关于MethodHandle API的一些基本问题

Question

如何通过MethodHandles.lookup()获取所有声明的方法？ 如何获取所有声明的字段？

MethodHandle.invoke() ， MethodHandle.invokeExact()和MethodHandle.invokeWithArguments()什么区别

此外，我将非常感谢有关使用Methodhandle API for Java devloper的教程 。 我强调，我正在编写静态类型语言普通旧Java，我不是JVM开发人员，特别是我对整个字节码废话（invokedynamic）并不感兴趣。 我想弄清楚如何使用这个新API而不是Java Core API。

EDITED-2：

@Glen Best下面提供了一些我只想提供的参考资料http://www.oraclejavamagazine-digital.com/javamagazine/20130102?pg=52&search_term=methodhandle&doc_id=-1#pg50这正是我想要的。 我发现实际上有一些新的词汇表。例如， 目标实际上是指MethodHandle（而不是发送的对象），而调用站点实际上是“调用”“函数指针”又称MethodHandle的代码。 此外，它是一定要了解MethodHandle API 不更换核心映像API，而不是suplement它。 例如，您无法使用MethodHandle“发现”所有方法，而您需要Core Reflection API。 但是当你“找到”你想要的方法时，你可以切换到MethodHandle，例如，绑定一些参数或者将它的签名“改变”（改编）为varargs。

编辑：

我仍在努力找出答案。 我写了一些我想与大家分享的测试。

package alexander.berkovich;

import static org.junit.Assert.assertSame;

import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.MethodType;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;

import org.junit.BeforeClass;
import org.junit.Test;

public class MethodHandlerCleanTest {

    public static MethodHandles.Lookup lookup;

    @BeforeClass
    public static void asetUp(){
        lookup = MethodHandles.lookup();
    }

    public static class Check {
        public void primitive(final int i){
        }
        public void wrapper(final Integer i){
        }
    }

    @Test
    public void testPrimitive() throws Throwable {
        Check check = new Check();

        MethodType type = MethodType.methodType(void.class, int.class);

        MethodHandle mh = lookup.findVirtual(Check.class, "primitive", type);
        mh.invokeWithArguments(check, 1);
        mh.invoke(check, (short)2);
        mh.invoke(check, Integer.valueOf(3));

        Method method = Check.class.getMethod("primitive", int.class);
        method.invoke(check, (short)20);
        method.invoke(check, Integer.valueOf(21));

    }

    @Test
    public void testWrapper() throws Throwable {
        Check check = new Check();

        MethodType type = MethodType.methodType(void.class, Integer.class);

        MethodHandle mh = lookup.findVirtual(Check.class, "wrapper", type);
        mh.invoke(check, 2);

        Method method = Check.class.getMethod("wrapper", Integer.class);
        method.invoke(check, 20);

    }

    @SuppressWarnings("unused")
    public static class StaticInnerClass {

        public static String staticName;
        public String name;


        public void foo(){}

        public static void staticFoo(){}

    }

    @Test
    public void testStaticInnerClassStaticField() throws Throwable {
        MethodHandle mhSet = lookup.findStaticSetter(StaticInnerClass.class, "staticName", String.class);
        String expected = "mama";
        mhSet.invoke(expected);

        MethodHandle mhGet = lookup.findStaticGetter(StaticInnerClass.class, "staticName", String.class);
        Object obj = mhGet.invoke();
        String value = (String)obj;
        assertSame(expected, value);

    }

    @Test
    public void testStaticInnerClassField() throws Throwable {
        StaticInnerClass sut = new StaticInnerClass();
        Field f = StaticInnerClass.class.getDeclaredField("name");
        MethodHandle mhSetUnreflect = lookup.unreflectSetter(f); 
        String expectedUnreflect = "unreflect";
        mhSetUnreflect.invoke(sut, expectedUnreflect);


        MethodHandle mhSet = lookup.findSetter(StaticInnerClass.class, "name", String.class);
        String expected = "mama";
        mhSet.invoke(sut, expected);

        MethodHandle mhGet = lookup.findGetter(StaticInnerClass.class, "name", String.class);
        Object obj = mhGet.invoke(sut);
        String value = (String)obj;
        assertSame(expected, value);

    }

    @Test
    public void testStaticInnerClassConstructor() throws Throwable {
        StaticInnerClass sut = new StaticInnerClass();
        MethodType type = MethodType.methodType(void.class);
        MethodHandle mh = lookup.findConstructor(StaticInnerClass.class, type);
        mh.invoke();
    }

    @Test
    public void testStaticInnerClassMethod() throws Throwable {
        StaticInnerClass sut = new StaticInnerClass();
        MethodType type = MethodType.methodType(void.class);
        MethodHandle mh = lookup.findVirtual(StaticInnerClass.class, "foo", type);
        mh.invoke(sut);
    }

