背景
最近同事告訴我一個很有趣的需求：讓用戶（應用場景中，一般為其他開發者）自己填入Java代碼片段，代碼片段的內容為已經規定好的模板類的繼承類，實現模板類定義的方法。我們的項目要實現動態編譯代碼片段，存儲代碼片段和用戶操作記錄的映射關系，並能夠在業務中載入代碼片段執行。
這有點像我們提供一個模板模式的架構，只不過模板類的實現類由外部接口填入代碼片段動態實現。相較讓其他開發者直接參與項目開發，無疑：
- 降低了侵入風險
- 向其他開發者隱藏了大部分實現
- 降低操作難度和開發門檻
- 便於管理
……
這相當於要實現一個簡單的在線Java開發環境，提供基礎的代碼填寫、編譯和保存的功能。
效果演示
基於vue-codemirror和Java Compiler的動態編譯，實現了上述需求，目前完成的Web端IDE主要功能點包括：
- 頁面展示Java代碼塊（代碼高亮，有行號、可自動補全括號等）
- 從服務端獲取模板類代碼，並提供示例
- 實時動態編譯並獲取編譯結果（通過/失敗 todo:返回編譯錯誤信息)
- 將輸入字符串加載成Java Class
以及小的功能點：自動縮進、補全括號、切換主題、聯動填寫類名等等。
下面給出涉及到的技術和實現方法。
CodeMirror
CodeMirror是一個JS庫，可以支持實現有豐富的附加功能和多種語言支持。我們項目的前端使用Vue框架，可以很方便地集成並使用CodeMirror提供的插件，實現我們的在線IDE多種特性。
參考：CodeMirror官網
引入
安裝依賴： "vue-codemirror": "^4.0.6"
在src目錄下的main.js中引入：
import VueCodeMirror from 'vue-codemirror'
import 'codemirror/lib/codemirror.css'
Vue.use(VueCodeMirror)
使用
新建組件JavaIDE.vue
<template>
<codemirror ref="codeMirrorEditor" :value="code" :options="cmOptions" @changes="onChange">
</codemirror>
</template>
<script>
import codemirror from "codemirror/lib/codemirror";
require("codemirror/mode/clike/clike.js");
require("codemirror/addon/edit/closebrackets.js");
components: {
codemirror;
}
export default{
data(){
return{
code: "",
cmOptions:{
mode: "text/x-java", //Java語言
theme: "darcula", // 默認主題
autofocus: true,
lineNumbers: true, //顯示行號
smartIndent: true, // 自動縮進
autoCloseBrackets: true// 自動補全括號
}
}
}
</script>
組件化地使用它，我們可以方便地操作它綁定的值（code）和其他附加選項（cmOption)。
在組件創建時為code賦值，即可實現加載模板代碼。
根據官網，我們可以直接使用CodeMirror的默認構造函數，也可以提供一個
textarea DOM元素作為構造CodeMirror對象的參數。
可以使用readOnly參數將代碼塊設置為只讀。
聯動填寫類名功能
希望實現：在上面頂欄中填寫類名，在代碼中聯動填寫。
實現方式： 使用正則匹配替換代碼片段，再進行替換
使用相同的方法，也可以實現動態補全類名等功能
參考更多JavaScript的正則表達式
為輸入框加上監聽函數@input="changeClassName"
changeClassName(className) {
var reg = new RegExp(/public class .*? extends ActionParamBuilder/);
this.code = this.code.replace(reg,
"public class " + className + " extends ActionParamBuilder"
);
}
切換主題
引入主題css樣式文件
import "codemirror/theme/eclipse.css";
import "codemirror/theme/darcula.css";
import "codemirror/theme/blackboard.css";
使用String數組定義支持的主題，並使用 Element-UI提供的Select組件支持主題切換：
<el-select v-model="cmOptions.theme" placeholder="切換主題" @change="changeTheme">
<span slot="prefix">
<el-tooltip content="更換主題">
<a-icon type="skin" style="fontSize:16px;line-height=50px;"/>
</el-tooltip>
</span>
<el-option v-for="(item,index) in supportThemes" :key="index" :label="item" :value="item">
</el-option>
</el-select>
- 使用
slot實現在選擇器中嵌入圖標，並支持tooltip功能，使工具欄更加緊湊。slot意為插槽，是封裝好的組件預留的可以自定義的空間，我們可以使用slot = ""把DOM元素置入到組件內部，非常靈活。
樣式覆寫
使用!important關鍵字覆蓋原有CodeMirror樣式。注意，將該樣式放在全局而不是局部scoped樣式表中。
.CodeMirror {
height: 500px !important;
}
JavaCompiler
不用將傳入的代碼保存成.java文件寫入磁盤，直接就可以使用JavaCompiler工具對字符串進行編譯。
為了實現實時動態編譯功能，我搜索了關於如何將字符串編譯成class的方法，還看了一些動態代理的實現思路。后來看到這一篇：
Java運行時動態生成class的方法，發現這就是我想要的！
使用Java SDK（since 1.6）提供的JavaCompiler工具。該工具提供編譯方法：
CompilationTask getTask(Writer out,
