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Java 编译 API（javax.tools 包）的使用方法及关键点总结，适用于在运行时动态编译 Java 代码

news 来源：原创 2025/5/20 4:13:37

以下是 Java 编译 API（javax.tools 包）的使用方法及关键点总结，适用于在运行时动态编译 Java 代码：

1. 核心类与接口

类/接口	用途
`JavaCompiler`	编译 Java 源代码的核心接口。通过 `ToolProvider` 获取实例。
`JavaFileObject`	表示 Java 源代码或字节码的抽象对象（如内存中的字符串或文件）。
`DiagnosticCollector`	收集编译过程中的错误、警告等诊断信息。
`StandardJavaFileManager`	管理编译时的文件输入输出（如源文件、类路径）。

2. 使用步骤

(1) 获取编译器实例

import javax.tools.*;
import java.util.Arrays;

// 1. 获取 JavaCompiler 实例（Java 9+ 需要通过 ToolProvider）
JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
if (compiler == null) {
    throw new RuntimeException("编译器不可用（Java 9+ 需要 JDK 环境）");
}

(2) 创建源代码的 `JavaFileObject`

// 2. 定义要编译的 Java 源代码（示例类）
String sourceCode = "public class DynamicClass { public String greet() { return \"Hello!\"; } }";

// 3. 实现自定义的 JavaFileObject（将字符串作为源代码）
SimpleJavaFileObject fileObject = new DynamicJavaFileObject("DynamicClass", sourceCode);

// 自定义 JavaFileObject（示例实现）
class DynamicJavaFileObject extends SimpleJavaFileObject {
    final String code;

    DynamicJavaFileObject(String className, String code) {
        super(URI.create("string:///" + className + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
        this.code = code;
    }

    @Override
    public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) {
        return code;
    }
}

(3) 执行编译任务

// 4. 创建诊断收集器
DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();

// 5. 配置编译器参数（如类路径、输出目录）
StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null);
Iterable<String> options = Arrays.asList("-d", ".");

// 6. 创建编译任务
JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(
    null,          // 编译输出（null 表示不输出）
    fileManager,   // 文件管理器
    diagnostics,   // 诊断收集器
    options,       // 编译参数（如输出目录）
    null,          // 需要编译的文件名列表（使用 JavaFileObject 直接传入）
    Arrays.asList(fileObject) // 要编译的源代码对象
);

// 7. 执行编译
boolean success = task.call();
fileManager.close();

// 8. 处理编译结果
if (success) {
    System.out.println("编译成功！");
} else {
    for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {
        System.err.format("错误: %s%n", diagnostic.getMessage(null));
    }
}

3. 加载并执行编译后的类

// 9. 加载编译后的类（假设编译输出到当前目录）
ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(
    new URL[]{new File(".").toURI().toURL()},
    getClass().getClassLoader()
);

// 10. 反射获取类并调用方法
Class<?> clazz = classLoader.loadClass("DynamicClass");
Object instance = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
Method greetMethod = clazz.getMethod("greet");
System.out.println(greetMethod.invoke(instance)); // 输出 "Hello!"

4. 关键特性与注意事项

(1) 性能与线程安全

性能：编译过程可能耗时较长，建议在后台线程中执行。
线程安全：JavaCompiler 实例是线程安全的，但 FileManager 需要谨慎管理。

(2) Java 版本兼容性

Java 9+：需通过 ToolProvider.getSystemJavaCompiler() 获取编译器，且需确保 JDK 环境可用（而非 JRE）。
模块系统：若代码涉及模块化（module-info.java），需在编译参数中指定模块路径。

(3) 内存编译优化

可通过 DynamicClassLoader 将编译后的字节码直接加载到内存，避免写入磁盘：

// 自定义类加载器（示例）
class MemoryClassLoader extends ClassLoader {
    private final Map<String, byte[]> classBytes = new HashMap<>();

    public void addClass(String name, byte[] bytes) {
        classBytes.put(name, bytes);
    }

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = classBytes.get(name);
        if (bytes == null) {
            throw new ClassNotFoundException(name);
        }
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
}