    @Test
    public void testStaticInnerClassStaticMethod() throws Throwable {
        MethodType type = MethodType.methodType(void.class);
        MethodHandle mh = lookup.findStatic(StaticInnerClass.class, "staticFoo", type);
        mh.invoke();
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    private class InnerClass {
        public String name;

        public void foo(){}

    }
    @Test
    public void testInnerClassField() throws Throwable {
        InnerClass sut = new InnerClass();
        MethodHandle mhSet = lookup.findSetter(InnerClass.class, "name", String.class);
        String expected = "mama";
        mhSet.invoke(sut, expected);

        MethodHandle mhGet = lookup.findGetter(InnerClass.class, "name", String.class);
        Object obj = mhGet.invoke(sut);
        String value = (String)obj;
        assertSame(expected, value);

    }


    @Test
    public void testInnerClassConstructor() throws Throwable {
        MethodType type = MethodType.methodType(void.class, MethodHandlerCleanTest.class);

        //default constructor is private
        Field field = MethodHandles.Lookup.class.getDeclaredField("IMPL_LOOKUP");
        field.setAccessible(true);
        MethodHandles.Lookup trustedLookup = (MethodHandles.Lookup) 
                field
                .get(null);

        MethodHandle mh = trustedLookup.findConstructor(InnerClass.class, type);
        mh.invoke(this);
    }


    @Test
    public void testInnerClassMethod() throws Throwable {
        InnerClass sut = new InnerClass();
        MethodType type = MethodType.methodType(void.class);
        MethodHandle mh = lookup.findVirtual(InnerClass.class, "foo", type);
        mh.invoke(sut);
    }

}

Answer 1

如何通过MethodHandles.lookup（）获取所有声明的方法？ 如何获取所有声明的字段？

将java.lang.invoke视为反射（快速执行）的反射扩展（java.lang.reflect） - 即“调用”类依赖于“反射”类。

• 您可以通过反射（java.lang.Class和java.lang.reflect）获取对所有方法/构造函数/字段的引用：

   java.lang.Class<?> someClass = ...; // obtain a Class somehow // Returns all constructors/methods/fields declared in class, // whether public/protected/package/private, // but does NOT include definitions from any ancestors: java.lang.reflect.Constructor<?>[] declaredConstructors = someClass.getDeclaredConstructors(); java.lang.reflect.Method[] declaredMethods = someClass.getDeclaredMethods(); java.lang.reflect.Field[] declaredFields = someClass.getDeclaredFields(); // Returns all constructors/methods/fields declared as public members // in the class AND all ancestors: java.lang.reflect.Constructor<?>[] publicInheritedConstructors = someClass.getConstructors(); java.lang.reflect.Method[] publicInheritedMethods = someClass.getMethods(); java.lang.reflect.Field[] publicInheritedFields = someClass.getFields(); 

• 您可以通过java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup将它们转换为MethodHandles：

   java.lang.invoke.MethodType mt; java.lang.invoke.MethodHandle mh; java.lang.invoke.MethodHandles.Lookup lookup = MethodHandles.lookup(); // process methods for (java.lang.reflect.Method method: declaredMethods) { mh = lookup.unreflect(method); // can call mh.invokeExact (requiring first parameter to be the class' // object instance upon which the method will be invoked, followed by // the methodparameter types, with an exact match parameter and return // types) or // mh.invoke/invokeWithArguments (requiring first parameter to be the // class' object instance upon which the method will be invoked, // followed by the method parameter types, with compatible conversions // performed on input/output types) } // process constructors for (java.lang.reflect.Constructor<?> constructor: declaredConstructors) { mh = lookup.unreflectConstructor(constructor); // can call mh.invokeExact or // mh.invoke/invokeWithArguments } // process field setters for (java.lang.reflect.Field field: declaredFields) { mh = lookup.unreflectSetter(field); // can call mh.invokeExact or // mh.invoke/invokeWithArguments } // process field getters for (java.lang.reflect.Field field: declaredFields) { mh = lookup.unreflectGetter(field); // can call mh.invokeExact or // mh.invoke/invokeWithArguments } 

• 您可以通过java.lang.reflect确定方法/构造函数/字段的签名：

   // If generics involved in method signature: Type[] paramTypes = method.getGenericParameterTypes(); Type returnType = method.getGenericReturnType(); // Note: if Class is non-static inner class, first parameter of // getGenericParameterTypes() is the enclosing class // If no generics involved in method signature: Class<?>[] paramTypes = declaredMethod.getParameterTypes(); Class<?> returnType = declaredMethod.getReturnType(); // Note: if Class is non-static inner class, first parameter of // getParameterTypes() is the enclosing class // Same method calls for declaredConstructor 

