    自行实现一个JavaFileObject,其实可以简单点直接继承SimpleJavaFileObject,覆盖需要用到的方法即可:

    public class CharSequenceJavaFileObject extends SimpleJavaFileObject {
    
        public static final String CLASS_EXTENSION = ".class";
    
        public static final String JAVA_EXTENSION = ".java";
    
        private static URI fromClassName(String className) {
            try {
                return new URI(className);
            } catch (URISyntaxException e) {
                throw new IllegalArgumentException(className, e);
            }
        }
    
        private ByteArrayOutputStream byteCode;
        private final CharSequence sourceCode;
    
        public CharSequenceJavaFileObject(String className, CharSequence sourceCode) {
            super(fromClassName(className + JAVA_EXTENSION), Kind.SOURCE);
            this.sourceCode = sourceCode;
        }
    
        public CharSequenceJavaFileObject(String fullClassName, Kind kind) {
            super(fromClassName(fullClassName), kind);
            this.sourceCode = null;
        }
    
        public CharSequenceJavaFileObject(URI uri, Kind kind) {
            super(uri, kind);
            this.sourceCode = null;
        }
        
        @Override
        public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
            return sourceCode;
        }
    
        @Override
        public InputStream openInputStream() {
            return new ByteArrayInputStream(getByteCode());
        }
        
        // 注意这个方法是编译结果回调的OutputStream,回调成功后就能通过下面的getByteCode()方法获取目标类编译后的字节码字节数组
        @Override
        public OutputStream openOutputStream() {
            return byteCode = new ByteArrayOutputStream();
        }
    
        public byte[] getByteCode() {
            return byteCode.toByteArray();
        }
    }
    

    如果编译成功之后,直接通过自行添加的CharSequenceJavaFileObject#getByteCode()方法即可获取目标类编译后的字节码对应的字节数组(二进制内容)。这里的CharSequenceJavaFileObject预留了多个构造函数用于兼容原有的编译方式。

    实现ClassLoader

    只要简单继承ClassLoader即可,关键是要覆盖原来的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,为了实现这一点可以添加一个哈希表作为缓存,键-值分别是全类名的别名(xx.yy.MyClass形式,而非URI模式)和目标类对应的JavaFileObject实例。

    public class JdkDynamicCompileClassLoader extends ClassLoader {
    
        public static final String CLASS_EXTENSION = ".class";
    
        private final Map<String, JavaFileObject> javaFileObjectMap = Maps.newConcurrentMap();
    
        public JdkDynamicCompileClassLoader(ClassLoader parentClassLoader) {
            super(parentClassLoader);
        }
    
        @Override
        protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
            JavaFileObject javaFileObject = javaFileObjectMap.get(name);
            if (null != javaFileObject) {
                CharSequenceJavaFileObject charSequenceJavaFileObject = (CharSequenceJavaFileObject) javaFileObject;
                byte[] byteCode = charSequenceJavaFileObject.getByteCode();
                return defineClass(name, byteCode, 0, byteCode.length);
            }
            return super.findClass(name);
        }
    
        @Nullable
        @Override
        public InputStream getResourceAsStream(String name) {
            if (name.endsWith(CLASS_EXTENSION)) {
                String qualifiedClassName = name.substring(0, name.length() - CLASS_EXTENSION.length()).replace('/', '.');
                CharSequenceJavaFileObject javaFileObject = (CharSequenceJavaFileObject) javaFileObjectMap.get(qualifiedClassName);
                if (null != javaFileObject && null != javaFileObject.getByteCode()) {
                    return new ByteArrayInputStream(javaFileObject.getByteCode());
                }
            }
            return super.getResourceAsStream(name);
        }
    
        /**
         * 暂时存放编译的源文件对象,key为全类名的别名(非URI模式),如club.throwable.compile.HelloService
         */
        void addJavaFileObject(String qualifiedClassName, JavaFileObject javaFileObject) {
            javaFileObjectMap.put(qualifiedClassName, javaFileObject);
        }
    
