使用 Byte Buddy 在 运行 时间动态生成单个函数（没有子函数），表示二叉表达式树
Dynamically generate a single function (without subfunctions), representing a binary expression tree, at run time with Byte Buddy
简介
我想比较一些在 运行 时生成代码的库。目前我接触到Javassist和Byte Buddy的表面。
作为概念证明，我正在尝试解决一个小问题，这是解决更复杂问题的起点。
基本上我有一个 binary expression tree，我想将其转换成一行代码并将其加载到我的 java 运行 时间。为简单起见，到目前为止我只添加了节点和常量作为叶子。
Javasist 参考资料
我已经在 Javassist 中找到了执行此操作的方法（至少适用于具有两个叶子的单个节点）。代码如下所示：
public class JavassistNodeFactory{
public DynamicNode generateDynamicNode(INode root){
DynamicNode dynamicNode = null;
try {
CtClass cc = createClass();
interceptMethod(root, cc);
compileClass(cc);
dynamicNode = instantiate(cc);
}catch (Exception e){
System.out.println("Error compiling class with javassist: "+ e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
return dynamicNode;
}
private DynamicNode instantiate(CtClass cc) throws CannotCompileException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Class<?> clazz = cc.toClass();
return (DynamicNode) clazz.newInstance();
}
private void compileClass(CtClass cc) throws NotFoundException, IOException, CannotCompileException {
cc.writeFile();
}
private void interceptMethod(INode root, CtClass cc) throws NotFoundException, CannotCompileException {
CtMethod calculateMethod = cc.getSuperclass().getDeclaredMethod("calculateValue",null);
calculateMethod.setBody("return "+ nodeToString(root)+ ";");
}
private CtClass createClass() throws CannotCompileException, NotFoundException {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.makeClass(
"DN"+ UUID.randomUUID().toString().replace("-","")
);
cc.setSuperclass(pool.get("org.jamesii.mlrules.util.runtimeCompiling.DynamicNode"));
return cc;
}
private static String nodeToString(INode node){
if (node.getName().equals("")){
return ((ValueNode)node).getValue().toString();
}else{
List<? extends INode> children = node.getChildren();
assert(children.size()==2);
return ("("+nodeToString(children.get(0))+node.getName()+nodeToString(children.get(1))+")");
}
}
}
DynamicNode class 看起来像这样：
public class DynamicNode implements INode {
@Override
public <N extends INode> N calc() {
Double value = calculateValue();
return (N) new ValueNode<Double>(value);
}
@Override
public List<? extends INode> getChildren() {
return null;
}
@Override
public String getName() {
return null;
}
private Double calculateValue() {
return null;
}
}
重要的部分是 nodeToString() 函数，我从给定的根节点生成一个由 returned 字符串表示的算术公式。 ValueNode 是具有常量值的树叶，将 return 编辑为字符串。
其他节点（只为我的情况添加节点）将为每个 child 递归调用函数并打印表达式周围的括号以及打印运算符（return 由 getName() 函数编辑）在两个children中间（简称："(leftChild+rightChild)"）。
calculateValue() 函数的主体将由 Javassist 在 interceptMethod() 函数中更改为 return 生成公式的结果。
字节好友尝试
我已经使用 Byte Buddy 来实现类似的解决方案。但随着我深入研究概念和文档，我越来越觉得这不是 Byte Buddy 设计的问题。大多数示例和问题似乎都集中在对其他函数的函数委托上（实际上在编译时已经存在，并且仅在 运行 时连接）。这对我来说并不是很方便，因为我无法在编译时知道我想要转换的实际树。可能可以使用底层的 ASM 库，但我想避免自己（以及我可能的继任者）处理字节码。
我有一个（显然不起作用的）基本实现，但我卡在必须为 Byte Buddy 库的 intercept() 函数提供 Implementation 的地步。我最后的状态是这样的：
public class ByteBuddyNodeFactory{
@Override
public DynamicNode generateDynamicNode(INode root) {
DynamicNode dynamicNode = null;
try {
Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()
.subclass(DynamicNode.class)
.name("DN"+ UUID.randomUUID().toString().replace("-",""))
//this is the point where I have problems
