Java SPI 实现动态编译 java动态编译class

一、动态编译案例

要说动态编译内存泄漏，首先我们先看一个案例（网上搜动态编译的资料是千篇一律，只管实现功能，不管内存泄漏，并且都恬不知耻的标识为原创！！）

Java  URLClassLoader 动态编译案例：

这篇文章和我google搜的其他文章、资料一样，属于JDK1.6以后的版本。确实能实现动态编译并加载，但是却存在严重的URLClassLoader内存泄漏的问题，并且存在SharedNameTable 和  ZipFileIndex的内存泄漏问题。

其中SharedNameTable问题我已经解决：参考

二、URLClassLoader问题分析和解决

1、问题发现

生产环境JVM的运行情况，OLD区爆满，FULlGC不停的执行，项目大概2小时挂掉了，如下图：

 

在使用VisualVM和 JProfile 两者工具远程分析 测试环境和生产环境的项目后，转储堆Dump文件，并转存到本地分析。 发现动态编译这块存在URLClassLoader的内存泄漏，如下图所示：

 

2、问题分析

URLClassLoader占了83%的内存空间，遂研究了一下动态编译这块的代码，原案例代码如下：

 

1. import javax.tools.*;
2. import java.io.File;
3. import java.net.URL;
4. import java.net.URLClassLoader;
5. import java.util.ArrayList;
6. import java.util.List;
7.  
8. public class DynamicCompile {
9. private URLClassLoader parentClassLoader;
10. private String classpath;
11. public DynamicCompile() {
12. this.parentClassLoader = (URLClassLoader) this.getClass().getClassLoader();
13. this.buildClassPath();// 存在动态安装的问题，需要动态编译类路径
14. }
15.  
16. private void buildClassPath() {
17. this.classpath = null;
18. StringBuilder sb = new StringBuilder();
19. for (URL url : this.parentClassLoader.getURLs()) {
20. String p = url.getFile();
21. sb.append(p).append(File.pathSeparator); //路径分割符linux为:window系统为;
22. }
23. this.classpath = sb.toString();
24. }
25. /**
26. * 编译出类
27. *
28. * @param fullClassName 全路径的类名
29. * @param javaCode java代码
30. *
31. * @return 目标类
32. */
33. public Class<?> compileToClass(String fullClassName, String javaCode) throws Exception {
34. JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
35. DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();
36. ClassFileManager fileManager = new ClassFileManager(compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null));
37.  
38. List<JavaFileObject> jfiles = new ArrayList<>();
39. jfiles.add(new CharSequenceJavaFileObject(fullClassName, javaCode));
40.  
41. List<String> options = new ArrayList<>();
42. options.add("-encoding");
43. options.add("UTF-8");
44. options.add("-classpath");
45. options.add(this.classpath);
46.  
47. JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, diagnostics, options, null, jfiles);
48. boolean success = task.call();
49.  
50. if (success) {
51. JavaClassObject jco = fileManager.getJavaClassObject();
52. DynamicClassLoader dynamicClassLoader = new DynamicClassLoader(this.parentClassLoader);
53. //加载至内存
54. return dynamicClassLoader.loadClass(fullClassName, jco);
55. } else {
56. for (Diagnostic diagnostic : diagnostics.getDiagnostics()) {
57. String error = compileError(diagnostic);
58. throw new RuntimeException(error);
59. }
60. throw new RuntimeException("compile error");
61. }
62. }
63.  
64. private String compileError(Diagnostic diagnostic) {
65. StringBuilder res = new StringBuilder();
66. res.append("LineNumber:[").append(diagnostic.getLineNumber()).append("]\n");
67. res.append("ColumnNumber:[").append(diagnostic.getColumnNumber()).append("]\n");
68. res.append("Message:[").append(diagnostic.getMessage(null)).append("]\n");
69. return res.toString();
70. }
71. }

URLClassLoader这里使用的是全局变量，并且是获取的当前类的ClassLoader(总的) ，在最后加载完class后，并没有关闭操作

this.parentClassLoader = (URLClassLoader) this.getClass().getClassLoader();

我想，那么用完之后我给这个parentClassLoader进行close不就解决了？  我想的太简单了。

切忌：此处的URLClassLoader不能关闭，因为用的是当前所在类的ClassLoader，如果你关闭了，那么会导致你当前程序的其他类会ClassNotFoundException

 

3、问题解决（三种）。

1、因为这里使用的是源代码的内存级动态编译，即：

new CharSequenceJavaFileObject(fullClassName, javaCode)

所以，可以用自定义的FileManager 去获取classLoader  ，参考：

但是这里因为是用的ClassLoader而不是URLClassLoader，其实也没法进行close。具体我没去测试有没有内存泄漏。

2、也可以使用源代码的文件级动态编译，去获取文件对应的URLClassLoader。

3、既然不能关闭全局的ClassLoader，又想用URLClassLoader，看了官网URLClassLoader的API后，想到其实可以自己new 一个URLClassLoader来处理动态编译后的Class加载。 毕竟自己new出来的可以直接关闭，不会影响全局类的加载，具体如下：

 

