秒懂Java之方法句柄(MethodHandle)

Dear 丶 2023-02-22 04:00 4阅读 0赞

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### 文章目录 ###

*  概述
 *  关键概念
 *  如何使用
 *   *  创建Lookup
     *  创建MethodType
     *  创建MethodHandle
     *  调用MethodHandle
 *  实际使用
 *   *  访问构造函数
     *  访问非private实例方法
     *  访问private实例方法
     *  访问非private类方法
     *  访问非private属性
     *  访问private属性
     *  增强MethodHandle
 *  总结
 *  抒情

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[秒懂Java之反射][Java]

# 概述 #

众所周知，Java从最初发布时就支持反射，通过反射可以在运行时获取类型信息，但其有个缺点就是执行速度较慢。于是从Java 7开始提供了另一套API MethodHandle 。其与反射的作用类似，可以在运行时访问类型信息，但是据说其执行效率比反射更高，也被称为Java的 **现代化反射**。

官方对其定义如下：

> A method handle is a typed, directly executable reference to an underlying method, constructor, field, or similar low-level operation, with optional transformations of arguments or return values.

在《深入理解Java虚拟机》第三版中，作者也提到了MethodHandle, 但作者更多是从JVM的层面理解它，认为其主要目的是为JVM设计的一套API，以支持其他JVM语言的反射能力，例如Groovy 、Scale、Kotlin 等。

本文主要从Java编程语言的角度来看一下如何使用这套API，至于其运行效率是不是真的比反射高，以及高多少都不会涉及，有兴趣的可以自行研究。

# 关键概念 #

*  Lookup  
    MethodHandle 的创建工厂，通过它可以创建MethodHandle，值得注意的是检查工作是在创建时处理的，而不是在调用时处理。
 *  MethodType  
    顾名思义，就是代表方法的签名。一个方法的返回值类型是什么，有几个参数，每个参数的类型什么？
 *  MethodHandle  
    方法句柄，通过它我们就可以动态访问类型信息了。

# 如何使用 #

当理解了上面几个关键概念后使用起来就比较简单了，总的来说只需要4步：

1.  创建Lookup
2.  创建MethodType
3.  基于Lookup与MethodType获得MethodHandle
4.  调用MethodHandle

那我们接下来就按照上面4个步骤通过方法句柄来访问一下某个类里面的方法以及属性等。

首先提供一个目标类

public class HandleTarget {
        private String name = "hello world";
    
        public HandleTarget() {
        }
    
        public HandleTarget(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public void connectName(String name) {
            this.name = this.name + " " + name;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        private void learnPrograming(String lang) {
            System.out.println(String.format("I am learning %s ", lang));
        }
    
        public static String declaration(String author) {
            return author + ": " + "吾生也有涯，而知也无涯。以有涯随无涯，殆己";
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "HandleTarget{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }

这个类里面有两个构造函数（一个无参，一个有参），一个private **Field**, 两个public实例方法，一个public static方法以及一个private实例方法。接下来我们就具体看一下如何访问这些元素。

## 创建Lookup ##

使用如下代码创建一个lookup，以这种方式得到的lookup很强大，凡是调用类支持的字节码操作，它都支持。

MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

我们还可以使用如下代码创建，但是以此种方式创建的lookup能力是受限的，其只能访问类中public的成员。

MethodHandles.Lookup publicLookup=MethodHandles.publicLookup();

## 创建MethodType ##

MethodType使用其静态方法创建

public static   MethodType methodType(Class<?> rtype, Class<?>[] ptypes)

第一个参数是方法的返回类型，第二参数是方法的入参

其有很多非常方便的重载，基本满足了一般的使用场景

## 创建MethodHandle ##

主要通过lookup里面的方法来寻找

*  创建构造函数MethodHandle

public MethodHandle findConstructor(Class<?> refc, MethodType type)

refc: 要检索的类  
type: 对应的构造函数的MethodType

*  创建实例方法MethodHandle

public MethodHandle findVirtual(Class<?> refc, String name, MethodType type)

name: 方法名称

*  创建类方法的MethodHandle

public   MethodHandle findStatic(Class<?> refc, String name, MethodType type)

