与 JShell 实例共享动态加载的类

Question

请查看下面的修改

我正在尝试创建一个 JShell 实例，它可以让我访问并允许我与创建它的 JVM 中的对象进行交互。这适用于在编译时可用但对于动态加载的类失败的类动态。

public class Main {

    public static final int A = 1;
    public static Main M;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        M = new Main();
        ClassLoader cl = new URLClassLoader(new URL[]{new File("Example.jar").toURL()}, Main.class.getClassLoader());
        Class<?> bc = cl.loadClass("com.example.test.Dynamic");//Works
        JShell shell = JShell.builder()
                .executionEngine(new ExecutionControlProvider() {
                    @Override
                    public String name() {
                        return "direct";
                    }

                    @Override
                    public ExecutionControl generate(ExecutionEnv ee, Map<String, String> map) throws Throwable {
                        return new DirectExecutionControl();
                    }
                }, null)
                .build();
        shell.eval("System.out.println(com.example.test.Main.A);");//Always works
        shell.eval("System.out.println(com.example.test.Main.M);");//Fails (is null) if executionEngine is not set
        shell.eval("System.out.println(com.example.test.Dynamic.class);");//Always fails
    }
}

此外，将DirectExecutionControl 与LocalExecutionControl 交换会得到相同的结果，但我不明白这两个类之间的区别。

如何使 运行时 加载的类可用于此 JShell 实例？

编辑：这个问题的第一部分已经解决，下面是更新的源代码来演示问题的第二部分

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader cl = new URLClassLoader(new URL[]{new File("Example.jar").toURL()}, Main.class.getClassLoader());
        Class<?> c = cl.loadClass("com.example.test.C");
        c.getDeclaredField("C").set(null, "initial");
        JShell shell = JShell.builder()
                .executionEngine(new ExecutionControlProvider() {
                    @Override
                    public String name() {
                        return "direct";
                    }

                    @Override
                    public ExecutionControl generate(ExecutionEnv ee, Map<String, String> map) throws Throwable {
                        return new DirectExecutionControl();
                    }
                }, null)
                .build();
        shell.addToClasspath("Example.jar");
        shell.eval("import com.example.test.C;");
        shell.eval("System.out.println(C.C)"); //null
        shell.eval("C.C = \"modified\";");
        shell.eval("System.out.println(C.C)"); //"modified"
        System.out.println(c.getDeclaredField("C").get(null)); //"initial"
    }
}

这是预期的输出，如果 JVM 和 JShell 实例 不共享任何内存，但是将 com.example.test.C 直接添加到项目而不是动态加载它改变结果如下：

shell.eval("import com.example.test.C;");
shell.eval("System.out.println(C.C)"); //"initial"
shell.eval("C.C = \"modified\";");
shell.eval("System.out.println(C.C)"); //"modified"
System.out.println(c.getDeclaredField("C").get(null)); //"modified"

为什么在运行时加载的类不共享 JVM 和 JShell 实例 之间的内存？

编辑 2：问题似乎是由不同的类加载器引起的

在上述示例的上下文中执行以下代码：

System.out.println(c.getClassLoader()); //java.net.URLClassLoader
shell.eval("System.out.println(C.class.getClassLoader())"); //jdk.jshell.execution.DefaultLoaderDelegate$RemoteClassLoader
shell.eval("System.out.println(com.example.test.Main.class.getClassLoader())"); //jdk.internal.loader.ClassLoaders$AppClassLoader

这表明，同一个类com.example.test.C 由两个不同的类加载器加载。是否可以将类添加到 JShell 实例而不再次加载它？如果不是，为什么已经加载了静态加载的类？

Answer 1

解决方案是创建一个自定义的LoaderDelegate 实现，它提供已加载类的实例，而不是再次加载它们。一个简单的例子是使用默认实现，DefaultLoaderDelegate(source)，并覆盖其内部RemoteClassLoader的findClass方法

@Override
protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
    byte[] b = classObjects.get(name);
    if (b == null) {
        Class<?> c = null;
        try {
            c = Class.forName(name);//Use a custom way to load the class
        } catch(ClassNotFoundException e) {
        }
        if(c == null) {
            return super.findClass(name);
        }
        return c;
    }
    return super.defineClass(name, b, 0, b.length, (CodeSource) null);
}

要创建一个有效的 JShell 实例，请使用以下代码

JShell shell = JShell.builder()
    .executionEngine(new ExecutionControlProvider() {
        @Override
        public String name() {
            return "name";
        }

        @Override
        public ExecutionControl generate(ExecutionEnv ee, Map<String, String> map) throws Throwable {
            return new DirectExecutionControl(new CustomLoaderDelegate());
        }
    }, null)
    .build();
shell.addToClasspath("Example.jar");//Add custom classes to Classpath, otherwise they can not be referenced in the JShell

Answer 2

只谈到这个相当重要的问题的一小部分：

此外，将 DirectExecutionControl 与 LocalExecutionControl 交换会得到相同的结果，但我不明白这两个类之间的区别

LocalExecutionControl extends DirectExecutionControl 并且它仅覆盖 invoke(Method method)，其主体为 ...

本地：

    Thread snippetThread = new Thread(execThreadGroup, () -> {
            ...
            res[0] = doitMethod.invoke(null, new Object[0]);
            ...
    });

直接：

    Object res = doitMethod.invoke(null, new Object[0]);

所以这两个类的区别在于直接调用当前线程中的方法，而本地调用新线程中的方法。两种情况下都使用相同的类加载器，因此在共享内存和加载的类方面，您会期望得到相同的结果

Answer 3

现在，有更好更简单的解决方案：

package ur.pkg;

import jdk.jshell.JShell;
import jdk.jshell.execution.LocalExecutionControlProvider;

public class TestShell {
    public static int testValue = 5;

    public static void main(String[] args) {
        JShell shell = JShell.builder().executionEngine(new LocalExecutionControlProvider(), null).build();
        TestShell.testValue++;
        System.out.println(TestShell.testValue);
        shell.eval("ur.pkg.TestShell.testValue++;").forEach(p -> {
            System.out.println(p.value());
        });
        System.out.println(TestShell.testValue);

    }

}

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