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Java代码的编译与反编译
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2017-02-21Hollis数盟
一、什么是编译
1、利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程。
2、用编译程序产生目标程序的动作。编译就是把高级语言变成计算机可以识别的2进制语言，计算机只认识1和0，编译程序把人们熟悉的语言换成2进制的。编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析;语法分析;语义检查和中间代码生成;代码优化;目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析，又称为源程序分析，分析过程中发现有语法错误，给出提示信息。
二、什么是反编译
计算机软件反向工程(Reverseengineering)也称为计算机软件还原工程，是指通过对他人软件的目标程序(可执行程序)进行“逆向分析、研究”工作，以推导出他人的软件产品所使用的思路、原理、结构、算法、处理过程、运行方法等设计要素，某些特定情况下可能推导出源代码。反编译作为自己开发软件时的参考，或者直接用于自己的软件产品中。
三、Java类的编译与反编译
我们在最初学习Java的时候，会接触到两个命令：javac和java,那个时候我们就知道，javac是用来编译Java类的，就是将我们写好的helloworld.java文件编译成helloworld.class文件。
class文件打破了C或者C++等语言所遵循的传统，使用这些传统语言写的程序通常首先被编译，然后被连接成单独的、专门支持特定硬件平台和操作系统的二进制文件。通常情况下，一个平台上的二进制可执行文件不能在其他平台上工作。而Javaclass文件是可以运行在任何支持Java虚拟机的硬件平台和操作系统上的二进制文件。
那么反编译呢，就是通过helloworld.class文件得到java文件(或者说是程序员能看懂的Java文件)
四、什么时候会用到反编译
1、我们只有一个类的class文件，但是我们又看不懂Java的class文件，那么我们可以把它反编译成我们可以看得懂的文件。
2、学习Java过程中，JDK的每个版本都会加入越来越多的语法糖，有些时候我们想知道Java一些实现细节，我们可以借助反编译。
五、反编译工具
1、javap
2、Jad:官网(墙裂推荐)
客户端：
可以在官网下载可执行文件，找到对应的操作系统的对应版本，然后进行安装使用。
因为我使用的是linux操作系统，所以我下载的是Linux版本的工具，这个工具下载好之后会有一个执行文件，只要在执行文件所在目录执行./jadhelloworld.class就会在当前目录下生成helloworld.jad文件，该文件里就是我们很熟悉的Java代码
Eclipse插件：
下载地址在官网下载插件的jar包，然后将jar包放到eclipse的plugins目录下‘在打开Eclipse，Eclipse-Window-Preferences-Java，此时你会发现会比原来多了一个JadClipse的选项，单击，在Pathtodecompiler中输入你刚才放置jad.exe的位置，也可以制定临时文件的目录。当然在JadClipse下还有一些子选项，如Debug，Directives等，按照默认配置即可。基本配置完毕后，我们可以查看一下class文件的默认打开方式，Eclipse-Window-Preferences-General-Editors-FileAssociations我们可以看到class文件的打开方式有两个，JadClipse和Eclipse自带的ClassFileViewer，而JadClipse是默认的。全部配置完成，下面我们可以查看源码了，选择需要查看的类，按F3即可查看源码
在一般的Java应用开发过程中，开发人员使用Java的方式比较简单。打开惯用的IDE，编写Java源代码，再利用IDE提供的功能直接运行Java 程序就可以了。这种开发模式背后的过程是：开发人员编写的是Java源代码文件（.java），IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码（byte code），以类文件的形式保存在磁盘上（.class）。Java虚拟机（JVM）会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“编写一次，到处运行（Write once, run anywhere）” 的目标。Java类文件中包含的字节代码可以被不同平台上的JVM所使用。Java字节代码不仅可以以文件形式存在于磁盘上，也可以通过网络方式来下载，还可以只存在于内存中。JVM中的类加载器会负责从包含字节代码的字节数组（byte[]）中定义出Java类。在某些情况下，可能会需要动态的生成 Java字节代码，或是对已有的Java字节代码进行修改。这个时候就需要用到本文中将要介绍的相关技术。首先介绍一下如何动态编译Java源文件。
动态编译Java源文件
在一般情况下，开发人员都是在程序运行之前就编写完成了全部的Java源代码并且成功编译。对有些应用来说，Java源代码的内容在运行时刻才能确定。这个时候就需要动态编译源代码来生成Java字节代码，再由JVM来加载执行。典型的场景是很多算法竞赛的在线评测系统（如PKU JudgeOnline），允许用户上传Java代码，由系统在后台编译、运行并进行判定。在动态编译Java源文件时，使用的做法是直接在程序中调用Java编译器。
JSR 199引入了Java编译器API。如果使用JDK 6的话，可以通过此API来动态编译Java代码。比如下面的代码用来动态编译最简单的Hello World类。该Java类的代码是保存在一个字符串中的。
01 public class CompilerTest {
02 public static void main(String[] args) throws Exception {
03 String source = "public class Main { public static void main(String[] args) {System.out.println(\"Hello World!\");} }";
04 JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();
05 StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);
06 StringSourceJavaObject sourceObject = newCompilerTest.StringSourceJavaObject("Main", source);
07 Iterable extends JavaFileObject fileObjects = Arrays.asList(sourceObject);
08 CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null,null, null, fileObjects);
09 boolean result = task.call();
10 if (result) {
11 System.out.println("编译成功。");
12 }
13 }
14
15 static class StringSourceJavaObject extends SimpleJavaFileObject {
