JAVA反射机制+动态运行编译期不存在的JAVA程序
一、有关JAVA反射
在运行期间，在不知道某个类A的内部方法和属性时，能够动态的获取信息、获取类或对象的方法、属性的功能，称之为反射。
1.相关类：
(1)Class
(2)Method
(3)Field
2.相关方法：
(1)Class.forName("<完整包名+类名>"); 返回对应的类(同一JVM不管创建该类的多少对象，类只有一个)。
(2)class.getMethod(要获取的方法名，参数类型，参数类型.....); 返回该方法。
(3)执行方法method.invoke(实例，参数，参数.....) 返回该方法的返回值(Object类型，可强转为指定类型)。
(4)class.newInstance() 返回一个实例对象，通常与(3)一起使用。
(5)clazz.getFields() 返回该对象的所有属性。
二、应用
1.简介：
公司有个项目，需要将提交上来的Java源码进行编译与运行，并返回结果。一般的思想是JVM-命令行-JVM的模式。但是这样不但执行速度慢，且获取编译异常、运行异常、运行结果都是非常困难的。所以通过JAVA反射机制，以及自带的编译工具完成功能。
2.代码：
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintStream;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import javax.tools.Diagnostic;
import javax.tools.DiagnosticCollector;
import javax.tools.JavaCompiler;
import javax.tools.JavaCompiler.CompilationTask;
import javax.tools.JavaFileObject;
import javax.tools.StandardJavaFileManager;
import javax.tools.ToolProvider;
public class RunStudentPro {
private static String CLASSPATH;
/**
* 程序运行成功
*/
private static final boolean SUCCESS = true;
/**
* 程序运行失败
*/
private static final boolean DEFAULT = false;
/**
* 编译期的错误列表
*/
private List<String> bianYiError;
/**
* 学生运行的结果
*/
private Object studenResult;
/**
* 运行时异常
*/
private List<String> runTimeErrors;
/**
* 运行学生程序的主方法
*
* @param pro
* 学生代码
* @param javaName
* 学生类名
* @param methodName
* 学生方法
* @return
*/
public boolean runStudentProgram(String pro, String javaName, String methodName, String studentID) {
// 获取类所在的路径
CLASSPATH = this.getClass().getProtectionDomain().getCodeSource().getLocation().getPath();
if (System.getProperty("os.name").contains("dows")) {
CLASSPATH = CLASSPATH.substring(1, CLASSPATH.length());
}
if (CLASSPATH.endsWith(".jar")) {
CLASSPATH = CLASSPATH.substring(0, CLASSPATH.lastIndexOf("/") + 1);
}
CLASSPATH = CLASSPATH + studentID + "/";
// 在本地写入java文件
writejavaFile(CLASSPATH, javaName, pro);
// 编译java文件
boolean javaCompilerFile = JavaCompilerFile(javaName);
if (!javaCompilerFile) {
// 编译期失败
return DEFAULT;
}
boolean runStudentProgram = runStudentProgram(javaName, methodName);
if (!runStudentProgram) {
// 运行失败
return DEFAULT;
}
return SUCCESS;
}
/**
* 编译学生的java文件
*
* @param javaName
* @return
*/
private boolean JavaCompilerFile(String javaName) {
StandardJavaFileManager javafile = null;
boolean result = SUCCESS;
try {
JavaCompiler javac = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
javafile = javac.getStandardFileManager(null, null, null);
DiagnosticCollector<JavaFileObject> collector = new DiagnosticCollector<>();
String filename = CLASSPATH + javaName + ".java";
Iterable<? extends JavaFileObject> units = javafile.getJavaFileObjects(filename);
CompilationTask t = javac.getTask(null, javafile, collector, null, null, units);
if (!t.call()) {
List<Diagnostic<? extends JavaFileObject>> diagnostics = collector.getDiagnostics();
bianYiError = new ArrayList<String>();
for (Diagnostic<? extends JavaFileObject> diagnostic : diagnostics) {
bianYiError.add(diagnostic.toString());
}
result = DEFAULT;
}
} finally {
try {
if (javafile != null) {
javafile.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return result;
}
/**
* 运行学生的程序
*
* @param javaName
* 主类名
* @param methodName
* 方法名
* @return
*/
private boolean runStudentProgram(String javaName, String methodName) {
URLClassLoader classload = null;
boolean result = SUCCESS;
try {
URL url = new URL("file:/" + CLASSPATH);
URL[] urls = new URL[] { url };
classload = new URLClassLoader(urls);
Class<?> clazz = classload.loadClass(javaName);
Method method = clazz.getMethod(methodName);
studenResult = method.invoke(clazz.newInstance());
} catch (ClassNotFoundException | NoSuchMethodException | SecurityException | IllegalAccessException
| IllegalArgumentException | InvocationTargetException | InstantiationException
| MalformedURLException e) {
runTimeErrors = new ArrayList<String>();
runTimeErrors.add(getExceptionAllinformation(e));
result = DEFAULT;
} finally {
if (classload != null) {
try {
classload.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
result = DEFAULT;
}
}
}
return result;
}
/**
* 获取异常的所有信息并转换为字符串
*
* @param ex
* @return
*/
private static String getExceptionAllinformation(Exception ex) {
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
PrintStream pout = new PrintStream(out);
ex.printStackTrace(pout);
String ret = new String(out.toByteArray());
pout.close();
try {
out.close();
} catch (Exception e) {
}
return ret;
}
/**
* 创建java文件
*
* @param path
* 路径
* @param javaName
* 文件名
* @param pro
* 程序字符串
*/
private static void writejavaFile(String path, String javaName, String pro) {
File dir = new File(path);
if (!dir.exists()) {
dir.mkdir();
}
File file = new File(path + javaName + ".java");
if (file.exists()) {
file.delete();
}
FileWriter fw = null;
try {
file.createNewFile();
fw = new FileWriter(file);
fw.write(pro);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
fw.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 获取编译时的错误信息
*
* @return
*/
public List<String> getBianYiError() {
return bianYiError;
}
/**
* 获取学生运行后的结果
*
* @return
*/
public Object getStudenResult() {
return studenResult;
}
/**
* 获取学生运行时的异常
*
* @return
*/
public List<String> getRunTimeErrors() {
return runTimeErrors;
}
}
3.详细讲解：
(1)程序入口为public boolean runStudentProgram(String pro, String javaName, String methodName, String studentID)
通过传入代码、主类名称、要执行的方法名、学生ID，进行保存代码，编译代码、运行代码。
其中，this.getClass().getProtectionDomain().getCodeSource().getLocation().getPath()获取当前类所在的目录(主要是方便移植，此路径可写死或修改为指定目录)，然后将.jar及开头的'/'符号去除。
(2)编译学生代码：
通过JavaCompiler类进行编译(JDK1.6提供)，使用方式为JavaCompiler javac = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
注意的是，编译器接口是在javax.tools包里，所以可能IDE所配置的JRE不存在此类，所以报错的话直接更改JRE。
可以通过CompilationTask t = javac.getTask(null, javafile, collector, null, null, units);中设置collector获取编译的错误信息。
其中编译方法的运行为call()方法，也可以javac.run();
(3)运行学生代码:
method.invoke(clazz.newInstance());因为我们规定了不允许传入参数，所以此处只是传入了实例，并没有传入参数。
运行时的错误信息，可以通过异常Exception指定输出流进行保存。本程序的getExceptionAllinformation方法即为实现方法。
三、运行效果截图
1.正常运行，传入的代码如下
运行结果如下：
2.模拟编译时异常，传入代码如下：
运行结果如下：
3.模拟运行时异常，传入代码如下：
运行结果如下：
