在旧版 JVM 上使用 J2SE 5.0 特性

如果试图在早期的 JVM 上运行J2SE 5.0 生成的代码，将会得到 java.lang.UnsupportedClassVersionError 错误。开放源代码的 Retroweaver 项目可以消除 JDK 5.0 (Set JDK Compliance = 5.0) 编译器限制.Retroweaver 使用 classworking 技术来修改由 JDK 5.0 编译器生成的二进制类表示，以便这些类可以与早期的 JVM (e.g j2sdk1.4.2) 一起使用。

Retroweaver 包含两个逻辑组件：一个字节码增强器和一个运行时库。字节码增强器使用 classworking 技术来修改由 JDK 5.0 编译器生成的类文件，使得这些类可以用于旧版 JVM。作为类文件修改的一部分，Retroweaver 可能需要替换对添加到 J2SE 5.0 中的标准类的引用。实际的替换类包含在运行时库中，以便在您执行修改过的代码时它们是可用的。

按照标准开发周期来说，字节码增强器需要在 Java 代码编译之后、类文件为部署而打包之前运行。在您使用一个 IDE 时，该更改是一个问题 ——“集成”一个类转换工具到“开发环境”是很痛苦的事情，因为 IDE 一般假设它们拥有类文件。限制这一痛苦的一种方式是，只对 IDE 中的大多数测试使用 JDK 5.0。这样，您只需要在想要为部署打包文件或者想要测试实际的部署 JVM 时转换类文件。如果使用 Ant 风格的构建过程，就没有问题；只添加 Retroweaver 字节码增强器作为编译之后的一个步骤。

Retroweaver 具有一个小小的限制：它并不支持也包含在 J2SE 5.0 中的所有添加到标准 Java 类的特性。如果您的代码使用任何添加到 J2SE 5.0 中的类或方法，那么就将在试图加载旧版 JVM 中的代码时得到错误，哪怕是在 Retroweaver 处理完成之后也如此。

J2SE 5.0 的更改既发生在 JVM 中，也发生在实际的 Java 语言，但是 JVM 更改相当小。有一个新的字符可以用于字节码中的标识符中 ("+")，一些处理类引用的指令发生了修改，还有一个不同的方法用于处理合成组件。 Retroweaver 在字节码增强步骤中处理这些 JVM 更改，方法是把这些更改返回原样，即替换成用于 J2SE 5.0 之前相同目的的方法（比如标识符中的 + 字符，就是用 $ 取代它）。

包含在 J2SE 5.0 中的语言更改要稍微复杂一点。一些最有趣的更改，比如增强的 for 循环，基本上只是语法更改，即为表示编程操作提供快捷方式。比如泛型更改 —— 泛型类型信息 —— 由编译器用于实施编译时安全，但是生成的字节码仍然到处使用强制转换。但是大多数更改使用了添加到核心 Java API 中的类或方法，所以您不能直接使用为 JDK 5.0 生成的字节码并将它直接运行在早期的 JVM 上。Retroweaver 为支持 J2SE 5.0 语言更改所需的新类提供其自己的等价物，并且用对其自己的类的引用替换对标准类的引用，这是字节码增强步骤的一部分。

Retroweaver 字节码增强不能对所有的 J2SE 5.0 语言更改提供完全支持。例如，没有对处理注释的运行时支持，因为运行时支持涉及到对基本 JVM 类加载器实现的更改。但是一般来说，只是不支持那些不会影响普通用户的小特性。

Retroweaver 发挥作用
使用 Retroweaver 简直是太容易了。可以使用一个简单的 GUI 界面或者控制台应用程序来在应用程序类文件上运行字节码增强。两种方式都只要在将要转换的类文件树的根目录指出 Retroweaver 即可。在运行时，如果使用任何需要运行时支持的特性（比如 enums），那么就需要在类路径中包含 Retroweaver 运行时 jar。

清单 1. 简单的 J2SE 5.0 enum 示例

package com.sosnoski.dwct; public enum Primitive { BOOLEAN, BYTE, CHARACTER, DOUBLE, FLOAT, INT, LONG, SHORT; public static void main(String[] args) { for (Primitive p : Primitive.values()) { int size = -1; switch (p) { case BOOLEAN: case BYTE: size = 1; break; case CHARACTER: case SHORT: size = 2; break; case FLOAT: case INT: size = 4; break; case DOUBLE: case LONG: size = 8; break; } System.out.println(p + " is size " + size); } } }

使用 JDK 5.0 编译并运行清单 1 代码会给出清单 2 中的输出。但是不能在早期的 JDK 下编译或运行清单 1 代码；由于特定于 J2SE 5.0 的特性会导致编译失败，而运行失败会抛出 java.lang.UnsupportedClassVersionError 异常。

清单 2. enum 示例输出

[dennis@notebook code]$ java -cp classes com.sosnoski.dwct.Primitive BOOLEAN is size 1 BYTE is size 1 CHARACTER is size 2 DOUBLE is size 8 FLOAT is size 4 INT is size 4 LONG is size 8 SHORT is size 2

清单 3 展示了在 Primitive 类上运行 Retroweaver。这个类实际上编译为两个类文件，一个用于 enum 类，另一个支持在 switch 语句中使用 enum。（注意，清单代码换行是为了适应页面宽度。）