*  创建非private的Field的访问MethodHandle 。

注意这个不是获取field的javabean Setter方法，与其毫无关系。通过这个setter 方法句柄我们就可以访问到这个属性了。

public MethodHandle findGetter(Class<?> refc, String name, Class<?> type)

对应的如果要设置此属性的值，使用Setter方法句柄

public MethodHandle findSetter(Class<?> refc, String name, Class<?> type)

## 调用MethodHandle ##

使用MethodHandle的invoke家族方法

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

# 实际使用 #

首先创建一个lookup

MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup();

## 访问构造函数 ##

//无参数构造器
    MethodType con1Mt = MethodType.methodType(void.class);
    MethodHandle con1Mh = lookup.findConstructor(HandleTarget.class, con1Mt);
    Object target1 = con1Mh.invoke();
    //有参数构造器
    MethodType con2Mt = MethodType.methodType(void.class, String.class);
    MethodHandle con2Mh = lookup.findConstructor(HandleTarget.class, con2Mt);
    Object target2 = con2Mh.invoke("ErGouWang");

## 访问非private实例方法 ##

//调用非private实例方法
    MethodType getterMt = MethodType.methodType(String.class);
    MethodHandle getterMh = lookup.findVirtual(HandleTarget.class, "getName", getterMt);
    String name = (String) getterMh.invoke(target2);
    System.out.println(name);

## 访问private实例方法 ##

//访问private方法
    Method learnMethod = HandleTarget.class.getDeclaredMethod("learnPrograming", String.class);
    learnMethod.setAccessible(true);
    MethodHandle learnProMh = lookup.unreflect(learnMethod);
    learnProMh.invoke(target1, "Java");

## 访问非private类方法 ##

//调用静态方法
    MethodType decMt = MethodType.methodType(String.class, String.class);
    MethodHandle decMh = lookup.findStatic(HandleTarget.class, "declaration", decMt);
    String dec = (String) decMh.invoke("庄子");
    System.out.println(dec);

## 访问非private属性 ##

//访问非private属性
    MethodHandle nameMh= lookup.findGetter(HandleTarget.class,"name", String.class);
    System.out.println((String) nameMh.invoke(con1Mh.invoke()));

## 访问private属性 ##

//访问private的属性，需要借助反射
    Field nameField = HandleTarget.class.getDeclaredField("name");
    nameField.setAccessible(true);
    MethodHandle nameFromRefMh = lookup.unreflectGetter(nameField);
    System.out.println((String) nameFromRefMh.invoke(target1));

## 增强MethodHandle ##

//增强MethodHandle
    MethodType setterMt = MethodType.methodType(void.class, String.class);
    MethodHandle setterMh = lookup.findVirtual(HandleTarget.class, "connectName", setterMt);
    MethodHandle bindedSetterMh = setterMh.bindTo(target2);
    bindedSetterMh.invoke("love CuiHuaNiu");
    System.out.println((String) getterMh.invoke(target2));

当我们创建了"connectName"方法的MethodHandle，可以不立即调用而是将其绑定到某个对象上，这个对象的类型必须是`HandleTarget`及其子类，那么调用重新获得MethodHandle时，其会调用到新绑定对象里面的那个方法上。

# 总结 #

江湖流传着一种说法：使用MethodHandle就像是在用Java来写字节码。这种说法是有一定道理的，因为MethodHandle里的很多操作都对应着相应的字节码。总的来说，其与反射一样，离应用型程序员日常开发比较远，但是在开发框架和和工具包时却会被大量使用。

# 抒情 #

> 人生在世不称意，明朝散发弄扁舟

本文源码地址：[ToMasterJava][]

[Java]: https://blog.csdn.net/ShuSheng0007/article/details/81809999
[ToMasterJava]: https://github.com/shusheng007/ToMasterJava