1. package com.yunerp.web.util.run.compile;
2.  
3. import org.apache.log4j.Logger;
4. import sun.misc.ClassLoaderUtil;
5.  
6. import javax.tools.DiagnosticCollector;
7. import javax.tools.JavaCompiler;
8. import javax.tools.JavaFileObject;
9. import javax.tools.ToolProvider;
10. import java.io.File;
11.  
12. import java.net.URL;
13. import java.net.URLClassLoader;
14. import java.util.ArrayList;
15. import java.util.List;
16.  
17.  
18. public class DynamicEngine {
19.  
20. private final Logger log = Logger.getLogger(this.getClass().getName());
21.  
22.  
23. /**
24. * @MethodName : 创建classpath
25. * @Description
26. */
27. private String buildClassPath() {
28. StringBuilder sb = new StringBuilder();
29. URLClassLoader parentClassLoader = (URLClassLoader) this.getClass().getClassLoader();
30. for (URL url : parentClassLoader.getURLs()) {
31. String p = url.getFile();
32. sb.append(p).append(File.pathSeparator);
33. }
34. return sb.toString();
35. }
36.  
37. /**
38. * @param fullClassName 类名
39. * @param javaCode 类代码
40. * @return Object
41. * @throws IllegalAccessException
42. * @throws InstantiationException
43. * @MethodName : 编译java代码到Object
44. * @Description
45. */
46. public Class javaCodeToObject(String fullClassName, final String javaCode) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
47.  
48. DynamicClassLoader dynamicClassLoader = null;
49. ClassFileManager fileManager = null;
50. List<JavaFileObject> jfiles = null;
51. JavaClassObject jco = null;
52. URLClassLoader urlClassLoader = null;
53. try {
54. //获取系统编译器
55. JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
56.  
57. // 建立DiagnosticCollector对象
58. DiagnosticCollector<JavaFileObject> diagnostics = new DiagnosticCollector<>();
59. //设置系统属性
60. System.setProperty("useJavaUtilZip", "true");
61. // 建立用于保存被编译文件名的对象
62. // 每个文件被保存在一个从JavaFileObject继承的类中
63. fileManager = new ClassFileManager(compiler.getStandardFileManager(diagnostics, null, null));
64.  
65. jfiles = new ArrayList<>();
66. jfiles.add(new CharSequenceJavaFileObject(fullClassName, javaCode));
67.  
68. //使用编译选项可以改变默认编译行为。编译选项是一个元素为String类型的Iterable集合
69. List<String> options = new ArrayList<>();
70. options.add("-encoding");
71. options.add("UTF-8");
72. options.add("-classpath");
73. //获取系统构建路径
74. options.add(buildClassPath());
75. //不使用SharedNameTable （jdk1.7自带的软引用，会影响GC的回收，jdk1.9已经解决）
76. options.add("-XDuseUnsharedTable");
77. //设定使用javaUtilZip，避免zipFileIndex泄漏
78. options.add("-XDuseJavaUtilZip");
79.  
80. JavaCompiler.CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, diagnostics, options, null, jfiles);
81.  
82. // 编译源程序
83. boolean success = task.call();
84.  
85. if (success) {
86. //如果编译成功，用类加载器加载该类
87. jco = fileManager.getJavaClassObject();
88. URL[] urls = new URL[]{new File("").toURI().toURL()};
89. //获取类加载器（每一个文件一个类加载器）
90. urlClassLoader = new URLClassLoader(urls, Thread.currentThread().getContextClassLoader());
91. dynamicClassLoader = new DynamicClassLoader(urlClassLoader);
92. Class clazz = dynamicClassLoader.loadClass(fullClassName, jco);
93. return clazz;
94. } else {
95. log.error("编译失败: "+ fullClassName);
96. }
97. } catch (Exception e) {
98. e.printStackTrace();
99. } finally {
100. try {
101. //卸载ClassLoader所加载的类
102. if (dynamicClassLoader != null) {
103. dynamicClassLoader.close();
104. ClassLoaderUtil.releaseLoader(dynamicClassLoader);
105. }
106. if (urlClassLoader != null) {
107. urlClassLoader.close();
108. }
109. if (fileManager != null) {
110. fileManager.flush();
111. fileManager.close();
112. }
113. if (jco != null) {
114. jco.close();
115. }
116. jfiles = null;
117. } catch (Exception e) {
118. e.printStackTrace();
119. }
120. }
121. return null;
122. }
123. }
124.  
125.  
126.

重新发布后，测试1天的结果如下：

至此：URLClassLoader问题解决，JVM的 OLD区正常，项目能正常运行一周左右（之前是2-4小时就内存泄漏挂掉了）

 

补充说明：

1、我这里使用URLClassLoader是new的一个空文件流，为什么选择这么做，因客观原因，必须要用源代码的内存级动态编译，这样我无法获取到文件的具体全路径。

2、其实可以优化的更彻底，即我去除options参数里面的classpath，这样就能不用全局的ClassLoader了,  一般来说，只要配置了环境变量CLASSPATH，项目运行就能获取到，但是不知道是否是服务器环境问题，开发和测试环境Linux没法取到classpath，导致编译失败。所以这里我还是保留了buildClassPath()方法。但是总体效果还是很明显了，虽然我有点强迫症。只能等后续有时间了再去研究了。

3、另外，代码中我加上了关于useJavaUtilZip的配置，以为能解决ZipFileIndex的问题，但是实际上这个问题仍然存在，但是影响不是那么大，等待后续或者其他人来研究了。