Java中通過Emit實現動態類生成

動態生成一個類對於AOP，O/R Mapping等技術非常有幫助。對於Java來說，問題不大，而對於.NET，則要麻煩些（主要麻煩在於實現代碼的生成需要IL），故猜測這可能也是在AOP, O/R Mapping方面，Java走得略前的原因吧。

麻煩歸麻煩，非不能也，動態生成一個簡單的類還不至於太難。

假設有如下接口：

interface IAnimal
{
　void move();
　void eat();
}

希望能創建一個類生成器TypeCreator，並能以以下方式使用:

TypeCreator tc=new TypeCreator(typeof(IAnimal));
Type t = tc.build();
IAnimal myAnimal= (IAnimal)Activator.CreateInstance(t);
myAnimal.move();
myAnimal.eat();

首先，發現System.Reflection.Emit.TypeBuilder似乎就是一個現成的類生成器。 不過TypeBuilder既沒有實用的static方法，也不能在外部實例化。不過ModuleBuilder倒有一個DefineType()方法，可以得到TypeBuilder；而ModuleBuilder和TyperBuilder一個德行，不能直接創建，得從AssemblyBuilder的DefineDynamicModule()方法得到。追根溯源，AssemblyBuilder得從AppDomain的DefineDynamicAssembly()的得來。最終好在AppDomain提供了一個靜態方法:AppDomain.CurrentDomain. 這一連串並非沒有道理，類型是依附於Module的，而Module依附於Assembly，而Assembly則被AppDomain裝載。所謂“皮之不存，毛將焉附”，為了創建Type這個“毛”，得先把Assembly，Module這些“皮”依次構造出來：

using System;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;
public class TypeCreator
{
　private Type targetType;
　/// <summary>
　/// 構造函數
　/// </summary>
　/// <param name="targetType">被實現或者繼承的類型</param>
　public TypeCreator(Type targetType)
　{
　　this.targetType = targetType;
　}
　public Type build()
　{
　　//獲取當前AppDomain
　　AppDomain currentAppDomain = AppDomain.CurrentDomain;
　　//System.Reflection.AssemblyName 是用來表示一個Assembly的完整名稱的
　　AssemblyName assyName = new AssemblyName();
　　//為要創建的Assembly定義一個名稱（這裡忽略版本號，Culture等信息）
　　assyName.Name = "MyAssyFor_" + targetType.Name;
　　//獲取AssemblyBuilder
　　//AssemblyBuilderAccess有Run，Save，RunAndSave三個取值
　　AssemblyBuilder assyBuilder = currentAppDomain.DefineDynamicAssembly(assyName,AssemblyBuilderAccess.Run);
　　//獲取ModuleBuilder，提供String參數作為Module名稱，隨便設一個
　　ModuleBuilder modBuilder = assyBuilder.DefineDynamicModule("MyModFor_"+targetType.Name);
　　//新類型的名稱：隨便定一個
　　String newTypeName = "Imp_"+targetType.Name;
　　//新類型的屬性：要創建的是Class，而非Interface，Abstract Class等，而且是Public的
　　TypeAttributes newTypeAttribute = TypeAttributes.Class | TypeAttributes.Public;
　　//聲明要創建的新類型的父類型
　　Type newTypeParent;
　　//聲明要創建的新類型要實現的接口
　　Type[] newTypeInterfaces;
　　//對於基類型是否為接口，作不同處理
　　if(targetType.IsInterface)
　　{
　　　newTypeParent = null;
　　　newTypeInterfaces = new Type[]{targetType};
　　}
　　else
　　{
　　　newTypeParent = targetType;
　　　newTypeInterfaces = new Type[0];
　　}
　　//得到類型生成器
　　TypeBuilder typeBuilder =　modBuilder.DefineType(newTypeName,newTypeAttribute,newTypeParent,newTypeInterfaces);
　　//以下將為新類型聲明方法：新類型應該override基類型的所以virtual方法
　　//得到基類型的所有方法
　　MethodInfo[] targetMethods = targetType.GetMethods();
　　//遍歷各個方法，對於Virtual的方法，獲取其簽名，作為新類型的方法
　　foreach(MethodInfo targetMethod in targetMethods)
　　{
　　　//只挑出virtual的方法
　　　if(targetMethod.IsVirtual)
　　　{
　　　　//得到方法的各個參數的類型
　　　　ParameterInfo[] paramInfo = targetMethod.GetParameters();
　　　　Type[] paramType = new Type[paramInfo.Length];
　　　　for(int i=0;i<paramInfo.Length;i++)
　　　　　paramType[i] = paramInfo[i].ParameterType;
　　　　　//傳入方法簽名，得到方法生成器
　　　　　MethodBuilder methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod(targetMethod.Name,MethodAttributes.Public|
　　　　　　　MethodAttributes.Virtual,targetMethod.ReturnType,paramType);
　　　　　//由於要生成的是具體類，所以方法的實現是必不可少的。而方法的實現是通過Emit IL代碼來產生的

　　　　　//得到IL生成器
　　　　　ILGenerator ilGen = methodBuilder.GetILGenerator();
　　　　　//以下三行相當於：{Console.Writeln("I'm "+ targetMethod.Name +"ing");}
　　　　　ilGen.Emit(OpCodes.Ldstr,"I'm "+ targetMethod.Name +"ing");
　　　　　ilGen.Emit(OpCodes.Call,typeof(Console).GetMethod("WriteLine",new Type[]{typeof(String)}));
　　　　　ilGen.Emit(OpCodes.Ret);
　　　}
　　}
　　//真正創建，並返回
　　return(typeBuilder.CreateType());
　}
}

好了，測試一下試試看：

using System;
public class Tester
{
　public static void Main(String[] args)
　{
　　TypeCreator tc=new TypeCreator(typeof(IAnimal));
　　Type t = tc.build();
　　IAnimal animal= (IAnimal)Activator.CreateInstance(t);
　　animal.move();
　　animal.eat();
　　Console.Read ();
　}
}

得到輸出：I'm moveingI'm eating。

總結

如果用於AOP的話，Emit可以動態生成一個裝飾類，相比於基於Remoting架構的TP/RP的方法，效率可能要高些，而且還能攔截new操作符。缺點：對於非Virtual的方法，似乎無法攔截。用於O/R Mapping的類生成，倒是不錯。