关于使用MethodHandle在子类中调用祖父类重写方法的探究
注:这个例子原本出现在周志明先生的《深入理解Java虚拟机》--虚拟机字节码执行引擎章节,介于有读者朋友有疑问,这里基于Java代码层面解释一下(原文在《深入理解Java虚拟机》读书笔记(七)--虚拟机字节码执行引擎(下))。
这里直接把代码贴出来:
package test;import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;
import java.lang.reflect.Field;public class Test {static class GrandFather {void thinking() {System.out.println("i am grandfather");}}static class Father extends GrandFather {void thinking() {System.out.println("i am father");}}static class Son extends Father {void thinking() {try {MethodType methodType = MethodType.methodType(void.class);Field IMPL_LOOKUP = MethodHandles.Lookup.class.getDeclaredField("IMPL_LOOKUP");IMPL_LOOKUP.setAccessible(true);((MethodHandles.Lookup) IMPL_LOOKUP.get(null)).findSpecial(GrandFather.class, "thinking", methodType, Father.class).bindTo(this).invoke();} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}}public static void main(String[] args) throws Throwable {Son son = new Son();son.thinking();}}
这里直接看Son类的thinking方法(关于为何这样实现,在《深入理解Java虚拟机》读书笔记(七)--虚拟机字节码执行引擎(下)中也解释了)。
关于这段代码,可以简单的理解findSpecial方法是为了找到方法,invoke是为了调用方法。由于找到的thinking方法是非static的,需要一个隐式入参(也就是栈帧中局部变量表第0个位置的this参数),在java中这叫做该方法的接收者。
在普通的方法调用中,这个this参数是虚拟机自动处理的,表示的是当前实例对象,我们在方法中可以直接使用。但是在我们这个MethodHandle的例子中,相当于是模拟了invoke*指令的处理,手动调用invoke方法就需要指定这个"this"参数。其实不只是"this"参数,其它参数也需要在invoke中传递。如果thinking方法的定义为:
void thinking(String str) {System.out.println("i am grandfather");}
那么invoke方法就需要两个参数,一个隐式的"this",一个String。所以应该这样调用:invoke(this,"string");如果这时调用invoke(this);或invoke("string")就会报错。
关于bindTo方法,其实就是指定方法的接收者,bindTo(this).invoke()和invoke(this)可以认为是一个意思。如下:
//
((MethodHandles.Lookup) IMPL_LOOKUP.get(null)).findSpecial(GrandFather.class, "thinking", methodType, Father.class).bindTo(this).invoke();
//和上面的调用是一个意思
((MethodHandles.Lookup) IMPL_LOOKUP.get(null)).findSpecial(GrandFather.class, "thinking", methodType, Father.class).invoke(this);
bindTo指定参数之后,在invoke方法中就不用指定this隐式参数了,不然会被当做普通参数去处理,就会出错。我觉得使用bindTo绑定方法接收者要比在invoke方法中传递更加友好,也更加符合程序员的大众理解,invoke可以只专注方法显式的入参。
然后再来说bindTo(this)中的this。前面提到了,这个this是我们当做方法接收者传过去的,那我们尝试在GrandFather的方法中把this打印出来看看:
static class GrandFather {void thinking() {System.out.println("i am grandfather\nthis.class:" + this.getClass());}}
结果输出:
i am grandfather
this.class:class test.Test$Son
可以看到,这个class是$Son,并不是$GrandFather,因为我们没有使用GrandFather的实例对象,实际传入的是bindTo或invoke指定的实例对象。基于这个事实,我们这时可以直接在GrandFather的thinking方法中调用Son类独有的方法,使用反射或者直接类型强制转换为Son就行了。
同样的,如果将Son的thinking方法中的bindTo修改为Father对象,也就是bindTo(this)修改为bindTo(new Father()):
static class Son extends Father {void thinking() {try {MethodType methodType = MethodType.methodType(void.class);Field IMPL_LOOKUP = MethodHandles.Lookup.class.getDeclaredField("IMPL_LOOKUP");IMPL_LOOKUP.setAccessible(true);((MethodHandles.Lookup) IMPL_LOOKUP.get(null)).findSpecial(GrandFather.class, "thinking", methodType, Father.class).bindTo(new Father()).invoke();} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}}
再看运行结果:
i am grandfather
this.class:class test.Test$Father
但是bindTo方法的参数可不能随便传。这就要回到findSpecial方法中的第四个class类型的参数,即本例中使用的Father.class。这个参数中指定的是方法接收者的类型,bindTo指定的接收者的类型必须要是这个类或子类,不然会出现ClassCastException异常。因为在处理逻辑中需要做强转,然后再绑定方法接受者:
public MethodHandle bindTo(Object x) {Class<?> ptype;@SuppressWarnings("LocalVariableHidesMemberVariable")MethodType type = type();if (type.parameterCount() == 0 ||(ptype = type.parameterType(0)).isPrimitive())throw newIllegalArgumentException("no leading reference parameter", x);x = ptype.cast(x); // 主要是这里,调用的是Class的cast方法。throw CCE if neededreturn bindReceiver(x);//绑定方法接收者}Class.cast方法如下:public T cast(Object obj) {if (obj != null && !isInstance(obj))throw new ClassCastException(cannotCastMsg(obj));return (T) obj;}
这个例子中要找祖父类的方法,findSpecial方法的第四个class类型必须是 Father.class或GrandFather.class了,这个就和invokespecial指令有关了(具体可以参照《深入理解Java虚拟机》读书笔记(七)--虚拟机字节码执行引擎(上))。我们也可以使用findVirtual找到该方法,不过就需要一个GrandFather的实例对象(当然也就不用使用反射了):
static class Son extends Father {void thinking() {try {MethodType methodType = MethodType.methodType(void.class);MethodHandles.lookup().findVirtual(GrandFather.class, "thinking", methodType).bindTo(new GrandFather()).invoke();} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}}
不过这个其实就和new GrandFather().thinking()差不多了。
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