        Collection<JavaFileObject> listJavaFileObject() {
            return Collections.unmodifiableCollection(javaFileObjectMap.values());
        }
    }
    

    实现JavaFileManager

    JavaFileManagerJava文件的抽象管理器,它用于管理常规的Java文件,但是不局限于文件,也可以管理其他来源的Java类文件数据。下面就通过实现一个自定义的JavaFileManager用于管理字符串类型的源代码。为了简单起见,可以直接继承已经存在的ForwardingJavaFileManager

    public class JdkDynamicCompileJavaFileManager extends ForwardingJavaFileManager<JavaFileManager> {
    
        private final JdkDynamicCompileClassLoader classLoader;
        private final Map<URI, JavaFileObject> javaFileObjectMap = Maps.newConcurrentMap();
    
        public JdkDynamicCompileJavaFileManager(JavaFileManager fileManager, JdkDynamicCompileClassLoader classLoader) {
            super(fileManager);
            this.classLoader = classLoader;
        }
    
        private static URI fromLocation(Location location, String packageName, String relativeName) {
            try {
                return new URI(location.getName() + '/' + packageName + '/' + relativeName);
            } catch (URISyntaxException e) {
                throw new IllegalArgumentException(e);
            }
        }
    
        @Override
        public FileObject getFileForInput(Location location, String packageName, String relativeName) throws IOException {
            JavaFileObject javaFileObject = javaFileObjectMap.get(fromLocation(location, packageName, relativeName));
            if (null != javaFileObject) {
                return javaFileObject;
            }
            return super.getFileForInput(location, packageName, relativeName);
        }
    
        /**
         * 这里是编译器返回的同(源)Java文件对象,替换为CharSequenceJavaFileObject实现
         */
        @Override
        public JavaFileObject getJavaFileForOutput(Location location, String className, JavaFileObject.Kind kind, FileObject sibling) throws IOException {
            JavaFileObject javaFileObject = new CharSequenceJavaFileObject(className, kind);
            classLoader.addJavaFileObject(className, javaFileObject);
            return javaFileObject;
        }
    
        /**
         * 这里覆盖原来的类加载器
         */
        @Override
        public ClassLoader getClassLoader(Location location) {
            return classLoader;
        }
    
        @Override
        public String inferBinaryName(Location location, JavaFileObject file) {
            if (file instanceof CharSequenceJavaFileObject) {
                return file.getName();
            }
            return super.inferBinaryName(location, file);
        }
    
        @Override
        public Iterable<JavaFileObject> list(Location location, String packageName, Set<JavaFileObject.Kind> kinds, boolean recurse) throws IOException {
            Iterable<JavaFileObject> superResult = super.list(location, packageName, kinds, recurse);
            List<JavaFileObject> result = Lists.newArrayList();
            // 这里要区分编译的Location以及编译的Kind
            if (location == StandardLocation.CLASS_PATH && kinds.contains(JavaFileObject.Kind.CLASS)) {
                // .class文件以及classPath下
                for (JavaFileObject file : javaFileObjectMap.values()) {
                    if (file.getKind() == JavaFileObject.Kind.CLASS && file.getName().startsWith(packageName)) {
                        result.add(file);
                    }
                }
                // 这里需要额外添加类加载器加载的所有Java文件对象
                result.addAll(classLoader.listJavaFileObject());
            } else if (location == StandardLocation.SOURCE_PATH && kinds.contains(JavaFileObject.Kind.SOURCE)) {
                // .java文件以及编译路径下
                for (JavaFileObject file : javaFileObjectMap.values()) {
                    if (file.getKind() == JavaFileObject.Kind.SOURCE && file.getName().startsWith(packageName)) {
                        result.add(file);
                    }
                }
            }
            for (JavaFileObject javaFileObject : superResult) {
                result.add(javaFileObject);
            }
            return result;
        }
    
        /**
         * 自定义方法,用于添加和缓存待编译的源文件对象
         */
        public void addJavaFileObject(Location location, String packageName, String relativeName, JavaFileObject javaFileObject) {
            javaFileObjectMap.put(fromLocation(location, packageName, relativeName), javaFileObject);
        }
    }
    