JavaFileManager fileManager,
DiagnosticListener<? super JavaFileObject> diagnosticListener,
Iterable<String> options,
Iterable<String> classes,
Iterable<? extends JavaFileObject> compilationUnits);
JavaFileManager
自定義MemoryJavaFileManager，繼承ForwardingJavaFileManager<JavaFileManager>，實現從內存字符串中讀取JavaFileObject
重點是下面這個方法：
JavaFileObject makeStringSource(String name, String code) {
return new MemoryInputJavaFileObject(name, code);
}
static class MemoryInputJavaFileObject extends SimpleJavaFileObject {
final String code;
MemoryInputJavaFileObject(String name, String code) {
super(URI.create("string:///" + name), Kind.SOURCE);
this.code = code;
}
@Override
public CharBuffer getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) {
return CharBuffer.wrap(code);
}
}
options，可選參數列表，可以增加外部Jar包依賴
因為我們所需要編譯的代碼里依賴的類來源於外部的Jar包，所以需要將這些Jar包使用option將這些依賴加進去。這一步踩了坑，因為之前沒用過，不知道怎么寫……最后終於找到了正確的寫法：
List<String> optionList =Arrays.asList("-extdirs",extLib);
extLib是外部jar包的路徑（目錄地址）。可以使用路徑分隔符填入多個路徑。DiagnosticListener診斷信息監聽
加入診斷信息監聽器，我們可以拿到編譯錯誤信息，把這些信息反饋給前端，實現實時編譯並報錯的功能。
DiagnosticCollector diagnosticCollector = new DiagnosticCollector();JavaFileObject待編譯的Java對象，調用自定義類MemoryJavaFileManager的makeStringSource方法。可以傳入一組編譯單元。
完整方法如下：
public Map<String, byte[]> compile(String fileName, String source,String extLib) throws IOException {
try (MemoryJavaFileManager manager = new MemoryJavaFileManager(stdManager)) {
JavaFileObject javaFileObject = manager.makeStringSource(fileName, source);
// 傳入診斷監聽器 size和傳入的javaObject相同
DiagnosticCollector diagnosticCollector = new DiagnosticCollector();
List<String> optionList =Arrays.asList("-extdirs",extLib);
CompilationTask task = compiler.getTask(null, manager,diagnosticCollector, optionList, null, Arrays.asList(javaFileObject));
Boolean result = task.call();
if (result == null || !result.booleanValue()) {
throw new RuntimeException("Compilation failed.");
}
return manager.getClassBytes();
}
}
調用代碼：
Map<String, byte[]> results = javaStringCompiler.compile(className + ".java", CODE_TO_COMPILE, libDir);
自定義ClassLoader
參考《Java編程的邏輯》中24.5中內容，我們可以使用自定義的
ClassLoader來加載用戶代碼片段，成為可調用的Class對象。
- 繼承
URLClassLoader - 重寫
findClass方法
class MemoryClassLoader extends URLClassLoader {
// class name to class bytes:
Map<String, byte[]> classBytes = new HashMap<String, byte[]>();
public MemoryClassLoader(Map<String, byte[]> classBytes) {
super(new URL[0], MemoryClassLoader.class.getClassLoader());
this.classBytes.putAll(classBytes);
}
@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
byte[] buf = classBytes.get(name);
if (buf == null) {
return super.findClass(name);
}
classBytes.remove(name);
return defineClass(name, buf, 0, buf.length);
}
}
自定義類加載器有如下好處：
- 可以自定義讀取class文件字節碼方法和形式，如：從內存中、指定jar包中，或從數據庫/網絡讀取等
- 實現隔離，可以實現使用同一個類的不同版本
- 實現熱部署，動態更新類的內容
總結
本篇中主要涉及知識點:
vue-codemirror集成和使用JavaCompiler的使用JavaScript正則和Vue中的插槽（slot）- 自定義
ClassLoader實現動態加載