清单 3. enum 示例输出

[dennis@notebook code]$ java -cp retro/release/retroweaver.jar:retro/lib/bcel-5.1.jar:retro/lib/ jace.jar:retro/lib/Regex.jar com.rc.retroweaver.Weaver -source classes [RetroWeaver] Weaving /home/dennis/writing/articles/devworks/series/may05/code/ classes/com/sosnoski/dwct/Primitive$1.class [RetroWeaver] Weaving /home/dennis/writing/articles/devworks/series/may05/code/ classes/com/sosnoski/dwct/Primitive.class

在运行 Retroweaver 之后，这些类就可以用于 JDK 5.0 和 JDK 1.4 JVM 上了。当使用 1.4 JVM 运行修改后的类时，输出与 清单 2 中的相同。Retroweaver 提供命令行选项来指定旧的 1.3 和 1.2 JVM 以取代默认的 1.4 目标，但是我下载的运行时 jar 版本需要 1.4，我不想重新构建它以检查对早期 JVM 的支持。

我用于对 JDK 5.0 实现 toString() 方法生成的 com.sosnoski.asm.ToStringAgent 类对于旧版 JVM 有一个小小的问题：它使用 J2SE 5.0 中新增的 instrumentation API 来在运行时截取类加载和修改类。在早期 JVM 中截取类加载不太灵活，但是并不是不可能 —— 只需要用您自己的版本来取代用于应用程序的类加载器就可以了。由于所有的应用程序类都是通过您的自定义类加载器加载的，所以在它们被实际提供给 JVM 之前，您可以自由地修改类表示。

清单 4. ToStringLoader 代码

package com.sosnoski.asm; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.File; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.lang.reflect.Method; import java.net.URL; import java.net.URLClassLoader; import org.objectweb.asm.ClassReader; import org.objectweb.asm.ClassWriter; public class ToStringLoader extends URLClassLoader { private ToStringLoader(URL[] urls, ClassLoader parent) { super(urls, parent); } // override of ClassLoader method protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException { String resname = name.replace(‘.‘, ‘/‘) + ".class"; InputStream is = getResourceAsStream(resname); if (is == null) { System.err.println("Unable to load class " + name + " for annotation checking"); return super.findClass(name); } else { System.out.println("Processing class " + name); try { // read the entire content into byte array ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream(); byte[] buff = new byte[1024]; int length; while ((length = is.read(buff)) >= 0) { bos.write(buff, 0, length); } byte[] bytes = bos.toByteArray(); // scan class binary format to find fields for toString() method ClassReader creader = new ClassReader(bytes); FieldCollector visitor = new FieldCollector(); creader.accept(visitor, true); FieldInfo[] fields = visitor.getFields(); if (fields.length > 0) { // annotated fields present, generate the toString() method System.out.println("Modifying " + name); ClassWriter writer = new ClassWriter(false); ToStringGenerator gen = new ToStringGenerator(writer, name.replace(‘.‘, ‘/‘), fields); creader.accept(gen, false); bytes = writer.toByteArray(); } // return the (possibly modified) class return defineClass(bytes, 0, bytes.length); } catch (IOException e) { throw new ClassNotFoundException("Error reading class " + name); } } } public static void main(String[] args) { if (args.length >= 1) { try { // get paths to be used for loading ClassLoader base = ClassLoader.getSystemClassLoader(); URL[] urls; if (base instanceof URLClassLoader) { urls = ((URLClassLoader)base).getURLs(); } else { urls = new URL[] { new File(".").toURI().toURL() }; } // load the target class using custom class loader ToStringLoader loader = new ToStringLoader(urls, base.getParent()); Class clas = loader.loadClass(args[0]); // invoke the "main" method of the application class Class[] ptypes = new Class[] { args.getClass() }; Method main = clas.getDeclaredMethod("main", ptypes); String[] pargs = new String[args.length-1]; System.arraycopy(args, 1, pargs, 0, pargs.length); Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader); main.invoke(null, new Object[] { pargs }); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } else { System.out.println("Usage: com.sosnoski.asm.ToStringLoader " + "report-class main-class args..."); } } }

为了使用清单 4 代码，我仍然需要使用 JDK 5.0 编译与注释相关的代码，然后在产生的类集合上运行 Retroweaver。我也需要在类路径中包含 retroweaver.jar 运行时代码（因为 Retroweaver 对已转换的注释使用它自己的类）。

清单 5. JDK 1.4 上的 ToString 注释

[dennis@notebook code]$ java -cp classes:retro/release/retroweaver-rt.jar:lib/ asm-2.0.RC1.jar:lib/asm-commons-2.0.RC1.jar com.sosnoski.asm.ToStringLoader com.sosnoski.dwct.Run Processing class com.sosnoski.dwct.Run Processing class com.sosnoski.dwct.Name Modifying com.sosnoski.dwct.Name Processing class com.sosnoski.dwct.Address Modifying com.sosnoski.dwct.Address Processing class com.sosnoski.dwct.Customer Modifying com.sosnoski.dwct.Customer Customer: #=12345 Name: Dennis Michael Sosnoski Address: street=1234 5th St. city=Redmond state=WA zip=98052 homePhone=425 555-1212 dayPhone=425 555-1213

清单 5 显示了生成的 toString() 方法的输出. 用于 JDK 1.4 的自定义类加载器方法不提供 JDK 5.0 instrumentation API 的完全灵活性，但是它适用于所有最近的 JVM，并允许您修改任何应用程序类。