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深入理解Java的动态编译

 3 years ago
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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：

qiMJNze.jpg!web

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）：

RfeUVbA.jpg!web

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、 Maven 、 Gradle 等工具完成）：

FVruIjY.jpg!web

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;\n" +
        "\n" +
        "public class JdkDynamicCompileHelloService implements HelloService{\n" +
        "\n" +
        "    @Override\n" +
        "    public void sayHello(String name) {\n" +
        "        System.out.println(String.format(\"%s say hello [by jdk dynamic compile]\", name));\n" +
        "    }\n" +
        "}";

// 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

JavaFileManager 是 Java 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;\n" +
            "\n" +
            "public class JdkDynamicCompileHelloService implements HelloService{\n" +
            "\n" +
            "    @Override\n" +
            "    public void sayHello(String name) {\n" +
            "        System.out.println(String.format(\"%s say hello [by jdk dynamic compile]\", name));\n" +
            "    }\n" +
            "}";

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

    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。

ziEfamN.jpg!web

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 SQL 是 SELECT 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， Mybatis 和 Hibernate 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）


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