改善Java代码之慎用java动态编译

动态编译一直是Java的梦想,从Java 6版本它开始支持动态编译了,可以在运行期直接编译.java文件,执行.class,并且能够获得相关的输入输出,甚至还能监听相关的事件。不过,我们最期望的还是给定一段代码,直接编译,然后运行,也就是空中编译执行(on-the-fly),来看如下代码:

public class Client {
     public static void main(String[] args) throws Exception {
         //Java源代码
         String sourceStr = "public class Hello{    public String sayHello (String name) {return \"Hello,\" + name + \"!\";}}";
         //类名及文件名
         String clsName = "Hello";
         //方法名
         String methodName = "sayHello";
         //当前编译器
         JavaCompiler cmp = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
         //Java标准文件管理器
         StandardJavaFileManager fm = cmp.getStandardFileManager(null,null,null);
         //Java文件对象
         JavaFileObject jfo = new StringJavaObject(clsName,sourceStr);
         //编译参数,类似于javac <options>中的options
         List<String> optionsList = new ArrayList<String>();
         //编译文件的存放地方,注意:此处是为Eclipse工具特设的
         optionsList.addAll(Arrays.asList("-d","./bin"));
         //要编译的单元
         List<JavaFileObject> jfos = Arrays.asList(jfo);
         //设置编译环境
         JavaCompiler.CompilationTask task = cmp.getTask(null, fm, null, optionsList,null,jfos);
         //编译成功
         if(task.call()){
             //生成对象
             Object obj = Class.forName(clsName).newInstance();
             Class<? extends Object> cls = obj.getClass();
             //调用sayHello方法
             Method m = cls.getMethod(methodName, String.class);
             String str = (String) m.invoke(obj, "Dynamic Compilation");
             System.out.println(str);
        }
    }
}
//文本中的Java对象
class StringJavaObject extends SimpleJavaFileObject{
     //源代码
     private String content = "";
     //遵循Java规范的类名及文件
     public StringJavaObject(String _javaFileName,String _content){
           super(_createStringJavaObjectUri(_javaFileName),Kind.SOURCE);
           content = _content;
     }
     //产生一个URL资源路径
     private static URI _createStringJavaObjectUri(String name){
        //注意此处没有设置包名
        return URI.create("String:///" + name + Kind.SOURCE.extension);
     }
     //文本文件代码
     @Override
     public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors)
            throws IOException {
        return content;
    }
}

上面的代码较多,这是一个动态编译的模板程序,读者可以拷贝到项目中使用,代码中的中文注释也较多,相信读者看得懂,不多解释,读者只要明白一件事:只要是在本地静态编译能够实现的任务,比如编译参数、输入输出、错误监控等,动态编译就都能实现。

Java的动态编译对源提供了多个渠道。比如,可以是字符串(例子中就是字符串),可以是文本文件,也可以是编译过的字节码文件(.class文件),甚至可以是存放在数据库中的明文代码或是字节码。汇总成一句话,只要是符合Java规范的就都可以在运行期动态加载,其实现方式就是实现JavaFileObject接口,重写getCharContent、openInputStream、openOutputStream,或者实现JDK已经提供的两个SimpleJavaFileObject、ForwardingJavaFileObject,具体代码可以参考上个例子。

动态编译虽然是很好的工具,让我们可以更加自如地控制编译过程,但是在我目前所接触的项目中还是使用得较少。原因很简单,静态编译已经能够帮我们处理大部分的工作,甚至是全部的工作,即使真的需要动态编译,也有很好的替代方案,比如JRuby、Groovy等无缝的脚本语言。

另外,我们在使用动态编译时,需要注意以下几点:

(1)在框架中谨慎使用

比如要在Struts中使用动态编译,动态实现一个类,它若继承自ActionSupport就希望它成为一个Action。能做到,但是debug很困难;再比如在Spring中,写一个动态类,要让它动态注入到Spring容器中,这是需要花费老大功夫的。

(2)不要在要求高性能的项目使用

动态编译毕竟需要一个编译过程,与静态编译相比多了一个执行环节,因此在高性能项目中不要使用动态编译。不过,如果是在工具类项目中它则可以很好地发挥其优越性,比如在Eclipse工具中写一个插件,就可以很好地使用动态编译,不用重启即可实现运行、调试功能,非常方便。

(3)动态编译要考虑安全问题

如果你在Web界面上提供了一个功能,允许上传一个Java文件然后运行,那就等于说:“我的机器没有密码,大家都来看我的隐私吧”,这是非常典型的注入漏洞,只要上传一个恶意Java程序就可以让你所有的安全工作毁于一旦。

(4)记录动态编译过程

建议记录源文件、目标文件、编译过程、执行过程等日志,不仅仅是为了诊断,还是为了安全和审计,对Java项目来说,空中编译和运行是很不让人放心的,留下这些依据可以更好地优化程序。

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