Java 将字符串动态生成字节码的实现方法

Java提供了内置的动态生成字节码的API——java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup，该API可以通过反射调用Java虚拟机的动态字节码生成引擎，用于在运行时生成并加载字节码。本攻略将详细讲解使用该API动态生成字节码的完整过程。

1. 创建一个类加载器

在Java中，每个类都必须通过类加载器进行加载才能被JVM识别并执行。因此，我们需要创建一个类加载器来加载动态生成的类。

class DynaClassLoader extends ClassLoader {
    public Class<?> define(String name, byte[] b) {
        return defineClass(name, b, 0, b.length);
    }
}

该类派生自ClassLoader类，并重写了其中的define()方法，用于加载字节数组形式的类定义。define()方法返回已加载的类的Class对象。

2. 生成字节码

Java字节码是由指令和结构化信息组成的二进制文件，我们需要使用ASM字节码生成框架来生成Java字节码。下面示例代码生成了如下类：

public class SimpleClass {
    public void helloWorld(){
        System.out.println("Hello World!");
    } 
}

import org.objectweb.asm.*;

public class SimpleGenerator {
    public static byte[] generate() {
        ClassWriter cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_FRAMES);
        cw.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "SimpleClass", null, "java/lang/Object", null);

        MethodVisitor mv = cw.visitMethod(Opcodes.ACC_PUBLIC, "helloWorld", "()V", null, null);
        mv.visitCode();
        mv.visitFieldInsn(Opcodes.GETSTATIC, "java/lang/System", "out", "Ljava/io/PrintStream;");
        mv.visitLdcInsn("Hello World!");
        mv.visitMethodInsn(Opcodes.INVOKEVIRTUAL, "java/io/PrintStream", "println", "(Ljava/lang/String;)V", false);
        mv.visitInsn(Opcodes.RETURN);
        mv.visitMaxs(2, 1);
        mv.visitEnd();

        byte[] code = cw.toByteArray();
        return code;
    }
}

SimpleGenerator中的generate()方法使用ASM API生成SimpleClass类的字节码，首先创建了一个ClassWriter对象，该对象允许我们访问并自由修改类结构，然后使用visit()方法构造类的头部信息，接着使用visitMethod()方法添加方法helloWorld()，并在其中添加操作，最后调用toByteArray()方法得到SimpleClass字节码的字节数组。

3. 加载并使用生成的字节码

生成字节码之后，我们需要使用DynaClassLoader加载该类，并对其进行操作。示例代码：

public class SimpleInvocation {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 动态加载字节码
        DynaClassLoader classLoader = new DynaClassLoader();
        Class<?> clazz = classLoader.define("SimpleClass", SimpleGenerator.generate());

        // 反射调用方法
        Object instance = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getMethod("helloWorld");
        method.invoke(instance);
    }
}

SimpleInvocation使用反射调用已加载的SimpleClass类的helloWorld()方法，并输出结果：

Hello World!

以上示例代码展示了通过使用Java内置的动态字节码生成API来生成和加载字节码，并通过反射调用该类的方法的完整过程。除此之外，我们还可以使用更多高级的技术来增强动态字节码生成的功能，例如结合AST生成器生成语法树，或者使用ASM提供的类型强制转换和字段重命名机制等。