秒懂Java动态编程（Javassist研究）

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概述

什么是动态编程？动态编程解决什么问题？Java中如何使用？什么原理？如何改进？（须要咱们一块儿探索，因为本身也是比较菜，通常深刻不到这个程度）。

什么是动态编程

动态编程是相对于静态编程而言的,平时咱们讨论比较多的就是静态编程语言，例如Java，与动态编程语言，例如JavaScript。那两者有什么明显的区别呢？简单的说就是在静态编程中，类型检查是在编译时完成的，而动态编程中类型检查是在运行时完成的。所谓动态编程就是绕过编译过程在运行时进行操做的技术，在Java中有以下几种方式：

反射

这个搞Java的应该比较熟悉，原理也就是经过在运行时得到类型信息而后作相应的操做。

动态编译

动态编译是从Java 6开始支持的，主要是经过一个JavaCompiler接口来完成的。经过这种方式咱们能够直接编译一个已经存在的java文件，也能够在内存中动态生成Java代码，动态编译执行。

调用JavaScript引擎

Java 6加入了对Script(JSR223)的支持。这是一个脚本框架，提供了让脚本语言来访问Java内部的方法。你能够在运行的时候找到脚本引擎，而后调用这个引擎去执行脚本。这个脚本API容许你为脚本语言提供Java支持。

动态生成字节码

这种技术经过操做Java字节码的方式在JVM中生成新类或者对已经加载的类动态添加元素。

动态编程解决什么问题

在静态语言中引入动态特性，主要是为了解决一些使用场景的痛点。其实彻底使用静态编程也办的到，只是付出的代价比较高，没有动态编程来的优雅。例如依赖注入框架Spring使用了反射，而Dagger2 却使用了代码生成的方式（APT）。

例如 1： 在那些依赖关系须要动态确认的场景: 2： 须要在运行时动态插入代码的场景，好比动态代理的实现。 3： 经过配置文件来实现相关功能的场景

Java中如何使用

此处咱们主要说一下经过动态生成字节码的方式，其余方式能够自行查找资料。

操做java字节码的工具备两个比较流行，一个是ASM，一个是Javassit 。

ASM ：直接操做字节码指令，执行效率高，要是使用者掌握Java类字节码文件格式及指令，对使用者的要求比较高。

Javassit 提供了更高级的API，执行效率相对较差，但无需掌握字节码指令的知识，对使用者要求较低。

应用层面来说通常使用建议优先选择Javassit，若是后续发现Javassit 成为了整个应用的效率瓶颈的话能够再考虑ASM.固然若是开发的是一个基础类库，或者基础平台，仍是直接使用ASM吧，相信从事这方面工做的开发者能力应该比较高。

上一张国外博客的图，展现处理Java字节码的工具的关系。 接下来介绍如何使用Javassit来操做字节码

Javassit使用方法

Javassist是一个开源的分析、编辑和建立Java字节码的类库。是由东京工业大学的数学和计算机科学系的 Shigeru Chiba （千叶 滋）所建立的。它已加入了开放源代码JBoss 应用服务器项目,经过使用Javassist对字节码操做为JBoss实现动态AOP框架。javassist是jboss的一个子项目，其主要的优势，在于简单，并且快速。直接使用java编码的形式，而不须要了解虚拟机指令，就能动态改变类的结构，或者动态生成类。

Javassist中最为重要的是ClassPool，CtClass ，CtMethod 以及 CtField这几个类。

ClassPool：一个基于HashMap实现的CtClass对象容器，其中键是类名称，值是表示该类的CtClass对象。默认的ClassPool使用与底层JVM相同的类路径，所以在某些状况下，可能须要向ClassPool添加类路径或类字节。

CtClass：表示一个类，这些CtClass对象能够从ClassPool得到。

CtMethods：表示类中的方法。

CtFields ：表示类中的字段。

动态生成一个类

下面的代码会生成一个实现了Cloneable接口的类GenerateClass

public void DynGenerateClass() {
     ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
     CtClass ct = pool.makeClass("top.ss007.GenerateClass");//建立类
     ct.setInterfaces(new CtClass[]{pool.makeInterface("java.lang.Cloneable")});//让类实现Cloneable接口
     try {
         CtField f= new CtField(CtClass.intType,"id",ct);//得到一个类型为int，名称为id的字段
         f.setModifiers(AccessFlag.PUBLIC);//将字段设置为public
         ct.addField(f);//将字段设置到类上
         //添加构造函数
         CtConstructor constructor=CtNewConstructor.make("public GeneratedClass(int pId){this.id=pId;}",ct);
         ct.addConstructor(constructor);
         //添加方法
         CtMethod helloM=CtNewMethod.make("public void hello(String des){ System.out.println(des);}",ct);
         ct.addMethod(helloM);