• 您可以通过java.lang.reflect确定方法/构造函数/字段是否是静态的：

   int modifiers = method.getModifiers(); // same method for constructor/field boolean isStatic = java.lang.Modifier.isStatic(modifiers); 

MethodHandle.invoke（），MethodHandle.invokeExact（）和MethodHandle.invokeWithArguments（）之间的区别是什么？

• 请参阅http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/invoke/MethodHandle.html#invoke%28java.lang.Object...%29
• 如果MethodHandle用于非静态方法，则提供给这些方法的第一个参数是声明该方法的Class的实例。 在该类的实例上调用该方法（或者在静态方法的类本身上调用）。 如果Class是非静态内部类，则第二个参数是封闭/声明类的实例。 后续参数是方法签名参数，按顺序。
• invokeExact不对输入参数执行自动兼容类型转换。 它要求参数值（或参数表达式）与方法签名完全匹配，每个参数作为单独的参数提供，或者所有参数作为数组一起提供（签名： Object invokeExact(Object... args) ）。
• invoke要求参数值（或参数表达式）与方法签名类型兼容 - 执行自动类型转换，每个参数作为单独的参数提供或者所有参数作为数组一起提供（签名：Object invoke（Object。 .. args））
• invokeWithArguments要求参数值（或参数表达式）与方法签名类型兼容 - 执行自动类型转换，每个参数在List中提供（签名： Object invokeWithArguments(List<?> arguments) ）

关于为Java devloper使用MethodHandle API的教程，我将不胜感激

不幸的是，那里并不多。 您可以尝试以下方法。 希望我已经给出了足够的信息：^）

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/invoke/MethodHandle.html
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/invoke/MethodHandles.Lookup.html
http://www.java7developer.com/blog/?p=191
http://www.oraclejavamagazine-digital.com/javamagazine/20130102?pg=52&search_term=methodhandle&doc_id=-1#pg50
http://www.amazon.com/Well-Grounded-Java-Developer-techniques-programming/dp/1617290068

Answer 2

MethodHandle.invoke（），MethodHandle.invokeExact（）和MethodHandle.invokeWithArguments（）之间有什么区别

由于我也在努力解决这个问题，所以我决定重新审视这个问题并编写一个示例，准确显示这些方法之间的语义差异。

主要区别是：

1. invokeExact 只接受精确的参数和返回值，并且不接受参数数组。 调用例如方法签名(Integer,Integer)Integer不允许(Integer,Integer)Integer与int参数，但也不允许使用Object参数调用它，即使该对象实际上是Integer类型 - 参数的编译时类型必须是类整数，而不是运行时实例：

    Object arg = 1; Object[] args = {1,1}; Integer i = (Integer)handle.invokeExact(1,1); // OK Object o = handle.invokeExact(arg,arg); // ERROR handle.invokeExact(args); // ERROR 

---

2. invoke自动转换参数类型和返回类型，并在原始类型和相应的包装类之间进行转换。 但它也不接受作为数组的参数。 例如，方法签名(Integer,Integer)Integer ：

    Object arg = 1; Object[] args = {1,1}; Integer i = (Integer)handle.invoke(1,1); // OK Object o = handle.invoke(arg,arg); // OK! o = handle.invoke(args); // ERROR 

---

3. invokeWithArguments删除所有这些限制，并且与Method#invoke非常相似 - 您还可以提供一个数组（或java.util.List ）作为参数（但这种灵活性会带来巨大的性能损失）。 例如，方法签名(Integer,Integer)Integer ：

    Object arg = 1; Object[] args = {1,1}; Integer i = (Integer)handle.invokeWithArguments(1,1); // OK Object o = handle.invokeWithArguments(arg,arg); // OK o = handle.invokeWithArguments(args); // OK! 

---

这是一个完整的例子：

import java.lang.invoke.MethodHandle;
import java.lang.invoke.MethodHandles;
import java.lang.invoke.WrongMethodTypeException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

public class MethodHandleTest {

    public static class TestClass{
        public int test(int a, Integer b){
            return a+b;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable{
        Method method = TestClass.class.getMethod("test", int.class, Integer.class);
        MethodHandle handle = MethodHandles.lookup().unreflect(method).bindTo(new TestClass());

        int arg_int = 1;
        Integer argInteger = 1;

        Object[] argArray = {1,1};

        //----------------------------
        // MethodHandle#invokeExact() 
        //----------------------------

        // ONLY an exact invocation is allowed for invokeExact:
        int result = (int) handle.invokeExact(arg_int, argInteger); 

