在早期的版本中(Java SE5及以前版本)中只能通过tools.jar中的com.sun.tools.javac包来调用Java编译器，但由于tools.jar不是标准的Java库，在使用时必须要设置这个jar的路径。而在Java SE6中为我们提供了标准的包来操作Java编译器，这就是javax.tools包。
编译java文件
使用Java API来编译Java源代码有非常多方法，目前让我们来看一种最简单的方法，通过JavaCompiler进行编译。
使用ToolProvider.getSystemJavaCompiler来得到一个JavaCompiler接口的实例。
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
JavaCompiler中最核心的方法是run()。通过这个方法能编译java源代码。
int run(InputStream in, OutputStream out, OutputStream err, String... arguments)
参数分别用来为：
- java编译器提供参数
- 得到Java编译器的输出信息
- 接收编译器的错误信息，
- 一个或多个Java源程式文件
如果run编译成功，返回\(0\)。
如果前3个参数传入的是null，那么run方法将以标准的输入、输出代替，即System.in、System.out和System.err。如果我们要编译一个test.java文件，并将使用标准输入输出，run的使用方法如下：
int results = tool.run(null, null, null, "test.java");
完整的例子：
//CompileMain.java
import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.ToolProvider;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
public class CompileMain {
public static void main(String[] args) throws IOException {
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
int result = compiler.run(null, null, null, "win.hgfdodo.dynamic.test.java");
System.out.println(result == 0 ? "编译成功" : "编译失败");
Process process = Runtime.getRuntime().exec("java win.hgfdodo.dynamic.test");
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
String str;
while ((str = bufferedReader.readLine()) != null) {
System.out.println(str);
}
}
}
//test.java
public class test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("This is win.hgfdodo.dynamic.test class!");
}
}
$ javac CompileMain.java
$ java CompileMain
编译成功
This is test class!
编译非文件形式源代码
JDK 6 的编译器 API 的另外一个强大之处在于，它可以编译的源文件的形式并不局限于文本文件。JavaCompiler 类依靠文件管理服务可以编译多种形式的源文件。比如直接由内存中的字符串构造的文件，或者是从数据库中取出的文件。这种服务是由 JavaFileManager 类提供的。
在Java SE6中最佳的方法是使用StandardJavaFileManager类。这个类能非常好地控制输入、输出，并且能通过DiagnosticListener得到诊断信息，而DiagnosticCollector类就是listener的实现。新的 JDK 定义了 javax.tools.FileObject 和 javax.tools.JavaFileObject 接口。任何类，只要实现了这个接口，就可以被 JavaFileManager 识别。
![编译流程]()

使用StandardJavaFileManager步骤：
- 建立一个
DiagnosticCollector实例
- 通过
JavaCompiler.getStandardFileManager()方法得到一个StandardFileManager对象。
- 使用
StandardFileManager获取需要编译的源代码。从文件或者字符流中获取源代码。
JavaCompiler.getTask()生成编译任务抽象。- 通过
CompilationTask.call()方法编译源代码。
- 关闭
StandardFileManager。
在使用这种方法调用Java编译时最复杂的方法就是getTask，下面让我们讨论一下getTask方法。这个方法有如下所示的6个参数。
getTask(Writer out,
JavaFileManager fileManager,
DiagnosticListener<? super JavaFileObject> diagnosticListener,
Iterable<String> options,
Iterable<String> classes,
Iterable<? extends JavaFileObject> compilationUnits)
这些参数大多数都可为null。他们的含义所下。
out: 用于输出错误的流，默认是System.err。fileManager:标准的文件管理。diagnosticListener: 编译器的默认行为。options: 编译器的选项classes：参和编译的class。compilationUnits: 待编译的Java文件，不能为null。
CompilationTask 提供了 setProcessors(Iterable<? extends Processor>processors)方法，用户可以制定处理 annotation 的处理器。
在使用完getTask前，需要通过StandardJavaFileManager.getJavaFileObjectsFromFiles()或StandardJavaFileManager.getJavaFileObjectsFromStrings方法得到待编译的compilationUnits对象。
也可以通过继承/实现SimpleJavaObject获取带编译的对象。
调用这两个方法的方式如下：
Iterable<? extends JavaFileObject> getJavaFileObjectsFromFiles(Iterable<? extends File> files)
Iterable<? extends JavaFileObject> getJavaFileObjectsFromStrings(Iterable<String> names)
String[] filenames = …;
Iterable<? extends JavaFileObject> compilationUnits =
fileManager.getJavaFileObjectsFromFiles(Arrays.asList(filenames));
JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager,
diagnostics, options, null, compilationUnits);
最后需要关闭fileManager.close();