16
17 private String content = null;
18 public StringSourceJavaObject(String name, String content) ??throwsURISyntaxException {
19 super(URI.create("string:///" + name.replace('.','/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);
20 this.content = content;
21 }
22
23 public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) ??throws IOException {
24 return content;
25 }
26 }
27 }
如果不能使用JDK 6提供的Java编译器API的话，可以使用JDK中的工具类com.sun.tools.javac.Main，不过该工具类只能编译存放在磁盘上的文件，类似于直接使用javac命令。
另外一个可用的工具是Eclipse JDT Core提供的编译器。这是Eclipse Java开发环境使用的增量式Java编译器，支持运行和调试有错误的代码。该编译器也可以单独使用。Play框架在内部使用了JDT的编译器来动态编译Java源代码。在开发模式下，Play框架会定期扫描项目中的Java源代码文件，一旦发现有修改，会自动编译 Java源代码。因此在修改代码之后，刷新页面就可以看到变化。使用这些动态编译的方式的时候，需要确保JDK中的tools.jar在应用的 CLASSPATH中。
下面介绍一个例子，是关于如何在Java里面做四则运算，比如求出来(3+4)*7-10的值。一般的做法是分析输入的运算表达式，自己来模拟计算过程。考虑到括号的存在和运算符的优先级等问题，这样的计算过程会比较复杂，而且容易出错。另外一种做法是可以用JSR 223引入的脚本语言支持，直接把输入的表达式当做JavaScript或是JavaFX脚本来执行，得到结果。下面的代码使用的做法是动态生成Java源代码并编译，接着加载Java类来执行并获取结果。这种做法完全使用Java来实现。
01 private static double calculate(String expr) throws CalculationException {
02 String className = "CalculatorMain";
03 String methodName = "calculate";
04 String source = "public class " + className
05 + " { public static double " + methodName + "() { return " + expr +"; } }";
06 //省略动态编译Java源代码的相关代码，参见上一节
07 boolean result = task.call();
08 if (result) {
09 ClassLoader loader = Calculator.class.getClassLoader();
10 try {
11 Class? clazz = loader.loadClass(className);
12 Method method = clazz.getMethod(methodName, new Class?[] {});
13 Object value = method.invoke(null, new Object[] {});
14 return (Double) value;
15 } catch (Exception e) {
16 throw new CalculationException("内部错误。");
17 }
18 } else {
19 throw new CalculationException("错误的表达式。");
20 }
21 }
上面的代码给出了使用动态生成的Java字节代码的基本模式，即通过类加载器来加载字节代码，创建Java类的对象的实例，再通过Java反射API来调用对象中的方法。
Java字节代码增强
Java 字节代码增强指的是在Java字节代码生成之后，对其进行修改，增强其功能。这种做法相当于对应用程序的二进制文件进行修改。在很多Java框架中都可以见到这种实现方式。Java字节代码增强通常与Java源文件中的注解（annotation）一块使用。注解在Java源代码中声明了需要增强的行为及相关的元数据，由框架在运行时刻完成对字节代码的增强。Java字节代码增强应用的场景比较多，一般都集中在减少冗余代码和对开发人员屏蔽底层的实现细节上。用过JavaBeans的人可能对其中那些必须添加的getter/setter方法感到很繁琐，并且难以维护。而通过字节代码增强，开发人员只需要声明Bean中的属性即可，getter/setter方法可以通过修改字节代码来自动添加。用过JPA的人，在调试程序的时候，会发现实体类中被添加了一些额外的 域和方法。这些域和方法是在运行时刻由JPA的实现动态添加的。字节代码增强在面向方面编程（AOP）的一些实现中也有使用。
三种方法：
1.在IDE中，如eclipse中写的Java程序，在点击保存后eclipse就会调用javac编译程序编译，编译文件在当前项目的bin目录下。
2.作为一个独立的文件且没有定义Java环境变量，需要在cmd窗口中切换到java bin目录下执行Javac程序，执行格式为 javac 空格 Java源文件；如 javac C：//hello.java;
3.作为一个独立的文件且定义了Java环境变量，打开cmd窗口，可以在任意目录输入javac java源文件，如javac D：//hi.java。
扩展资料
Java也是一种高级语言，要让计算机执行你撰写的Java程序，也得通过编译程序的编译。但是Java编译程序并不直接将Java源代码编译为相依于计算机平台的0、1序列，而是将其编译为字节码。
Java源代码的扩展名为.java，经过编译程序编译之后生成扩展名为.class的字节码。
一直没有时间去关注Java的版本更新，最近有空来做个Java8的新功能学习。下面记录下在eclipse中安装java8的步骤，以及遇到的各种问题和解决方法。
1. window系统下载对应的java8版本(jdk-8u131-windows-x64.exe安装版本)，按照步骤部署。安装成功后，cmd显示如下：
2. eclipse的版本是Kepler Service Release 2，搜索插件路径: Help - eclipse marketplace- search - find
1) Java 8 support for EclipseKepler SR2 --java8编译所需,
2) java 8 Facet for Web Tools forEclipse Kepler SR2 --java8运行所需
3.各个参数配置
1) 系统配置java8编译环境，window - Preferences
2) 工程中使用java8的编译路径，project - java build path - libraries - edit
3) 相应的java compiler 路径对应为1.8版本
4) 配置 project facets 对应的java8
此项不配置，在本地的编译、运行不会报错，但是在工程上有小红叉，会影响到web中的运行。报错的信息如下：
到这里已经消灭掉了所有的小红叉。遇到的问题多是些环境、IDE的版本兼容、配置问题，通过百度和实际情况摸索着解决。现在磨刀已好，开启砍柴工。