    注意在这个类中引入了自定义类加载器JdkDynamicCompileClassLoader,目的是为了实现JavaFileObject实例的共享以及为文件管理器提供类加载器实例。

    动态编译和运行

    前置准备工作完成,我们可以通过JavaCompiler去编译这个前面提到的字符串,为了字节码的兼容性更好,编译的时候可以指定稍低的JDK版本例如1.6

    public class Client {
    
        static String SOURCE_CODE = "package club.throwable.compile;
    " +
                "
    " +
                "public class JdkDynamicCompileHelloService implements HelloService{
    " +
                "
    " +
                "    @Override
    " +
                "    public void sayHello(String name) {
    " +
                "        System.out.println(String.format("%s say hello [by jdk dynamic compile]", name));
    " +
                "    }
    " +
                "}";
    
        /**
         * 编译诊断收集器
         */
        static DiagnosticCollector<JavaFileObject> DIAGNOSTIC_COLLECTOR = new DiagnosticCollector<>();
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 获取系统编译器实例
            JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
            // 设置编译参数 - 指定编译版本为JDK1.6以提高兼容性
            List<String> options = new ArrayList<>();
            options.add("-source");
            options.add("1.6");
            options.add("-target");
            options.add("1.6");
            // 获取标准的Java文件管理器实例
            StandardJavaFileManager manager = compiler.getStandardFileManager(DIAGNOSTIC_COLLECTOR, null, null);
            // 初始化自定义类加载器
            JdkDynamicCompileClassLoader classLoader = new JdkDynamicCompileClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
            // 初始化自定义Java文件管理器实例
            JdkDynamicCompileJavaFileManager fileManager = new JdkDynamicCompileJavaFileManager(manager, classLoader);
            String packageName = "club.throwable.compile";
            String className = "JdkDynamicCompileHelloService";
            String qualifiedName = packageName + "." + className;
            // 构建Java源文件实例
            CharSequenceJavaFileObject javaFileObject = new CharSequenceJavaFileObject(className, SOURCE_CODE);
            // 添加Java源文件实例到自定义Java文件管理器实例中
            fileManager.addJavaFileObject(
                    StandardLocation.SOURCE_PATH,
                    packageName,
                    className + CharSequenceJavaFileObject.JAVA_EXTENSION,
                    javaFileObject
            );
            // 初始化一个编译任务实例
            JavaCompiler.CompilationTask compilationTask = compiler.getTask(
                    null,
                    fileManager,
                    DIAGNOSTIC_COLLECTOR,
                    options,
                    null,
                    Lists.newArrayList(javaFileObject)
            );
            // 执行编译任务
            Boolean result = compilationTask.call();
            System.out.println(String.format("编译[%s]结果:%s", qualifiedName, result));
            Class<?> klass = classLoader.loadClass(qualifiedName);
            HelloService instance = (HelloService) klass.getDeclaredConstructor().newInstance();
            instance.sayHello("throwable");
        }
    }
    

    输出结果如下:

    编译[club.throwable.compile.JdkDynamicCompileHelloService]结果:true
    throwable say hello [by jdk dynamic compile]
    

    可见通过了字符串的类源码,实现了动态编译、类加载、反射实例化以及最终的方法调用。另外,编译过程的诊断信息可以通过DiagnosticCollector实例获取。为了复用,这里可以把JDK动态编译的过程抽取到一个方法中:

    public final class JdkCompiler {
    
        static DiagnosticCollector<JavaFileObject> DIAGNOSTIC_COLLECTOR = new DiagnosticCollector<>();
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public static <T> T compile(String packageName,
                                    String className,
                                    String sourceCode,
                                    Class<?>[] constructorParamTypes,
                                    Object[] constructorParams) throws Exception {
            // 获取系统编译器实例
            JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
            // 设置编译参数
            List<String> options = new ArrayList<>();
            options.add("-source");
            options.add("1.6");
            options.add("-target");
            options.add("1.6");
            // 获取标准的Java文件管理器实例
            StandardJavaFileManager manager = compiler.getStandardFileManager(DIAGNOSTIC_COLLECTOR, null, null);
            // 初始化自定义类加载器
            JdkDynamicCompileClassLoader classLoader = new JdkDynamicCompileClassLoader(Thread.currentThread().getContextClassLoader());
            // 初始化自定义Java文件管理器实例
            JdkDynamicCompileJavaFileManager fileManager = new JdkDynamicCompileJavaFileManager(manager, classLoader);
            String qualifiedName = packageName + "." + className;
            // 构建Java源文件实例
            CharSequenceJavaFileObject javaFileObject = new CharSequenceJavaFileObject(className, sourceCode);
            // 添加Java源文件实例到自定义Java文件管理器实例中
            fileManager.addJavaFileObject(
                    StandardLocation.SOURCE_PATH,
                    packageName,
                    className + CharSequenceJavaFileObject.JAVA_EXTENSION,
                    javaFileObject
            );
            // 初始化一个编译任务实例
            JavaCompiler.CompilationTask compilationTask = compiler.getTask(
                    null,
                    fileManager,
                    DIAGNOSTIC_COLLECTOR,
                    options,
                    null,
                    Lists.newArrayList(javaFileObject)
            );
            Boolean result = compilationTask.call();
            System.out.println(String.format("编译[%s]结果:%s", qualifiedName, result));
            Class<?> klass = classLoader.loadClass(qualifiedName);
            return (T) klass.getDeclaredConstructor(constructorParamTypes).newInstance(constructorParams);
        }
    }
    

    Javassist动态编译

    既然有JDK的动态编译,为什么还存在Javassist这样的字节码增强工具?撇开性能或者效率层面,JDK动态编译存在比较大的局限性,比较明显的一点就是无法完成字节码插桩,换言之就是无法基于原有的类和方法进行修饰或者增强,但是Javassist可以做到。再者,Javassist提供的APIJDK反射的API十分相近,如果反射平时用得比较熟练,Javassist的上手也就变得比较简单。这里仅仅列举一个增强前面提到的DefaultHelloService的例子,先引入依赖:

    <dependency>
        <groupId>org.javassist</groupId>
        <artifactId>javassist</artifactId>
        <version>3.27.0-GA</version>
    </dependency>
    

    编码如下:

    public class JavassistClient {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
            CtClass cc = pool.get("club.throwable.compile.DefaultHelloService");
            CtMethod ctMethod = cc.getDeclaredMethod("sayHello", new CtClass[]{pool.get("java.lang.String")});
            ctMethod.insertBefore("System.out.println("insert before by Javassist");");
            ctMethod.insertAfter("System.out.println("insert after by Javassist");");
            Class<?> klass = cc.toClass();
            System.out.println(klass.getName());
            HelloService helloService = (HelloService) klass.getDeclaredConstructor().newInstance();
            helloService.sayHello("throwable");
        }
    }
    
    

    输出结果如下:

    club.throwable.compile.DefaultHelloService
    insert before by Javassist
    throwable say hello [by default]
    insert after by Javassist
    

    Javaassist这个单词其实是JavaAssist两个单词拼接在一起,意为Java助手,是一个Java字节码增强类库:

    • 可以基于已经存在的类进行字节码增强,例如修改已经存在的方法、变量,甚至是直接在原有的类中添加新的方法等。
    • 可以完全像积木拼接一样,动态拼出一个全新的类。

    不像ASMASM的学习曲线比较陡峭,属于相对底层的字节码操作类库,当然从性能上来看ASM对字节码增强的效率远高于其他高层次封装的框架)那样需要对字节码编程十分了解,Javaassist降低了字节码增强功能的入门难度。

    进阶例子

    现在定义一个接口MysqlInfoMapper,用于动态执行一条已知的SQL,很简单,就是查询MySQL的系统表mysql里面的用户信息SELECT Host,User FROM mysql.user

    @Data
    public class MysqlUser {
    
        private String host;
        private String user;
    }
    
    public interface MysqlInfoMapper {
    
        List<MysqlUser> selectAllMysqlUsers();
    }
    

    假设现在只提供一个MySQL的驱动包(mysql:mysql-connector-java:jar:8.0.20),暂时不能依赖任何高层次的框架,要动态实现MysqlInfoMapper接口,优先整理需要的组件:

    • 需要一个连接管理器去管理MySQL的连接。
    • 需要一个SQL执行器用于执行查询SQL
    • 需要一个结果处理器去提取和转换查询结果。

    为了简单起见,笔者在定义这三个组件接口的时候顺便在接口中通过单例进行实现(部分配置完全写死):

    // 连接管理器
    public interface ConnectionManager {
    
        String USER_NAME = "root";
    
        String PASS_WORD = "root";
    
        String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/mysql?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&serverTimezone=GMT%2B8&useSSL=false";
    
        Connection newConnection() throws SQLException;
    
        void closeConnection(Connection connection);
    
        ConnectionManager X = new ConnectionManager() {
    
            @Override
            public Connection newConnection() throws SQLException {
                return DriverManager.getConnection(URL, USER_NAME, PASS_WORD);
            }
    
            @Override
            public void closeConnection(Connection connection) {
                try {
                    connection.close();
                } catch (Exception ignore) {
    
                }
            }
        };
    }
    
    // 执行器
    public interface SqlExecutor {
    
        ResultSet execute(Connection connection, String sql) throws SQLException;
    
        SqlExecutor X = new SqlExecutor() {
    
            @Override
            public ResultSet execute(Connection connection, String sql) throws SQLException {
                Statement statement = connection.createStatement();
                statement.execute(sql);
                return statement.getResultSet();
            }
        };
    }
    
    // 结果处理器
    public interface ResultHandler<T> {
    
        T handleResultSet(ResultSet resultSet) throws SQLException;
    
        ResultHandler<List<MysqlUser>> X = new ResultHandler<List<MysqlUser>>() {
            @Override
            public List<MysqlUser> handleResultSet(ResultSet resultSet) throws SQLException {
                try {
                    List<MysqlUser> result = Lists.newArrayList();
                    while (resultSet.next()) {
                        MysqlUser item = new MysqlUser();
                        item.setHost(resultSet.getString("Host"));
                        item.setUser(resultSet.getString("User"));
                        result.add(item);
                    }
                    return result;
                } finally {
                    resultSet.close();
                }
            }
        };
    }
    

    接着需要动态编译MysqlInfoMapper的实现类,它的源文件的字符串内容如下(注意不要在类路径下新建这个DefaultMysqlInfoMapper类):

    package club.throwable.compile;
    import java.sql.Connection;
    import java.sql.ResultSet;
    import java.util.List;
    
    public class DefaultMysqlInfoMapper implements MysqlInfoMapper {
    
        private final ConnectionManager connectionManager;
        private final SqlExecutor sqlExecutor;
        private final ResultHandler resultHandler;
        private final String sql;
    
        public DefaultMysqlInfoMapper(ConnectionManager connectionManager,
                                      SqlExecutor sqlExecutor,
                                      ResultHandler resultHandler,
                                      String sql) {
            this.connectionManager = connectionManager;
            this.sqlExecutor = sqlExecutor;
            this.resultHandler = resultHandler;
            this.sql = sql;
        }
    
        @Override
        public List<MysqlUser> selectAllMysqlUsers() {
            try {
                Connection connection = connectionManager.newConnection();
                try {
                    ResultSet resultSet = sqlExecutor.execute(connection, sql);
                    return (List<MysqlUser>) resultHandler.handleResultSet(resultSet);
                } finally {
                    connectionManager.closeConnection(connection);
                }
            } catch (Exception e) {
                // 暂时忽略异常处理,统一封装为IllegalStateException
                throw new IllegalStateException(e);
            }
        }
    }
    
    