例如：
package win.hgfdodo.dynamic;
import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.JavaFileObject;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
import java.util.Arrays;
public class JavaFileManagerMain {
public static void main(String[] args) {
String fullQuanlifiedFileName = "win.hgfdodo.dynamic.".replaceAll("\\.", java.io.File.separator) + "Calculator.java";
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager fileManager =
compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
Iterable<? extends JavaFileObject> files =
fileManager.getJavaFileObjectsFromStrings(
Arrays.asList(fullQuanlifiedFileName));
JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(
null, fileManager, null, null, null, files);
Boolean result = task.call();
if (result == true) {
System.out.println("Succeeded");
}
}
}
package win.hgfdodo.dynamic;
public class Calculator {
public int multiply(int multiplicand, int multiplier) {
return multiplicand * multiplier;
}
}
JavaFileObject获取java源程序
开发者希望生成 Calculator 的一个测试类，而不是手工编写。使用 compiler API，可以将内存中的一段字符串，编译成一个 CLASS 文件。
定制 JavaFileObject 对象：
package win.hgfdodo.dynamic;
import javax.tools.SimpleJavaFileObject;
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;
public class StringObject extends SimpleJavaFileObject {
private String content = null;
protected StringObject(String className, String contents) throws URISyntaxException {
super(new URI(className), Kind.SOURCE);
this.content = contents;
}
@Override
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
return content;
}
}
SimpleJavaFileObject 是 JavaFileObject 的子类，它提供了默认的实现。继承 SimpleJavaObject 之后，只需要实现 getCharContent 方法。
接下来，在内存中构造 Calculator 的测试类 CalculatorTest，并将代表该类的字符串放置到 StringObject 中，传递给 JavaCompiler.getTask 方法。
具体如下：
package win.hgfdodo.dynamic;
import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.JavaFileObject;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.Arrays;
public class StringClassCompilerMain {
public static void main(String[] args) {
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager standardJavaFileManager = javaCompiler.getStandardFileManager(null, null, null);
JavaFileObject testFile = generateTest();
Iterable<? extends JavaFileObject> classes = Arrays.asList(testFile);
JavaCompiler.CompilationTask task = javaCompiler.getTask(null, standardJavaFileManager, null, null, null, classes);
if(task.call()){
System.out.println("success");
}else{
System.out.println("failure!");
}
}
private static JavaFileObject generateTest() {
String contents = new String(
"package win.hgfdodo.dynamic;" +
"class CalculatorTest {\n" +
" public void testMultiply() {\n" +
" Calculator c = new Calculator();\n" +
" System.out.println(c.multiply(2, 4));\n" +
" }\n" +
" public static void main(String[] args) {\n" +
" CalculatorTest ct = new CalculatorTest();\n" +
" ct.testMultiply();\n" +
" }\n" +
"}\n");
StringObject so = null;
try {
so = new StringObject("win.hgfdodo.dynamic.CalculatorTest", contents);
} catch (URISyntaxException e) {
e.printStackTrace();
}
return so;
}
}
采集编译器的诊断信息
收集编译过程中的诊断信息是JDK6新增的内容。诊断信息，通常指错误、警告或是编译过程中的详尽输出。
JDK 6 通过 Listener 机制，获取这些信息。如果要注册一个 DiagnosticListener，必须使用 CompilationTask 来进行编译，因为 Tool.run 方法没有办法注册 Listener。
步骤:
- 构造一个
Listener；
- 传递给
JavaFileManager 的构造函数；
- 编译完成后，获取
Diagnostic列表；
- 输出诊断信息。
例子：
package win.hgfdodo.dynamic;
import javax.tools.*;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Locale;
public class StringClassCompilerMain {
