Java深度历险（一）——Java字节代码的操纵

【编者按】Java作为业界应用最为广泛的语言之一，深得众多软件厂商和开发者的推崇，更是被包括Oracle在内的众多JCP成员积极地推动发展。但是对于Java语言的深度理解和运用，毕竟是很少会有人涉及的话题。InfoQ中文站特地邀请IBM高级工程师成富为大家撰写这个《Java深度历险》专栏，旨在就Java的一些深度和高级特性分享他的经验。

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在一般的Java应用开发过程中，开发人员使用Java的方式比较简单。打开惯用的IDE，编写Java源代码，再利用IDE提供的功能直接运行Java 程序就可以了。这种开发模式背后的过程是：开发人员编写的是Java源代码文件（.java），IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码（byte code），以类文件的形式保存在磁盘上（.class）。Java虚拟机（JVM）会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“编写一次，到处运行（Write once, run anywhere）” 的目标。Java类文件中包含的字节代码可以被不同平台上的JVM所使用。Java字节代码不仅可以以文件形式存在于磁盘上，也可以通过网络方式来下载，还可以只存在于内存中。JVM中的类加载器会负责从包含字节代码的字节数组（byte[]）中定义出Java类。在某些情况下，可能会需要动态的生成 Java字节代码，或是对已有的Java字节代码进行修改。这个时候就需要用到本文中将要介绍的相关技术。首先介绍一下如何动态编译Java源文件。

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动态编译Java源文件

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在一般情况下，开发人员都是在程序运行之前就编写完成了全部的Java源代码并且成功编译。对有些应用来说，Java源代码的内容在运行时刻才能确定。这个时候就需要动态编译源代码来生成Java字节代码，再由JVM来加载执行。典型的场景是很多算法竞赛的在线评测系统（如PKU JudgeOnline），允许用户上传Java代码，由系统在后台编译、运行并进行判定。在动态编译Java源文件时，使用的做法是直接在程序中调用Java编译器。

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JSR 199引入了Java编译器API。如果使用JDK 6的话，可以通过此API来动态编译Java代码。比如下面的代码用来动态编译最简单的Hello World类。该Java类的代码是保存在一个字符串中的。

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\public class CompilerTest {\   public static void main(String[] args) throws Exception {      \      String source = \"public class Main { public static void main(String[] args) {System.out.println(\\\"Hello World!\\\");} }\";\      JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();\      StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);\      StringSourceJavaObject sourceObject = new CompilerTest.StringSourceJavaObject(\"Main\