    然后编写一个客户端进行动态编译和执行:

    public class MysqlInfoClient {
    
        static String SOURCE_CODE = "package club.throwable.compile;
    " +
                "import java.sql.Connection;
    " +
                "import java.sql.ResultSet;
    " +
                "import java.util.List;
    " +
                "
    " +
                "public class DefaultMysqlInfoMapper implements MysqlInfoMapper {
    " +
                "
    " +
                "    private final ConnectionManager connectionManager;
    " +
                "    private final SqlExecutor sqlExecutor;
    " +
                "    private final ResultHandler resultHandler;
    " +
                "    private final String sql;
    " +
                "
    " +
                "    public DefaultMysqlInfoMapper(ConnectionManager connectionManager,
    " +
                "                                  SqlExecutor sqlExecutor,
    " +
                "                                  ResultHandler resultHandler,
    " +
                "                                  String sql) {
    " +
                "        this.connectionManager = connectionManager;
    " +
                "        this.sqlExecutor = sqlExecutor;
    " +
                "        this.resultHandler = resultHandler;
    " +
                "        this.sql = sql;
    " +
                "    }
    " +
                "
    " +
                "    @Override
    " +
                "    public List<MysqlUser> selectAllMysqlUsers() {
    " +
                "        try {
    " +
                "            Connection connection = connectionManager.newConnection();
    " +
                "            try {
    " +
                "                ResultSet resultSet = sqlExecutor.execute(connection, sql);
    " +
                "                return (List<MysqlUser>) resultHandler.handleResultSet(resultSet);
    " +
                "            } finally {
    " +
                "                connectionManager.closeConnection(connection);
    " +
                "            }
    " +
                "        } catch (Exception e) {
    " +
                "            // 暂时忽略异常处理,统一封装为IllegalStateException
    " +
                "            throw new IllegalStateException(e);
    " +
                "        }
    " +
                "    }
    " +
                "}
    ";
    
        static String SQL = "SELECT Host,User FROM mysql.user";
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            MysqlInfoMapper mysqlInfoMapper = JdkCompiler.compile(
                    "club.throwable.compile",
                    "DefaultMysqlInfoMapper",
                    SOURCE_CODE,
                    new Class[]{ConnectionManager.class, SqlExecutor.class, ResultHandler.class, String.class},
                    new Object[]{ConnectionManager.X, SqlExecutor.X, ResultHandler.X, SQL});
            System.out.println(JSON.toJSONString(mysqlInfoMapper.selectAllMysqlUsers()));
        }
    }
    

    最终的输出结果是:

    编译[club.throwable.compile.DefaultMysqlInfoMapper]结果:true
    [{"host":"%","user":"canal"},{"host":"%","user":"doge"},{"host":"localhost","user":"mysql.infoschema"},{"host":"localhost","user":"mysql.session"},{"host":"localhost","user":"mysql.sys"},{"host":"localhost","user":"root"}]
    

    然后笔者查看本地安装的MySQL中的结果,验证该查询结果是正确的。

    这里笔者为了简化整个例子,没有在MysqlInfoMapper#selectAllMysqlUsers()方法中添加查询参数,可以尝试一下查询的SQLSELECT Host,User FROM mysql.user WHERE User = 'xxx'场景下的编码实现。

    如果把动态实现的DefaultMysqlInfoMapper注册到IOC容器中,就可以实现MysqlInfoMapper按照类型自动装配。
    如果把SQL和参数处理可以抽离到单独的文件中,并且实现一个对应的文件解析器,那么就可以把类文件和SQL隔离,MybatisHibernate都是这样做的。

    小结

    动态编译或者更底层的面向字节码层面的编程,其实是一个十分有挑战性但是可以创造无限可能的领域,本文只是简单分析了一下Java源码编译的过程,并且通过一些简单的例子进行动态编译的模拟,离使用于实际应用中还有不少距离,后面需要花更多的时间去分析一下相关领域的知识。

    参考资料:

    • JDK11部分源码
    • 《深入理解Java虚拟机 - 3rd》
    • Javassist

    (本文完 c-4-d e-a-20200606 0:23)

    技术公众号(《Throwable文摘》),不定期推送笔者原创技术文章(绝不抄袭或者转载):

    娱乐公众号(《天天沙雕》),甄选奇趣沙雕图文和视频不定期推送,缓解生活工作压力:

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/throwable/p/13053582.html
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