public static void main(String[] args) {
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
DiagnosticCollector<JavaFileObject> collector = new DiagnosticCollector<>();
StandardJavaFileManager standardJavaFileManager = javaCompiler.getStandardFileManager(null, null, null);
JavaFileObject testFile = generateTest();
Iterable<? extends JavaFileObject> classes = Arrays.asList(testFile);
JavaCompiler.CompilationTask task = javaCompiler.getTask(null, standardJavaFileManager, collector, null, null, classes);
if(task.call()){
System.out.println("success");
}else{
System.out.println("failure!");
}
List<Diagnostic<? extends JavaFileObject>> diagnostics = collector.getDiagnostics();
for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic: diagnostics){
System.out.println("line:"+ diagnostic.getLineNumber());
System.out.println("msg:"+ diagnostic.getMessage(Locale.ENGLISH));
System.out.println("source:"+ diagnostic.getSource());
}
}
private static JavaFileObject generateTest() {
String contents = new String(
"package win.hgfdodo.dynamic;" +
"class CalculatorTest {\n" +
" public void testMultiply() {\n" +
" Calculator c = new Calculator()\n" +
" System.out.println(c.multiply(2, 4));\n" +
" }\n" +
" public static void main(String[] args) {\n" +
" CalculatorTest ct = new CalculatorTest();\n" +
" ct.testMultiply();\n" +
" }\n" +
"}\n");
StringObject so = null;
try {
so = new StringObject("win.hgfdodo.dynamic.CalculatorTest", contents);
} catch (URISyntaxException e) {
e.printStackTrace();
}
return so;
}
}
generateTest方法在构造Calculator时，将行尾;去掉，造成java 源文件错误，在编译时，会输出：
line:3
msg:需要';'
source:win.hgfdodo.dynamic.StringObject[win.hgfdodo.dynamic.CalculatorTest]
运行时编译和运行java类
![运行时编译运行图解]()

CharSequenceJavaFileObject -- 存储源代码
package win.hgfdodo.compiler;
import javax.tools.SimpleJavaFileObject;
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
/**
* 字符串java源代码。JavaFileObject表示
*/
public class CharSequenceJavaFileObject extends SimpleJavaFileObject {
//表示java源代码
private CharSequence content;
protected CharSequenceJavaFileObject(String className, String content) {
super(URI.create("string:///" + className.replaceAll("\\.", "/") + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
this.content = content;
}
/**
* 获取需要编译的源代码
* @param ignoreEncodingErrors
* @return
* @throws IOException
*/
@Override
public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
return content;
}
}
JavaClassObject 保存编译结果
package win.hgfdodo.compiler;
import javax.tools.SimpleJavaFileObject;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.URI;
/**
* 存储编译后的字节码
*/
public class JavaClassObject extends SimpleJavaFileObject {
/**
* Compiler编译后的byte数据会存在这个ByteArrayOutputStream对象中，
* 后面可以取出，加载到JVM中。
*/
private ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream;
public JavaClassObject(String className, Kind kind) {
super(URI.create("string:///" + className.replaceAll("\\.", "/") + kind.extension), kind);
this.byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
}
/**
* 覆盖父类SimpleJavaFileObject的方法。
* 该方法提供给编译器结果输出的OutputStream。
*
* 编译器完成编译后，会将编译结果输出到该 OutputStream 中，我们随后需要使用它获取编译结果
*
* @return
* @throws IOException
*/
@Override
public OutputStream openOutputStream() throws IOException {
return this.byteArrayOutputStream;
}
/**
* FileManager会使用该方法获取编译后的byte，然后将类加载到JVM
*/
public byte[] getBytes() {
return this.byteArrayOutputStream.toByteArray();
}
}
JavaFileManager 处理编译结果
JavaFileManager提供了编译结果存储和编译类的加载。
package win.hgfdodo.compiler;
