是否可以在Java中实现运行时的接口?

2022-09-02 04:44:08

我正在处理一个项目,其中有很多由库创建的对象,并且我无法访问这些对象的创建过程。

以下片段作为一个很好的例子来说明我的问题。

法典:

public class Clazz {
    //The contents of Clazz are irrelevant
    //Clazz is NOT my class. I have no access to its internal structure.
    //However, I do have access to Clazz objects that were created elsewhere.
}

ExampleInterface是 Clazz 在编译时可能实现也可能不实现的接口。

法典:

public interface ExampleInterface {
    public void run();
}

下面的代码是我遇到的问题。请注意以下事项:

  1. run()仅当 c 是 的实例时才调用。ExampleInterface
  2. getRunConditions(Clazz c)并且都是我无权访问的类中的私有方法。executeClazz(Clazz c)
  3. 在编译时,将不包含名为 的方法。Clazzrun()
  4. 示例执行器不是我的类。我无法以任何方式访问它(我甚至无法获得该类的实例)。

法典:

public class ExampleExecutor {
    public void executeClazz(Clazz c) {
        if ((c instanceof ExampleInterface) && getRunConditions(c)) {
            ExampleInterface ex = (ExampleInterface) c;
            ex.run();
        }
    }
}

显然,以下方法在语法上是不可能的,但这是我试图实现的。基本上,如果 c 还没有实现,则将 c 设置为实现,然后提供必须重写的方法。ExampleInterfaceExampleInterface

请注意以下事项:

  1. extendInterface(接口的名称是我为说明我的目标而创建的虚构语法)
  2. run() 必须在此处定义(在运行时)。
  3. 我不能使用包装器或代理类作为解决方案。IE,对象必须最终实现,我不能使用解决方法。(如果您想知道原因,请参阅此链接)。ClazzExampleInterface

法典:

public void implementInterface(Clazz c) {
    if (!(c instanceof ExampleInterface)) {
        c.extendInterface(ExampleInterface {
            @Override
            public void run() {
                //code
            }
        });
    }
}

为了澄清,我遇到的问题是,我需要始终知道何时被调用。如果不实现,我不知道什么时候应该调用。run()ClazzClazzExampleInterfacerun()

同时,我还想偶尔添加对默认情况下不支持的支持。由于我无权创建对象,因此我无法通过自己实现接口来执行此操作。run()Clazz

问题:简而言之,是否可以在运行时实现接口(并提供所需的方法)?

注意:虽然唯一的解决方案可能需要反射(如果是这样,请在下面发布),但我使用的库有一个安全管理器,可以阻止所有反射的使用。IE,一个反思性的解决方案将来可能对其他人有用,但对我来说毫无用处。

另外,我并不是说只是在我自己的程序中使用库。一个已经运行的宿主应用程序(这就是我使用的库的用途)符合并运行我为其编写的代码。如果该应用程序不喜欢我提供的任何代码(IE,与其安全管理器冲突),则代码甚至永远不会被编译。

为什么我需要这样做:

这与我正在使用的库有关。因为这是一个我无法访问的方法,我无法控制Clazz的创建,我无法确定何时执行。ExampleExecutorrun()

我需要知道何时执行的原因是,实际上,它是我正在使用的库的一部分的事件处理程序。run()run()

例如:可能是接口的一部分的方法。有时,当鼠标被点击时,我正在处理的实例会小心翼翼地工作(因此会继承),而其他时候则不会。mouseClicked(CustomMouseEvent evt)CustomMouseListenerClazzCustomMouseListener

与实例不同,我总是关心是否单击鼠标,并且始终需要触发事件。Clazz

实际上,实际上是以下内容:ExampleInterface

public interface CustomMouseListener {
    public void mouseClicked(CustomMouseEvent evt);
    public void mousePressed(CustomMouseEvent evt);
    public void mouseReleased(CustomMouseEvent evt);
    //etc
}

