Java动态生成Class文件

       在学习Retrofit源码时,发现retrofit.create(final Class service)是通过Java的动态代理构建了一个代理对象,所以翻看了一下Java源码中关于动态代理如何构建对应的类的代码,本文先简单描述一下Java生成Class文件的过程,动态代理部分后续再写。

Java生成动态代理类的对应的方法是ProxyGenerator 的 public static byte[] generateProxyClass(String className, Class[] classTye),直接上代码示例:


ClassGen.java


package com.ant.jdk.reflect;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import sun.misc.ProxyGenerator;

public class ClassGen {

    public static void main(String[] args) {

        String className = "$GenProxy0";

        byte[] classData = ProxyGenerator.generateProxyClass(className, RealSubject.class.getInterfaces());  //这个地方第二个参数需要使用对象类实现的接口参数,

不能使用“Subject.class.getInterfaces()”

或“RealSubject.class.getClasses()”,使用这

两个在生成的class文件中都不会有Subject的方法实现

        String path = "D:/" + className + ".class";

        writeFile(classData, path);

    }

    private static void writeFile(byte[] classData, String path) {

        FileOutputStream classFile = null;

        try {

            classFile = new FileOutputStream(path);

            classFile.write(classData);

            classFile.flush();

        } catch (Exception e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            try {

                classFile.close();

            } catch (IOException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

}


RealSubject.java:


package com.ant.jdk.reflect;

public class RealSubject implements Subject {

    @Override

    public void bye() {

        System.out.println("Goodbye!!");

    }

    @Override

    public void hello(String str) {

        System.out.println("Hello: " + str);

    }

}

Subject.java

package com.ant.jdk.reflect;

public interface Subject {

    void bye();

    void hello(String str);

}


    运行ClassGen,可以在D看到一个生成的$GenProxy0.class文件,对该文件反编译(直接把该文件拖到Intelli J中)后对应的内容如下:


//

// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA

// (powered by Fernflower decompiler)

//

import com.ant.jdk.reflect.Subject;

import java.lang.reflect.InvocationHandler;

import java.lang.reflect.Method;

import java.lang.reflect.Proxy;

import java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException;

public final class $GenProxy0 extends Proxy implements Subject {

    private static Method m1;

    private static Method m4;

    private static Method m2;

    private static Method m3;

    private static Method m0;

    public $GenProxy0(InvocationHandler var1) throws  {

        super(var1);

    }

    public final boolean equals(Object var1) throws  {

        try {

            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});

        } catch (RuntimeException | Error var3) {

            throw var3;

        } catch (Throwable var4) {

            throw new UndeclaredThrowableException(var4);

        }

    }

    public final void bye() throws  {  // 指定接口实现的方法

        try {

            super.h.invoke(this, m4, (Object[])null);

        } catch (RuntimeException | Error var2) {

            throw var2;

        } catch (Throwable var3) {

            throw new UndeclaredThrowableException(var3);

        }

    }

    public final String toString() throws  {

        try {

            return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);

        } catch (RuntimeException | Error var2) {

            throw var2;

        } catch (Throwable var3) {

            throw new UndeclaredThrowableException(var3);

        }

    }

    public final void hello(String var1) throws  {  // 指定接口实现的方法

        try {

            super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});

        } catch (RuntimeException | Error var3) {

            throw var3;

        } catch (Throwable var4) {

            throw new UndeclaredThrowableException(var4);

        }

    }

    public final int hashCode() throws  {

        try {

            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);

        } catch (RuntimeException | Error var2) {

            throw var2;

        } catch (Throwable var3) {

            throw new UndeclaredThrowableException(var3);

        }

    }

    static {

        try {

            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));

            m4 = Class.forName("com.ant.jdk.reflect.Subject").getMethod("bye");

            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");

            m3 = Class.forName("com.ant.jdk.reflect.Subject").getMethod("hello", Class.forName("java.lang.String"));

            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");

        } catch (NoSuchMethodException var2) {

            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());

        } catch (ClassNotFoundException var3) {

            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());

        }

    }

}

  上面文件中重点注意“super.h”这个变量,这个变量就是在构造函数中输入的InvocationHandler,即你需要代理的对象(后续在讲解动态代理的时候会重点描述)。

下面简单分析生成class的代码:

  本示例中最核心的就是ProxyGenerator.generateClassFile方法,该方法用于生成class文件,阅读该段代码需要对着class文件结构来理解(关于class文件的结构的文档待补充

调用的基本过程:ProxyGenerator.generateProxyClass --> ProxyGenerator.generateProxyClass ---> ProxyGenerator.generateClassFile

