JDK源码解读——MethodHandle

哈喽,大家好,我是指北君。反射(Reflect)作为Java最重要的一种机制,相信大家一定都很熟悉了,今天指北君要介绍另一种和反射机制类似的方法调用机制——MethodHandle。

MethodHandle是Java7引入的一种机制,主要是为了JVM支持动态语言,

一个MethodHandle调用示例

首先,让指北君给大家演示一下最基本的MethodHandle使用。

第一步:创建查找对象:Lookup

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		// 获取Look用于查找方法句柄
		MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

第二步:创建方法类型:MethodType

构造方法的返回值类型,参数类型

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		// 方法类型,描述返回值和参数,第一个参数为返回值类型,void则为void.class。第二个参数开始为被调用方法的参数类型
		MethodType mt = MethodType.methodType(boolean.class, String.class, int.class);

第三步:查找方法句柄

Lookup的findVirtual查找成员方法

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		//查找方法句柄,参数1:调用类,参数2:方法名,参数3:方法类型
		MethodHandle handle = lookup.findVirtual(String.class, "startsWith", mt);

第四步:方法调用

通过MehodHandle的invoke方法执行,并返回结果

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		//方法调用,参数1:实例,参数2..n:方法参数
		Boolean value = (Boolean)handle.invoke("the i am in the room", "the", 0);

以上就是一个简单的调用示例。

核心代码解读

上面我们展示了一个最进本MethodHandle方式的方法调用,下面我们将对其中用到的主要类进行介绍。这些主要的类包含MethodType,MethodHandle,MethodHandles及Lookup。

MethodType

首先,我们来看看Methodtype,MethodType是用来封装方法输入输出类型的,包含方法的返回和方法的参数。 MethodType构造方法为私有,只能通过MethodType提供的静态工具方法来获取实例

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    /**
     * Constructor that performs no copying or validation.
     * Should only be called from the factory method makeImpl
     */
    private MethodType(Class<?> rtype, Class<?>[] ptypes) {
        this.rtype = rtype;
        this.ptypes = ptypes;
    }

MethodType中常用的工具方法有:

  • 大于一个参数
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     public static MethodType methodType(Class<?> rtype, Class<?> ptype0, Class<?>... ptypes) {
         Class<?>[] ptypes1 = new Class<?>[1+ptypes.length];
         ptypes1[0] = ptype0;
         System.arraycopy(ptypes, 0, ptypes1, 1, ptypes.length);
         return makeImpl(rtype, ptypes1, true);
     }
    
  • 无参数
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     public static MethodType methodType(Class<?> rtype) {
         return makeImpl(rtype, NO_PTYPES, true);
     }
    

工具方法都通过makeImple方法来封账MethodType实例,指北君带领大家来看看makeImple中做了哪些事情:

  1. 参数检查
    • 返回值的类型不能为null,如果无返回使用void.class
    • 参数类型不能为null,且不能为void.class
  2. 使用缓存表缓存MethodType实例,优化处理
  3. 如果非信任模式(trusted==false),则克隆参数数组

这里需要注意MethodType重写了hashCode方法,从逻辑看参数数组克隆不影响同类型的缓存机制。

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static
    MethodType makeImpl(Class<?> rtype, Class<?>[] ptypes, boolean trusted) {
        if (ptypes.length == 0) {
            ptypes = NO_PTYPES; trusted = true;
        }
        MethodType primordialMT = new MethodType(rtype, ptypes);
        MethodType mt = internTable.get(primordialMT);
        if (mt != null)
            return mt;

        // promote the object to the Real Thing, and reprobe
        MethodType.checkRtype(rtype);
        if (trusted) {
            MethodType.checkPtypes(ptypes);
            mt = primordialMT;
        } else {
            // Make defensive copy then validate
            ptypes = Arrays.copyOf(ptypes, ptypes.length);
            MethodType.checkPtypes(ptypes);
            mt = new MethodType(rtype, ptypes);
        }
        mt.form = MethodTypeForm.findForm(mt);
        return internTable.add(mt);
    }

除了静态工具方法外,MethodType还有几个实例方法,主要为差异性较小的MethodType提供快速获取实例的方法。包含:

  • changeParameterType
  • insertParameterTypes
  • appendParameterTypes
  • dropParameterTypes

MethodHandle

MethodHandle为抽象类,但是里面提供了大量的原生方法,提供底层访问,也是方法调用的核心逻辑。这部分涉及MethodHandle的机制实现,对于使用功能来说指北君就不在此展开了。

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    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native @PolymorphicSignature Object invokeExact(Object... args) throws Throwable;

    @HotSpotIntrinsicCandidate
    public final native @PolymorphicSignature Object invoke(Object... args) throws Throwable;

调用方法

MethodHandles, Lookup

MethodHandles不是MethodHandle的实现,他提供工具用于帮助获取MethodHandle,我们主要使用到lookup(),publicLookup()

@CallerSensitive注解,可以使Reflection.getCallerClass()获取到调用lookup()方法的类

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    @CallerSensitive
    @ForceInline // to ensure Reflection.getCallerClass optimization
    public static Lookup lookup() {
        return new Lookup(Reflection.getCallerClass());
    }
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    public static Lookup publicLookup() {
        return Lookup.PUBLIC_LOOKUP;
    }

Lookup构造方法主要传入两个参数:

  1. lookupClass搜寻的类,
  2. allowedModes:许可模式。

最后,通过Lookup的findXXX获取到MethodHandle,详细说明见下表:

查找方法

小结

关于MethodHandle的基本使用就基本讲完,这里指北君附上一张类图便大家理解: 类图

最后感谢各位小伙伴的点赞、收藏和评论,我们下期更精彩。

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