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thy3368/JavaDynamilizer

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JavaDynamilizer

可简写为JDER,一个java语言的动态化支持框架,允许对java类型进行动态委托并构造动态实例,以类似脚本语言的“函数”和“变量”来替代“方法”和“字段”,它们是可以变化的,动态实例可以委托自任意可用的java类(非final且具有至少对子类可见的构造器),动态实例可以分配给被委托的java类。


要引用JavaDynamilizer部署项目,你只需要在项目依赖中添加对此仓库的依赖:

dependencies {
  ......
  implementation 'com.github.EB-wilson:JavaDynamilizer:$version'
  ......
}

基本使用

创建一个最简单的动态实例,它委托自java类HashMap:

DynamicClass Demo = DynamicClass.get("Demo");
HashMap<?, ?> map = DynamicMaker.getDefault().newInstance(HashMap.class, Demo);

其中,map对象具有所有hashMap的行为并且可以分配给HashMap字段或者参数。而本工具的重点在于动态化实例,上面创建的map实例已经被动态化,它具有dynamilize.DynamicObject的特征,对于此对象已经可以进行行为变更和代码插桩了。

例如,接下来我们对上面的map的put方法添加一个监视,使任何时候向该映射中添加映射都会将这个键值对打印出来:

DynamicObject<HashMap<?, ?>> dyMap = (DynamicObject<HashMap<?,?>>)map;
dyMap.setFunc("put", (self, args) -> {
  self.superPointer().invokeFunc("put", args);
  System.out.println("map putted, key: " + args.get(0) + ", value: " + args.get(1) + ".");
}, Object.class, Objec.class);

这时,如果执行map.put("first", "hello world"),那么会在系统输出流中收到如下信息:

map putted, key: first, value: hello world.

另外,在构建一个动态实例时,您还可以令实例实现一组接口,同样的,实例可以被正确的分配给这个接口的类型:

DynamicClass Demo = DynamicClass.get("Demo");
DynamicObject<?> dyObj = DynamicMaker.getDefault().newInstance(new Class[]{Map.class}, Demo);
Map<?, ?> map = (Map<?, ?>)dyObj;

但是实现接口你必须使用setFunc方法对所有的接口抽象方法进行实现,否则对此方法的引用会抛出致命异常。

动态类型

前面提到了关于实现接口时,需要对方法进行逐一实现的情况,如果对每一个抽象方法都需要逐一引用setFunc进行设置实现的话,无疑代码会变得尤其复杂,为此我们引入动态类型,以便更加有效的利用动态实例。

每一个动态实例,都会有一个关联的动态类型,这类似于java本身的对象的关系,不同的是,动态类型描述了其实例的默认行为,如该类型的实例构建后所具有的默认函数和变量。从之前的例子我们已经可以知道,创建一个动态实例必须要来自一个动态类型:

DynamicClass Demo = DynamicClass.get("Demo");

动态类型也有它的超类,距离这个动态类型最近的一个超类称为此类的直接超类,对于上述例子的Demo类,它的直接超类没有被明确确定,则它的直接超类为构造实例进行委托的java类;若有确定的直接超类:

DynamicClass DemoChild = DynamicClass.declare("DemoChild", Demo);

直接超类与java类的类层次结构行为基本一致,即遵循原则:引用一个函数或者变量时,以最接近此类型的超类优先被访问

下面,将讨论如何设置动态类型的行为。
动态类型的行为主要由函数和变量构成,对于函数设置有访问样版模式lambda模式,对于变量,则有访问样版模式函数模式以及常量模式,不同的模式有各自的应用场景和使用方法:

先创建一个新的动态类:

DynamicClass Sample = DynamicLcass.get("Sample");

  • 函数

访问样版模式
即使用java类型描述一定的行为,用动态类型去访问这个java类型。
例如声明一个类型用作样版:

public class Template{
  public static void helloWorld(){
    System.out.println("hello world");
  }
}

那么用动态类型去访问:

Sample.visitClass(Template.class);
DynamicObject<?> dyObj = DynamicMaker.getDefault().newInstance(Sample);
dyObj.invokeFunc("run");

这将会在系统输出流中打印hello world
访问类型样版会描述类型中声明的所有未排除的public static方法,如果你需要针对某一方法访问,则可以通过反射获取方法对象,使用Sample.visitMethod(*reflection method*)方法对方法进行单独访问。


lambda模式
即匿名函数模式,意在使用lambda表达式声明的匿名函数来描述动态类型中函数的行为。

Sample.setFunction("run", (self, args) -> System.out.println("hello world"));
DynamicObject<?> dyObj = DynamicMaker.getDefault().newInstance(Sample);
dyObj.invokeFunc("run");

这一段代码与前一种方法描述的对象行为是一致的。


  • 变量

访问样板模式
与函数的访问样板模式类似,只是函数访问的是方法,而变量要访问的是字段
例如,定义样板类型:

public class Template{
  public static String var1 = "hello world";
}

如果访问动态对象的变量var1

Sample.visitClass(Template.class);
DynamicObject<?> dyObj = DynamicMaker.getDefault().newInstance(Sample);
System.out.println(dyObject.getVar("var1"));

这会在系统输出流种打印hello world
与方法相同,访问一个类型样板会访问其中的所有public static字段,若需要就某一字段进行访问,则可以对反射获取的字段对象使用Sample.visitField(*reflection field*)方法来访问指定的字段。
另外,字段的访问样版可以被设置为函数:

public class Template{
  public static Initializer.Producer<Long> var1 = () -> System.nanoTime();
}

这与后文函数模式的效果一致。


常量模式
即直接用一个常量作为变量的初始值:

Sample.setVariable("var1", "hello world", false);
DynamicObject<?> dyObj = DynamicMaker.getDefault().newInstance(Sample);
System.out.println(dyObject.getVar("var1"));

这将获得与前一种方法同样的效果。


函数模式
这种方式使用一个工厂函数生产变量初始值,每一个函数初始化都会调用给出的函数来生产变量的初始值,例如:

Sample.setVariable("time", () -> System.nanoTime(), false);

则会使得对象的time变量与对象被创建时的系统纳秒计数一致。
函数与常量模式参数尾部的布尔值是确定此变量是否为常量,若为true,则此变量不可被改变。


动态类型的行为声明是可变的,但这个可变对于实例的影响有一定的范围,以下列举主要的情况:

  • 在一个动态对象被创建之前的所有对动态类型的变更,都对新创建的动态对象有效
  • 对于一个已被创建的动态对象,在动态类型中声明新的函数和变量,以及修改动态类型中的变量初始值都不会对已存在的对象产生直接影响
  • 对于一个已被创建的动态对象,若它的某一函数没有通过对象的setFunc方法变更,则对动态类型的此方法进行变更将会改变这个对象的该函数行为
  • 若一个已存在的动态对象的某一函数已经被setFunc方法变更,则其动态类型的行为变更对该对象的此函数行为没有直接影响
  • 对象的变量初始值只和被创建时有关,比如对于变量的样版,变量初始值或者初始值函数只和被创建时,该字段的值或函数有关;对于函数,变量初始值的函数只在被创建时调用并返回值。

您可以参照项目中给出的一些使用例子和javadoc了解更多关于这个仓库的东西。

About

一个java动态化框架,提供了对动态类型的支持。

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