         ct.writeFile();//将生成的.class文件保存到磁盘

         //下面的代码为验证代码
         Field[] fields = ct.toClass().getFields();
         System.out.println("属性名称：" + fields[0].getName() + "  属性类型：" + fields[0].getType());
     } catch (CannotCompileException e) {
         e.printStackTrace();
     } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
     } catch (NotFoundException e) {
         e.printStackTrace();
     }
 }

上面的代码就会动态生成一个.class文件，咱们使用反编译工具，例如Bytecode Viewer，查看生成的字节码文件GenerateClass.class，以下图所示。

动态添加构造函数及方法

有不少种方法添加构造函数，咱们使用CtNewConstructor.make,他是一个的静态方法，其中有一个重载版本比较方便，以下所示。第一个参数是source text 类型的方法体，第二个为类对象。

CtConstructor constructor=CtNewConstructor.make("public GeneratedClass(int pId){this.id=pId;}",ct); ct.addConstructor(constructor);

这段代码执行后会生成以下java代码，代码片断是使用反编译工具JD-GUI产生的，能够看到构造函数的参数名被修改为了paramInt。

public GeneratedClass(int paramInt) { 
     this.id = paramInt; 
 }

一样有不少种方法添加函数，咱们使用CtNewMethod.make这个比较简单的形式

CtMethod helloM=CtNewMethod.make("public void hello(String des){ System.out.println(des);}",ct); ct.addMethod(helloM);

这段代码执行后会生成以下java代码：

public void hello(String paramString) {
    System.out.println(paramString); 
}

动态修改方法体

动态的修改一个方法的内容才是咱们关注的重点，例如在AOP编程方面，咱们就会用到这种技术，动态的在一个方法中插入代码。 例如咱们有下面这样一个类

public class Point {
    private int x;
    private int y;

    public Point(){}
    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public void move(int dx, int dy) {
        this.x += dx;
        this.y += dy;
    }
}

咱们要动态的在内存中在move()方法体的先后插入一些代码

public void modifyMethod()
    {
        ClassPool pool=ClassPool.getDefault();
        try {
            CtClass ct=pool.getCtClass("top.ss007.Point");
            CtMethod m=ct.getDeclaredMethod("move");
            m.insertBefore("{ System.out.print(\"dx:\"+$1); System.out.println(\"dy:\"+$2);}");
            m.insertAfter("{System.out.println(this.x); System.out.println(this.y);}");

            ct.writeFile();
            //经过反射调用方法，查看结果
            Class pc=ct.toClass();
            Method move= pc.getMethod("move",new Class[]{int.class,int.class});
            Constructor<!--?--> con=pc.getConstructor(new Class[]{int.class,int.class});
            move.invoke(con.newInstance(1,2),1,2);
        }
        ...
    }

使用反编译工具查看修改后的move方法结果：

public void move(int dx, int dy) {
    System.out.print("dx:" + dx);System.out.println("dy:" + dy);
    this.x += dx;
    this.y += dy;
    Object localObject = null;//方法返回值
    System.out.println(this.x);System.out.println(this.y);
  }

能够看到，在生成的字节码文件中确实增长了相应的代码。 函数输出结果为：

dx:1dy:2 
2 
4

Javassit 还有许多功能，例如在方法中调用方法，异常捕捉，类型强制转换，注解相关操做等，并且其还提供了字节码层面的API(Bytecode level API)。

本文转载于http://www.javashuo.com/article/p-vhlzqlyu-nm.html

对转载原文的补充

若是想对类进行修改，最好是在该类在被类加载器以前。否则在执行 CtClass.toCalss() 或者 CtClass.toBytese ,会出现duplicate class definition 的异常。固然也可使用 Javassit 提供的类加载器 Loader ,解决被同一个类加载器加载冲突的问题。可是须要注意的是，不一样类加载器加载的同一个类，不是相同的类。

关于这一点能够参考 https://blog.csdn.net/qq_26222859/article/details/52600260