Как можно совместить некоторые достоинства динамических языков со строгой типизацией в обычном Java коде?

Самое интересное на хабре, обычно происходит в комментариях к статье. Вот и в этот раз в комментариях к «Модуляризация в JavaSE без OSGI и Jigsaw» началось обсуждение что работа через reflection в java перечеркивает многие плюсы библиотеки mvn-classloader. В Groovy же с этой библиотекой работать просто и удобно:

def hawtIoConsole = MavenClassLoader.usingCentralRepo().forMavenCoordinates('io.hawt:hawtio-app:2.0.0').loadClass('io.hawt.app.App')
Thread.currentThread().setContextClassLoader(hawtIoConsole.getClassLoader())
hawtIoConsole.main('--port','10090')

Попробуем это исправить с помощью java-as-script.jar, исходный код проекта доступен на github.

Динамическая компиляция

Стандарт JSR 199 — java Compiler API, существует довольно давно. Интерфейсы API присутствуют в java пакетах javax.tools.*. Но чтобы компилировать java код из памяти в память и потом запустить его, надо изрядно написать кода и побить в бубен. Реализация компилятора не идет в составе JRE и tools.jar нет в maven репозитариях.

Хотелось бы что-нибудь готовое, не велосипедить каждый раз и коллега подсказал проект Janino. Сам janino содержит свой компилятор подмножества java и хорошо подходит лишь для вычисления выраженией. Есть org.codehaus.janino:commons-compiler-jdk который использует JSR 199, но вот только сильно зависит от oracle/openjdk tools.jar. Доработав этот проект, java-as-script включает в себя eclipse java compiler и доработанный под него commons-compiler-jdk. Он самодостаточен и позволяет компилировать и загружать код java 8 даже в JRE.

Динамическое разрешение зависимостей

В Groovy есть удобный механизм Grape, который позволяет добавить любые зависимости из maven репозитариев в ваш скрипт.

Если объеденить компилятор java и mvn-classloader, то в Java программу можно добавить зависимости с помощью комментариев в исходном коде.

//dependency:mvn:/org.slf4j:slf4j-simple:1.6.6
//dependency:mvn:/org.apache.camel:camel-core:2.18.0

Приведу рабочий пример. Для запуска кода сигнализации на RaspberryPi достаточно лишь одного java файла. Запустить пример можно из командной строки:

java -Dlogin=...YOUR_EMAIL...@mail.ru -Dpassword=*******  -jar java-as-script-1.1.jar https://raw.githubusercontent.com/igor-suhorukov/alarm-system/master/src/main/java/com/github/igorsuhorukov/alarmsys/AlarmSystem.java

package com.github.igorsuhorukov.alarmsys;

//dependency:mvn:/com.github.igor-suhorukov:mvn-classloader:1.8
//dependency:mvn:/org.apache.camel:camel-core:2.18.0
//dependency:mvn:/org.apache.camel:camel-mail:2.18.0
//dependency:mvn:/io.rhiot:camel-webcam:0.1.4
//dependency:mvn:/io.rhiot:camel-pi4j:0.1.4
//dependency:mvn:/org.slf4j:slf4j-simple:1.6.6
import com.github.igorsuhorukov.smreed.dropship.MavenClassLoader;
import org.apache.camel.Endpoint;
import org.apache.camel.Exchange;
import org.apache.camel.Processor;
import org.apache.camel.builder.RouteBuilder;
import org.apache.camel.impl.DefaultAttachment;
import org.apache.camel.impl.DefaultCamelContext;
import org.apache.camel.management.event.CamelContextStartedEvent;
import org.apache.camel.management.event.CamelContextStoppedEvent;
import org.apache.camel.support.EventNotifierSupport;

import javax.mail.util.ByteArrayDataSource;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Date;
import java.util.EventObject;

class AlarmSystem {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        String login = System.getProperty("login");
        String password = System.getProperty("password");

        DefaultCamelContext camelContext = new DefaultCamelContext();
        camelContext.setName("Alarm system");
        Endpoint mailEndpoint = camelContext.getEndpoint(String.format("smtps://smtp.mail.ru:465?username=%s&password=%s&contentType=text/html&debugMode=true", login, password));
        camelContext.addRoutes(new RouteBuilder() {
            @Override
            public void configure() throws Exception {
                from("pi4j-gpio://3?mode=DIGITAL_INPUT&pullResistance=PULL_DOWN").routeId("GPIO read")
                        .choice()
                        .when(header("CamelPi4jPinState").isEqualTo("LOW"))
                        .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=resume")
                        .otherwise()
                        .to("controlbus:route?routeId=RaspberryPI Alarm&action=suspend");

                from("timer://capture_image?delay=200&period=5000")
                        .routeId("RaspberryPI Alarm")
                        .to("webcam:spycam?resolution=HD720")
                        .setHeader("to").constant(login)
                        .setHeader("from").constant(login)
                        .setHeader("subject").constant("alarm image")
                        .process(new Processor() {
                            @Override
                            public void process(Exchange it) throws Exception {
                                DefaultAttachment attachment = new DefaultAttachment(new ByteArrayDataSource(it.getIn().getBody(byte[].class), "image/jpeg"));
                                it.getIn().setBody(String.format("<html><head></head><body><img src=\"cid:alarm-image.jpeg\" /> %s</body></html>", new Date()));
                                attachment.addHeader("Content-ID", "<alarm-image.jpeg>");
                                it.getIn().addAttachmentObject("alarm-image.jpeg", attachment);
                                //set CL to avoid javax.activation.UnsupportedDataTypeException: no object DCH for MIME type multipart/mixed
                                Thread.currentThread().setContextClassLoader( getClass().getClassLoader() );

                            }
                        }).to(mailEndpoint);
            }
        });

        registerLifecycleActions(camelContext, mailEndpoint, login);
        camelContext.start();
    }
}

Чтобы избавиться от reflection в коде, нужно в зависимостях скрипта указать API к которому делается cast классов из mvn-classloader загрузчика и указать в качестве parent загрузчика загрузчик который грузил класс скрипта.

Внедрить запуск скрипта в существующую программу на JVM довольно просто:

org.github.suhorukov.java.as.script.ScriptRunner#runScript(String scriptText, String[] scriptArgs)

Если же вам нужен загрузчик классов, то достаточно вызвать

org.github.suhorukov.java.as.script.JavaCompiler#compileScript(java.lang.String scriptText)

и после этого работать с классами из скрипта в вашей программе.

Для быстрой отладки и генерации pom.xml и java исходников, можно запустить программу с параметром -DgenerateMavenProjectAndExit=true
В текущей директории создастся pom файл для maven и все необходимые директории с исходным кодом. Это позволяет разрабатывать скрипт в привычной вам IDE со всеми ее возможностями по работе с кодом на java и его отладки.

java-as-script загружает исходный код программы по какому-либо из сотни протоколов java.net.URL, разрешает зависимости скрипта на java, указанные как комментарии //dependency:mvn:/, компилирует исходный код с этими зависимостями, загружает класс и запускает его main метод. При этом можно подключиться с помощью remote debugger и отлаживать скрипт как обычную программу на java.