//I don't know how to generate the Implementation for the intercept() function
//An attempt is in the nodeToImplementation() function
.method(ElementMatchers.named("calculateValue")).intercept(nodeToImplementation(root))
.make()
.load(Object.class.getClassLoader())
.getLoaded();
dynamicNode = (DynamicNode) dynamicType.newInstance();
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error compiling testclass with bytebuddy: " + e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
return dynamicNode;
}
private Implementation.Composable nodeToImplementation(INode node){
if (node.getName().equals("")){
return (Implementation.Composable)FixedValue.value(((ValueNode)node).getValue());
}else{
List<? extends INode> children = node.getChildren();
assert(children.size()==2);
switch (node.getName()){
case ("+"):
//This is the point where I am completely lost
//This return is just the last thing I tried and may be not even correct Java code
// But hopefully at least my intention gets clearer
return (MethodCall.invoke((Method sdjk)-> {
return (nodeToImplementation(children.get(0)).andThen(node.getName().andThen(nodeToImplementation(children.get(1)))));
}));
default:
throw new NotImplementedException();
}
}
}
}
我的想法是将子函数连接在一起，因此尝试使用 Composable Implementation。我尝试 return a MethodDelegation 但正如我所提到的，我觉得这不是正确的方法。在那之后我尝试了 MethodCall 但我很快意识到我也完全不知道如何使用这个 ^^
问题
是否可以在 Byte Buddy 中像在 Javassist 中一样动态地从树结构生成函数，而无需调用尽可能多的子函数？
如果可能，我该怎么做？
如果不可能：是否可以使用其他字节码操作库，如 cglib.
我更愿意保持高于字节码的抽象级别，因为底层概念的研究应该与我的问题无关。
使用 Byte Buddy 的高级 API 无法轻松完成您尝试做的事情。相反，如果您想使用 Byte Buddy，您应该 assemble 使用 StackManipulations 的方法。堆栈操作仍然包含 Java 字节代码，但这些位应该非常简单，因此很容易实现。
Byte Buddy 不针对这种情况的原因是，您通常可以找到比 assemble 代码片段更好的代码抽象。为什么您的节点不能实现随后从您的检测方法调用的实际实现？ JIT 编译器通常会优化此代码以获得与手动内联代码相同的结果。此外，您保留了可调试性并降低了代码的复杂性。
简介
我想比较一些在 运行 时生成代码的库。目前我接触到Javassist和Byte Buddy的表面。
作为概念证明，我正在尝试解决一个小问题，这是解决更复杂问题的起点。
基本上我有一个 binary expression tree，我想将其转换成一行代码并将其加载到我的 java 运行 时间。为简单起见，到目前为止我只添加了节点和常量作为叶子。
Javasist 参考资料
我已经在 Javassist 中找到了执行此操作的方法（至少适用于具有两个叶子的单个节点）。代码如下所示：
public class JavassistNodeFactory{
public DynamicNode generateDynamicNode(INode root){
DynamicNode dynamicNode = null;
try {
CtClass cc = createClass();
interceptMethod(root, cc);
compileClass(cc);
dynamicNode = instantiate(cc);
}catch (Exception e){
System.out.println("Error compiling class with javassist: "+ e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
return dynamicNode;
}
private DynamicNode instantiate(CtClass cc) throws CannotCompileException, IllegalAccessException, InstantiationException {
Class<?> clazz = cc.toClass();
return (DynamicNode) clazz.newInstance();
}
private void compileClass(CtClass cc) throws NotFoundException, IOException, CannotCompileException {
cc.writeFile();
}
private void interceptMethod(INode root, CtClass cc) throws NotFoundException, CannotCompileException {
CtMethod calculateMethod = cc.getSuperclass().getDeclaredMethod("calculateValue",null);
calculateMethod.setBody("return "+ nodeToString(root)+ ";");
}
private CtClass createClass() throws CannotCompileException, NotFoundException {
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass cc = pool.makeClass(
"DN"+ UUID.randomUUID().toString().replace("-","")
);
cc.setSuperclass(pool.get("org.jamesii.mlrules.util.runtimeCompiling.DynamicNode"));
return cc;
}
private static String nodeToString(INode node){
