Java使用ScriptEngine动态执行代码(附Java几种动态执行代码比较)

在Java中，我们有多种方法可以动态执行代码，包括使用ScriptEngine引擎、使用Java Compiler API、使用字节码增强框架等。其中，使用ScriptEngine引擎是最常见的一种方法。

ScriptEngine引擎

ScriptEngine是Java SE6中引入的一个JavaScript引擎API，通过ScriptEngine可以在Java中动态地执行JavaScript脚本和ECMAScript脚本。

使用步骤

1. 获取ScriptEngine实例

在使用ScriptEngine引擎之前，首先需要获取ScriptEngine实例，可以通过ScriptEngineManager类来获取该实例。

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");

1. 执行JavaScript脚本

获取了ScriptEngine实例之后，就可以使用该实例来执行JavaScript脚本，可以使用eval()方法或evalute()方法来执行JavaScript脚本。

engine.eval("print('Hello, World!')");

其中，eval()方法可以执行任意JavaScript脚本，而evalute()方法可以返回一个Object类型的结果。

Object result = engine.evalute("1 + 2 + 3");
System.out.println(result); // 输出6

示例

ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");
String script = "function sayHello(name) {return 'Hello, ' + name};";
engine.eval(script);
Invocable inv = (Invocable) engine;
String result = (String) inv.invokeFunction("sayHello", "Tom");
System.out.println(result); // 输出Hello, Tom

上面的示例中，我们首先获取了ScriptEngine实例，在JavaScript脚本中定义了一个sayHello()函数，并将该脚本传递给eval()方法执行。然后我们使用Invocable接口将ScriptEngine实例强制转换成Invocable类型，通过invokeFunction()方法来执行JavaScript函数，并获取函数的返回值。

Java Compiler API

Java Compiler API是JDK1.6版本中引入的一个编译API，通过这个API可以在运行时动态编译Java代码，并将编译后的类加载到内存中。使用Java Compiler API可以实现一些高级的动态代码生成和执行操作。

使用步骤

1. 获取JavaCompiler实例

在使用Java Compiler API之前，首先需要获取JavaCompiler实例，可以使用ToolProvider.getSystemJavaCompiler()方法来获取该实例。

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

1. 构造CompilationTask

编写Java代码之前，需要先确定Java代码要放在哪个包下，编写Java代码，然后需要将代码封装成一个JavaFileObject对象，JavaCompiler需要使用该对象来编译Java代码。

StringWriter writer = new StringWriter();
writer.write("package com.example;\n");
writer.write("public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println(\"Hello, World!\");}}");
JavaFileObject javaFileObject = new SimpleJavaFileObject(URI.create("string:///" + "com/example/HelloWorld.java"), JavaFileObject.Kind.SOURCE) {
    @Override
    public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
        return writer.toString();
    }
};

然后可以调用JavaCompiler.getTask()方法创建一个CompilationTask对象，该对象用于编译Java代码，并将编译后的代码输出到指定的目录中。

StandardJavaFileManager manager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
manager.setLocation(StandardLocation.CLASS_OUTPUT, Arrays.asList(outputDirectory));
CompilationTask task = compiler.getTask(null, manager, null, null, null, Arrays.asList(javaFileObject));
task.call();
manager.close();

在上面的代码中，我们首先获取了一个StandardJavaFileManager对象，该对象用于获取Java文件的输入和输出。然后调用JavaCompiler.getTask()方法来创建一个编译任务，该方法接受6个参数，分别是错误输出流、Java文件管理器、诊断监听器、编译选项、类名、JavaFileObject列表。最后调用task.call()方法来编译Java代码。

示例

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StringWriter writer = new StringWriter();
writer.write("package com.example;\n");
writer.write("public class HelloWorld {public static void main(String[] args) {System.out.println(\"Hello, World!\");}}");

JavaFileObject javaFileObject = new SimpleJavaFileObject(URI.create("string:///" + "com/example/HelloWorld.java"), JavaFileObject.Kind.SOURCE) {
    @Override
    public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) throws IOException {
        return writer.toString();
    }
};

File outputDirectory = new File("output");
outputDirectory.mkdir();

StandardJavaFileManager manager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
manager.setLocation(StandardLocation.CLASS_OUTPUT, Arrays.asList(outputDirectory));

CompilationTask task = compiler.getTask(null, manager, null, null, null, Arrays.asList(javaFileObject));
task.call();

manager.close();

URLClassLoader classLoader = URLClassLoader.newInstance(new URL[] {outputDirectory.toURI().toURL()});
Class<?> cls = Class.forName("com.example.HelloWorld", true, classLoader);
Method method = cls.getDeclaredMethod("main", String[].class);
method.invoke(null, new Object[] {null});

在上面的示例中，我们首先获取了一个JavaCompiler实例，然后用一个StringWriter对象来编写Java代码，并将代码封装成一个JavaFileObject对象，最后创建了一个编译任务，并调用call()方法来编译代码。编译完成之后，我们使用URLClassLoader从输出目录中加载编译后的类，并调用相应的方法来执行程序。

字节码增强框架

字节码增强框架是一种高级的动态代码执行技术，通过字节码增强框架，我们可以在运行时动态地修改Java类的字节码，实现一些高级的代码生成和执行操作，比如增强类的功能、实现AOP编程、增强JVM调试等。

目前较为流行的字节码增强框架主要有ASM和Javassist。

对比

在使用动态执行代码的时候，选择合适的技术非常重要。下面我们从几个方面来对比三种动态执行代码的技术。

功能实现

在功能实现方面，三种技术各有千秋。

• ScriptEngine可以很容易地对JavaScript和ECMAScript脚本进行处理，但对于Java代码的处理却比较麻烦。
• Java Compiler API可以很容易地对Java代码进行编译和执行，但需要编写Java代码，而且需要独立编译器环境的支持。
• 字节码增强框架可以在字节码级别上对Java代码进行增强和修改，功能最强，但使用复杂度也最高。

性能表现

在性能表现方面，Java Compiler API相对较慢，因为需要编译Java代码。而ScriptEngine在处理简单的脚本时效率最高，但在处理复杂情况时会出现性能瓶颈。至于字节码增强框架的性能则进一步取决于具体的实现。

实现难度

在实现难度方面，ScriptEngine最容易上手，因为不需要了解太多的Java知识；其次是Java Compiler API，虽然需要独立编译器环境的支持，但代码编写较为简单；最后是字节码增强框架，使用起来非常复杂。

总体而言，如果需要在Java应用中动态执行代码，可以考虑ScriptEngine和Java Compiler API，如果需要在字节码级别上修改Java代码，可以考虑使用字节码增强框架。