Java 動態編譯與執行：RuntimeCode 完整實作

前言

Java 透過 com.sun.tools.javac.Main 可在執行期動態編譯原始碼並透過反射載入執行。本文展示一個完整的 RuntimeCode 類別，可從標準輸入讀取 Java 程式碼片段，自動包裝成類別、編譯、載入並呼叫 main()。

完整原始碼

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Method;
import com.sun.tools.javac.Main;

public class RuntimeCode {
    private static Main javac = new Main();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String code = "";
        DataInputStream bd = new DataInputStream(System.in);
        byte[] brray = new byte[200];
        int i = bd.read(brray);
        code = new String(brray, 0, i);
        run(compile(code));
        System.out.print(code);
    }

    private synchronized static File compile(String code) throws Exception {
        File file = File.createTempFile("JavaRuntime", ".java",
            new File(System.getProperty("user.dir")));
        System.out.println(System.getProperty("user.dir"));

        String filename = file.getName();
        String classname = getClassName(filename);

        PrintWriter out = new PrintWriter(new FileOutputStream(file));
        out.write("class " + classname + "{" +
                  "public static void main(String[] args)" +
                  "{");
        out.write(code);
        out.write("}}");
        out.flush();
        out.close();

        String[] args = new String[] { "-d",
            System.getProperty("user.dir"), filename };
        int status = javac.compile(args);
        System.out.println(status);
        return file;
    }

    private static synchronized void run(File file) throws Exception {
        String filename = file.getName();
        String classname = getClassName(filename);
        new File(file.getParent(), classname + ".class").deleteOnExit();

        try {
            Class cls = Class.forName(classname);
            Method main = cls.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
            main.invoke(null, new Object[] { new String[0] });
        } catch (SecurityException se) {
            // 忽略安全例外
        }
    }

    private static void debug(String msg) {
        System.err.println(msg);
    }

    private static String getClassName(String filename) {
        return filename.substring(0, filename.length() - 5); // 移除 .java
    }
}

運作流程

1. 從 System.in 讀取最多 200 位元組的 Java 程式碼字串。
2. compile()：
   • 在目前工作目錄建立暫存 .java 檔（前綴 JavaRuntime）。
   • 將使用者程式碼包裝在 class X { public static void main(...) { ... } } 中。
   • 呼叫 com.sun.tools.javac.Main.compile() 編譯，-d 指定輸出目錄為工作目錄。
   • 回傳暫存檔 File 物件。
3. run()：
   • 註冊 JVM 結束時刪除產生的 .class 檔。
   • 用 Class.forName() 載入類別。
   • 反射取得 main(String[]) 方法並 invoke() 執行。

注意事項與限制

• 依賴 com.sun.tools.javac.Main（Sun/Oracle JDK 內部 API），非標準 API，不同 JDK 實作可能不可用（如 OpenJDK 需額外模組）。
• 輸入緩衝區固定 200 位元組，實務上應用 BufferedReader 讀取完整輸入。
• 僅支援單一 main() 方法的程式碼片段，非完整類別定義。
• 安全性：動態編譯執行任意程式碼風險極高，生產環境嚴禁使用，僅供教學/測試。
• Java 9+ 模組化後，需添加 --add-modules jdk.compiler 或使用標準 javax.tools.JavaCompiler API（建議做法）。

現代替代方案：javax.tools.JavaCompiler

JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
StandardJavaFileManager fm = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
// ... 使用 JavaFileObject 傳入字串原始碼編譯

此為標準 API，不依賴內部類別，相容性更佳。