可以对比生成的class文件阅读该方法的流程,该方法主要根据指定的接口和Object类,根据Class文件的格式逐个拼凑Class文件

private byte[] generateClassFile() {

// 下面三个是Object对象的方法

    this.addProxyMethod(hashCodeMethod, Object.class);

    this.addProxyMethod(equalsMethod, Object.class);

    this.addProxyMethod(toStringMethod, Object.class);

    Class[] var1 = this.interfaces;  // 需要实现的接口, 即调用

ProxyGenerator.generateProxyClass 时的第二个参数

    int var2 = var1.length;

    int var3;

    Class var4;

    for(var3 = 0; var3 < var2; ++var3) {

        var4 = var1[var3];

        Method[] var5 = var4.getMethods();

        int var6 = var5.length;

        for(int var7 = 0; var7 < var6; ++var7) {

            Method var8 = var5[var7];

            this.addProxyMethod(var8, var4);

        }

    }

    Iterator var11 = this.proxyMethods.values().iterator();

    List var12;

    while(var11.hasNext()) {

        var12 = (List)var11.next();

        checkReturnTypes(var12);

    }

    Iterator var15;

    try {

        this.methods.add(this.generateConstructor());

        var11 = this.proxyMethods.values().iterator();

        while(var11.hasNext()) {

            var12 = (List)var11.next();

            var15 = var12.iterator();

            while(var15.hasNext()) {

                ProxyGenerator.ProxyMethod var16 = (ProxyGenerator.ProxyMethod)var15.next();

                this.fields.add(new ProxyGenerator.FieldInfo(var16.methodFieldName, "Ljava/lang/reflect/Method;", 10));

                this.methods.add(var16.generateMethod());

            }

        }

        this.methods.add(this.generateStaticInitializer());

    } catch (IOException var10) {

        throw new InternalError("unexpected I/O Exception", var10);

    }

    if (this.methods.size() > 65535) {

        throw new IllegalArgumentException("method limit exceeded");

    } else if (this.fields.size() > 65535) {

        throw new IllegalArgumentException("field limit exceeded");

    } else {

        this.cp.getClass(dotToSlash(this.className));

        this.cp.getClass("java/lang/reflect/Proxy");

        var1 = this.interfaces;

        var2 = var1.length;

        for(var3 = 0; var3 < var2; ++var3) {

            var4 = var1[var3];

            this.cp.getClass(dotToSlash(var4.getName()));

        }

        this.cp.setReadOnly();

        ByteArrayOutputStream var13 = new ByteArrayOutputStream();

        DataOutputStream var14 = new DataOutputStream(var13);

        try {

            var14.writeInt(-889275714); //转换16进制就是FFFFFFFFCAFEBABE,

CAFEBABE就是Class文件的魔术字

            var14.writeShort(0);

            var14.writeShort(49);        //版本信息,49应该是JDK 1.5

            this.cp.write(var14);

            var14.writeShort(this.accessFlags);  //类的访问权限    var14.writeShort(this.cp.getClass(dotToSlash(this.className)));

            var14.writeShort(this.cp.getClass("java/lang/reflect/Proxy"));

            var14.writeShort(this.interfaces.length);

            Class[] var17 = this.interfaces;

            int var18 = var17.length;

            for(int var19 = 0; var19 < var18; ++var19) {

                Class var22 = var17[var19];

                var14.writeShort(this.cp.getClass(dotToSlash(var22.getName())));

            }

            var14.writeShort(this.fields.size());

            var15 = this.fields.iterator();

            while(var15.hasNext()) {

                ProxyGenerator.FieldInfo var20 = (ProxyGenerator.FieldInfo)var15.next();

                var20.write(var14);

            }

            var14.writeShort(this.methods.size());

            var15 = this.methods.iterator();

            while(var15.hasNext()) {

                ProxyGenerator.MethodInfo var21 = (ProxyGenerator.MethodInfo)var15.next();

                var21.write(var14);

            }

            var14.writeShort(0);

            return var13.toByteArray();

        } catch (IOException var9) {

            throw new InternalError("unexpected I/O Exception", var9);

        }

    }

}

类的访问权限accessFlags字段:

标志名称 标志值 含义

ACC_PUBLIC 0x0001 是否为public类型

ACC_FINAL 0x0010 是否为final类型,只有类可以设置

ACC_SUPER 0x0020 是否允许使用invokespecial字节码指令的新语义

ACC_INTERFACE 0x0200 标识是一个接口

ACC_ABSTRACT 0x0400 是否为abstract类型

.....

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