答案 1

您可以使用 java 检测 API(强制)使类适应接口。APM、AOP 框架和探查器通常使用此技术在运行时将日志记录和指标度量代码注入目标类。应用程序直接使用这种技术是非常不寻常的。如果我在生产代码中看到这一点,那至少会是一个很大的危险信号。

尽管如此

鉴于这些克拉兹:

package com.sabertiger.example;

public class Clazz {
    public void purr(){
        System.out.println("Hello world");
    }

}

接口

package com.sabertiger.example;

public interface ExampleInterface {
    void run();
}

执行者

package com.sabertiger.example;

public class ExampleExecutor {  
    public static void main(String[] args) {
        Clazz c=new Clazz();
        // Normally a ClassCastException
        ExampleInterface i=(ExampleInterface)(Object)(Clazz) c;
        i.run();
    }
}

正常运行会产生以下错误:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:
  com.sabertiger.example.Clazz cannot be cast to 
  com.sabertiger.example.ExampleInterface
    at com.sabertiger.example.ExampleExecutor.main(ExampleExecutor.java:7)

您可以通过提供缺少的接口和通过转换类来实现来使其工作:

package com.sabertiger.instrumentation;

import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.security.ProtectionDomain;

import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;
import javassist.CtNewMethod;

public class ExampleInterfaceAdapter implements ClassFileTransformer {

    public static void premain(String agentArgument, Instrumentation instrumentation) {
        // Add self to list of runtime transformations
        instrumentation.addTransformer(new ExampleInterfaceAdapter());
    }

    @Override
    // Modify only com.sabertiger.example.Clazz, return all other unmodified
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className,
            Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain,
            byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {

        if(className.matches("com/sabertiger/example/Clazz")) {
            return addExampleInterface(className, classfileBuffer );            
        } else {
            return classfileBuffer;
        }
    }

    // Uses javassist framework to add interface and new methods to target class
    protected byte[] addExampleInterface(String className, byte[] classBytecode) {
        CtClass clazz= null;
        try {
            ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
            clazz = pool.makeClass(new java.io.ByteArrayInputStream(classBytecode));

            String src=
              "{         "+
              "  purr(); "+
              "}         ";

            //Add interface
            CtClass anInterface = pool.getCtClass("com.sabertiger.example.ExampleInterface");
            clazz.addInterface(anInterface);

            //Add implementation for run method
            CtMethod implementation = CtNewMethod.make(
                    CtClass.voidType,
                    "run",
                    new CtClass[0],
                    new CtClass[0],
                    src,
                    clazz);
            clazz.addMethod(implementation);

            classBytecode=clazz.toBytecode();
        } catch(Throwable e) {
            throw new Error("Failed to instrument class " + className, e);
        }
        return classBytecode;
    }

}

和所需的清单。中频

Manifest-Version: 1.0
Premain-Class: com.sabertiger.instrumentation.ExampleInterfaceAdapter
Boot-Class-Path: javassist.jar

将所有东西装进罐子里,让它工作:

jar -tf agent.jar
META-INF/MANIFEST.MF
com/sabertiger/instrumentation/ExampleInterfaceAdapter.class

现在我们能够将 Clazz 传递给 ExampleExecutor。

java -javaagent:agent.jar -classpath ..\instrumentation\bin com.sabertiger.example.ExampleExecutor
Hello world

答案 2

执行建议操作的唯一方法是使用字节代码检测。您可以添加一个代理,该代理在加载之前更改要修改的 clazz 的字节代码。

您需要在加载时执行此操作的原因是,许多 JVM 不允许您更改字段,而有些 JVM 不允许在加载类后添加方法。

一个更简单的解决方案是反编译类,修改它,然后再次编译它。假设可以反编译该类,这将为您节省大量时间和精力。

我正在使用的库有一个安全管理器,它阻止使用所有反射

这是一个奇怪的选择,因为您可以在调用库之前设置自己的安全管理器,并且它无法阻止您执行任何操作。


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