if (node.getName().equals("")){
return ((ValueNode)node).getValue().toString();
}else{
List<? extends INode> children = node.getChildren();
assert(children.size()==2);
return ("("+nodeToString(children.get(0))+node.getName()+nodeToString(children.get(1))+")");
}
}
}
DynamicNode class 看起来像这样：
public class DynamicNode implements INode {
@Override
public <N extends INode> N calc() {
Double value = calculateValue();
return (N) new ValueNode<Double>(value);
}
@Override
public List<? extends INode> getChildren() {
return null;
}
@Override
public String getName() {
return null;
}
private Double calculateValue() {
return null;
}
}
重要的部分是 nodeToString() 函数，我从给定的根节点生成一个由 returned 字符串表示的算术公式。 ValueNode 是具有常量值的树叶，将 return 编辑为字符串。
其他节点（只为我的情况添加节点）将为每个 child 递归调用函数并打印表达式周围的括号以及打印运算符（return 由 getName() 函数编辑）在两个children中间（简称："(leftChild+rightChild)"）。
calculateValue() 函数的主体将由 Javassist 在 interceptMethod() 函数中更改为 return 生成公式的结果。
字节好友尝试
我已经使用 Byte Buddy 来实现类似的解决方案。但随着我深入研究概念和文档，我越来越觉得这不是 Byte Buddy 设计的问题。大多数示例和问题似乎都集中在对其他函数的函数委托上（实际上在编译时已经存在，并且仅在 运行 时连接）。这对我来说并不是很方便，因为我无法在编译时知道我想要转换的实际树。可能可以使用底层的 ASM 库，但我想避免自己（以及我可能的继任者）处理字节码。
我有一个（显然不起作用的）基本实现，但我卡在必须为 Byte Buddy 库的 intercept() 函数提供 Implementation 的地步。我最后的状态是这样的：
public class ByteBuddyNodeFactory{
@Override
public DynamicNode generateDynamicNode(INode root) {
DynamicNode dynamicNode = null;
try {
Class<?> dynamicType = new ByteBuddy()
.subclass(DynamicNode.class)
.name("DN"+ UUID.randomUUID().toString().replace("-",""))
//this is the point where I have problems
//I don't know how to generate the Implementation for the intercept() function
//An attempt is in the nodeToImplementation() function
.method(ElementMatchers.named("calculateValue")).intercept(nodeToImplementation(root))
.make()
.load(Object.class.getClassLoader())
.getLoaded();
dynamicNode = (DynamicNode) dynamicType.newInstance();
} catch (Exception e) {
System.out.println("Error compiling testclass with bytebuddy: " + e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
return dynamicNode;
}
private Implementation.Composable nodeToImplementation(INode node){
if (node.getName().equals("")){
return (Implementation.Composable)FixedValue.value(((ValueNode)node).getValue());
}else{
List<? extends INode> children = node.getChildren();
assert(children.size()==2);
switch (node.getName()){
case ("+"):
//This is the point where I am completely lost
//This return is just the last thing I tried and may be not even correct Java code
// But hopefully at least my intention gets clearer
return (MethodCall.invoke((Method sdjk)-> {
return (nodeToImplementation(children.get(0)).andThen(node.getName().andThen(nodeToImplementation(children.get(1)))));
}));
default:
throw new NotImplementedException();
}
}
}
}
我的想法是将子函数连接在一起，因此尝试使用 Composable Implementation。我尝试 return a MethodDelegation 但正如我所提到的，我觉得这不是正确的方法。在那之后我尝试了 MethodCall 但我很快意识到我也完全不知道如何使用这个 ^^
问题
是否可以在 Byte Buddy 中像在 Javassist 中一样动态地从树结构生成函数，而无需调用尽可能多的子函数？
如果可能，我该怎么做？
如果不可能：是否可以使用其他字节码操作库，如 cglib.
我更愿意保持高于字节码的抽象级别，因为底层概念的研究应该与我的问题无关。
使用 Byte Buddy 的高级 API 无法轻松完成您尝试做的事情。相反，如果您想使用 Byte Buddy，您应该 assemble 使用 StackManipulations 的方法。堆栈操作仍然包含 Java 字节代码，但这些位应该非常简单，因此很容易实现。
Byte Buddy 不针对这种情况的原因是，您通常可以找到比 assemble 代码片段更好的代码抽象。为什么您的节点不能实现随后从您的检测方法调用的实际实现？ JIT 编译器通常会优化此代码以获得与手动内联代码相同的结果。此外，您保留了可调试性并降低了代码的复杂性。