import javax.tools.FileObject;
import javax.tools.ForwardingJavaFileManager;
import javax.tools.JavaFileManager;
import javax.tools.JavaFileObject;
import java.io.IOException;
import java.security.SecureClassLoader;
/**
* 输出字节码到JavaClassFile
*/
public class ClassFileManager extends ForwardingJavaFileManager {
/**
* 存储编译后的代码数据
*/
private JavaClassObject classJavaFileObject;
protected ClassFileManager(JavaFileManager fileManager) {
super(fileManager);
}
/**
* 编译后加载类
* <p>
* 返回一个匿名的SecureClassLoader:
* 加载由JavaCompiler编译后，保存在ClassJavaFileObject中的byte数组。
*/
@Override
public ClassLoader getClassLoader(Location location) {
return new SecureClassLoader() {
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] bytes = classJavaFileObject.getBytes();
return super.defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
}
};
}
/**
* 给编译器提供JavaClassObject，编译器会将编译结果写进去
*/
@Override
public JavaFileObject getJavaFileForOutput(Location location, String className, JavaFileObject.Kind kind, FileObject sibling) throws IOException {
this.classJavaFileObject = new JavaClassObject(className, kind);
return this.classJavaFileObject;
}
}
DynamicCompiler -- 自定义编译器
DynamicCompiler实现将源代码编译并加载的功能。
package win.hgfdodo.compiler;
import javax.tools.*;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 运行时编译
*/
public class DynamicCompiler {
private JavaFileManager fileManager;
public DynamicCompiler() {
this.fileManager = initManger();
}
private JavaFileManager initManger() {
if (fileManager != null) {
return fileManager;
} else {
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
DiagnosticCollector diagnosticCollector = new DiagnosticCollector();
fileManager = new ClassFileManager(javaCompiler.getStandardFileManager(diagnosticCollector, null, null));
return fileManager;
}
}
/**
* 编译源码并加载，获取Class对象
* @param fullName
* @param sourceCode
* @return
* @throws ClassNotFoundException
*/
public Class compileAndLoad(String fullName, String sourceCode) throws ClassNotFoundException {
JavaCompiler javaCompiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
List<JavaFileObject> javaFileObjectList = new ArrayList<JavaFileObject>();
javaFileObjectList.add(new CharSequenceJavaFileObject(fullName, sourceCode));
boolean result = javaCompiler.getTask(null, fileManager, null, null, null, javaFileObjectList).call();
if (result) {
return this.fileManager.getClassLoader(null).loadClass(fullName);
} else {
return Class.forName(fullName);
}
}
/**
* 关闭fileManager
* @throws IOException
*/
public void closeFileManager() throws IOException {
this.fileManager.close();
}
}
测试
package win.hgfdodo.compiler;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class DynamicCompilerTest {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, IOException {
StringBuilder src = new StringBuilder();
src.append("package win.hgfdodo.compiler;");
src.append("public class DynaClass {\n");
src.append(" public String toString() {\n");
src.append(" return \"Hello, I am \" + ");
src.append("this.getClass().getSimpleName();\n");
src.append(" }\n");
src.append("}\n");
String fullName = "win.hgfdodo.compiler.DynaClass";
DynamicCompiler compiler = new DynamicCompiler();
Class clz = compiler.compileAndLoad(fullName, src.toString());
System.out.println(clz.getConstructor().newInstance());
compiler.close();
}
}
编译加载win.hgfdodo.compiler.DynaClass后，创建新的对象，并调用toString()输出：
Hello, I am DynaClass
参考
- javafile compiler， classloader and run
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