        // inexact first argument type -> throws WrongMethodTypeException - "expected (int,Integer)int but found (Integer,Integer)int"
        Exception e = null;
        try {
            result = (int) handle.invokeExact(argInteger,argInteger);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        // inexact return type -> throws WrongMethodTypeException - "expected (int,Integer)int but found (int,Integer)Integer"
        try {
            result = (Integer) handle.invokeExact(arg_int,argInteger);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        // inexact return type -> throws WrongMethodTypeException - "expected (int,Integer)int but found (int,Integer)Object"
        try {
            Object o = handle.invokeExact(arg_int,argInteger);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        // "argObject" is ALSO NOT OK! - the compile time type of the argument must be of class Integer, not the runtime instance!
        // -> throws WrongMethodTypeException - "expected (int,Integer)int but found (int,Object)int"
        Object argObject = argInteger;
        try {
            result = (int) handle.invokeExact(arg_int,argObject);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        // Array of the arguments NOT allowed -> throws WrongMethodTypeException - "expected (int,Integer)int but found (Object[])int"
        try {
            result = (int) handle.invokeExact(argArray);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        // But explicit cast of first or second argument is OK
        result = (int) handle.invokeExact((int)argInteger,argInteger);
        result = (int) handle.invokeExact(arg_int,(Integer)arg_int);

        //-----------------------
        // MethodHandle#invoke() 
        //-----------------------

        // invoke() with exact types - OK -> actually calls invokeExact() behind the scenes
        result = (int) handle.invoke(arg_int, argInteger);

        // implicit conversion of inexact arguments and return type -> OK!
        result = (Integer) handle.invoke(argInteger,argInteger); 

        // Object arguments or return type is OK!
        Object o = handle.invoke(argObject,argObject);

        // Array of the arguments NOT allowed -> throws WrongMethodTypeException - "cannot convert MethodHandle(int,Integer)int to (Object[])int"
        try {
            result = (int) handle.invoke(argArray);
        } catch (WrongMethodTypeException ex) {
            e = ex;
        }
        assert e != null;
        e = null;

        //------------------------------------
        // MethodHandle#invokeWithArguments() 
        //------------------------------------

        // invoke() with exact types - OK
        result = (int) handle.invokeWithArguments(arg_int,arg_int);

        // implicit conversion of inexact arguments and return type -> OK
        result = (Integer) handle.invokeWithArguments(argInteger,argInteger); 

        // Object arguments or return type is OK!
        o = handle.invoke(argObject,argObject);

        // Array of the arguments -> OK
        result = (int) handle.invokeWithArguments(argArray);

        // List of arguments possible -> same as calling invokeWithArguments(list.toArray())
        result = (int) handle.invokeWithArguments(Arrays.asList(argArray));


    }
}

Answer 3

正如Balder所说，两个调用都invoke并且invokeExact不接受作为数组传入的参数。 （但是，它们接受数组参数。）

int[] args = {1,1};

// handle for Math.addExact(int, int)
Object o = handle.invokeExact(1,1); // OK
Object o = handle.invoke(1,1); // OK
Object o = handle.invokeExact(args); // ERROR
Object o = handle.invoke(args); // ERROR

错误总是错误的类型异常：

java.lang.invoke.WrongMethodTypeException: cannot convert MethodHandle(int, int)int to (Object[])int

所以它没有解压缩数组。 但是传入一个需要它的数组：

// handle for Arrays.sort(int[]) 
handle.invokeExact(args); // OK
handle.invoke(args); // OK

正如Balder所说，使用invokeWithArguments()实现所需的行为可能会产生相当大的开销。

为了从varargs中获得解压缩参数列表所需的行为，必须将句柄转换为spreader：

 // handle for Math.addExact(int, int)
 handle = handle.asSpreader(int[].class, 2);
 handle.invokeExact(args); // OK
 handle.invoke(args); // OK

当然，当数组被定义为泛型时，与显式参数传递帐户相同的功能：

 Object[] args = new Object[]{1,1};
 // handle for Math.addExact(int, int)
 handle = handle.asSpreader(int[].class, 2);
 handle.invokeExact(args); // ERROR
 handle.invoke(args); // OK

我没有在电话之间进行任何性能比较。 对于那些感兴趣的人来说，扩展这个基准是非常简单的： http ： //rick-hightower.blogspot.de/2013/10/java-invoke-dynamic-examples-java-7.html

细节：

基本上invokeWithArguments做类似的事情，但每次调用都这样做：

 public Object invokeWithArguments(Object... arguments) throws Throwable {
    MethodType invocationType = MethodType.genericMethodType(arguments == null ? 0 : arguments.length);
    return invocationType.invokers().spreadInvoker(0).invokeExact(asType(invocationType), arguments);
}

因此，创建一个spreader invokeExact它，很可能会产生与invoke和invokeExact类似的性能。