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了解下java反射机制之Method invoke执行调用方法例子

 
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　　昨天在群里跟大家讨论了下java反射调用可变参数的问题，这个问题起因是我们需要反射调用另一个部门提供的方法，我同事说java不能反射调用可变参数的方法，于是我写了个demo证明了他这个观点的错误。但是测试过程中，有一点我不明白，就是反射调用可变参数的方法时，为什么一定要保证传入的参数数组长度为1，在群里跟大家讨论了很多，没有得到确切的答案，参照网上大牛写的东西和我自己跟源码的过程，记录如下：

　　1.两个类，一个父类，一个子类

　　[java] view plain copy print?

　　package com.reflect.test;

　　public class BaseObject {

　　public void getObjectName(){

　　System.out.println("BaseObject");

　　}

　　}

　　[java] view plain copy print?

　　package com.reflect.test;

　　public class SubObject extends BaseObject{

　　@Override

　　public void getObjectName() {

　　System.out.println("SubObject");

　　}

　　public void getParamsLength(String...params){

　　System.out.println("param's length is:"+params.length);

　　}

　　public void getParamsLength(String param1,String param2){

　　System.out.println(param1 + "-" + param2);

　　}

　　}

　　2.测试类，主要测试重载方法的调用、可变参数方法的调用、定参方法的调用

　　[java] view plain copy print?

　　package com.reflect.test;

　　import java.lang.reflect.Method;

　　public class ReflectTest {

　　private static final String BASE_OBJECT_PATH = "com.reflect.test.BaseObject";

　　private static final String SUB_OBJECT_PATH = "com.reflect.test.SubObject";

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

　　Class bClazz = Class.forName(BASE_OBJECT_PATH);

　　Class sClazz = Class.forName(SUB_OBJECT_PATH);

　　Object bObj = bClazz.newInstance();//父类实例

　　Object sObj = sClazz.newInstance();//子类实例

　　//1.反射调用子类父类的重载方法

　　//多态+动态绑定

　　Method bMethod = bClazz.getDeclaredMethod("getObjectName");

　　bMethod.invoke(bObj);//父类的bMethod调用父类的getObjectName()

　　bMethod.invoke(sObj);//父类的bMethod调用子类的getObjectName();

　　Method sMethod = sClazz.getDeclaredMethod("getObjectName");

　　//不符合多态和动态绑定

　　//sMethod.invoke(bObj);//sMethod调用父类的getObjectName()，会报错：java.lang.IllegalArgumentException: object is not an instance of declaring class

　　sMethod.invoke(sObj);

　　//2.反射调用可变参数的方法

　　Method changeMethod = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", String[].class);

　　//可变参数必须这样封装，因为java反射内部实现做了参数个数为1的判断，如果参数长度不为1，则会抛出异常

　　String[] strParams = {"a","b","c"};

　　Object[] cParams = {strParams};

　　changeMethod.invoke(sObj, cParams);

　　//3.反射调用固定长度参数的方法

　　Method unChangeMethod1 = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", String.class,String.class);

　　unChangeMethod1.invoke(sObj, "Hello","Java");

　　//也可以写成这样

　　Class[] clazzs = {String.class,String.class};

　　Method unChangeMethod2 = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", clazzs);

　　unChangeMethod2.invoke(sObj, "Hello","Java");

　　//下面的这种调用形式也是可以的，不过会报警告

　　//String[] params1 = {"Hello","Java"};

　　//unChangeMethod1.invoke(sObj, params1);

　　}

　　}

　　下面是JDK里面Method 的invoke方法的源码

　　从代码中可以看出，先检查 AccessibleObject的override属性是否为true(override属性默认为false)。AccessibleObject是Method,Field,Constructor的父类,可调用setAccessible方法改变，如果设置为true,则表示可以忽略访问权限的限制，直接调用。

　　如果不是ture,则要进行访问权限检测。用Reflection的quickCheckMemberAccess方法先检查是不是public的，如果不是再用Reflection.getCallerClass()方法获得到调用这个方法的Class,然后做是否有权限访问的校验，校验之后缓存一次，以便下次如果还是这个类来调用就不用去做校验了，直接用上次的结果。

　　[java] view plain copy print?

　　@CallerSensitive

　　public Object invoke(Object obj, Object... args)

　　throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,

　　InvocationTargetException

　　{

　　if (!override) {

　　if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {

　　// Until there is hotspot @CallerSensitive support

　　// can't call Reflection.getCallerClass() here

　　// Workaround for now: add a frame getCallerClass to

　　// make the caller at stack depth 2

　　Class caller = getCallerClass();

　　checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);

　　}

　　}

　　MethodAccessor ma = methodAccessor; // read volatile

　　if (ma == null) {

　　ma = acquireMethodAccessor();

　　}

　　return ma.invoke(obj, args);

　　}

　　/验证的代码，securityCheckCache就是JDK做的缓存

　　volatile Object securityCheckCache;

　　void checkAccess(Class caller, Class clazz, Object obj, int modifiers)

　　throws IllegalAccessException

　　{

　　if (caller == clazz) { // quick check

　　return; // ACCESS IS OK

　　}

　　Object cache = securityCheckCache; // read volatile

　　Class targetClass = clazz;

　　if (obj != null

　　&& Modifier.isProtected(modifiers)

　　&& ((targetClass = obj.getClass()) != clazz)) {

　　// Must match a 2-list of { caller, targetClass }.

　　if (cache instanceof Class[]) {

　　Class[] cache2 = (Class[]) cache;

　　if (cache2[1] == targetClass &&

　　cache2[0] == caller) {

　　return; // ACCESS IS OK

　　}

　　// (Test cache[1] first since range check for [1]

　　// subsumes range check for [0].)

　　}

　　} else if (cache == caller) {

　　// Non-protected case (or obj.class == this.clazz).

　　return; // ACCESS IS OK

　　}

　　// If no return, fall through to the slow path.

　　slowCheckMemberAccess(caller, clazz, obj, modifiers, targetClass);

　　}

　　然后就是调用MethodAccessor的invoke方法了。

　　调用MethodAccessor的invoke方法。每个Method对象包含一个root对象，root对象里持有一个MethodAccessor对象。这个对象由ReflectionFactory方法生成,ReflectionFactory对象在Method类中是static final的由native方法实例化。代码片段如下;

　　[java] view plain copy print?

　　//Method类中的代码片段，生成MethodAccessor

　　private volatile MethodAccessor methodAccessor;

　　private Method root;

　　private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {

　　// First check to see if one has been created yet, and take it

　　// if so

　　MethodAccessor tmp = null;

　　if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();

　　if (tmp != null) {

　　methodAccessor = tmp;

　　} else {

　　// Otherwise fabricate one and propagate it up to the root

　　tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);

　　setMethodAccessor(tmp);

　　}

　　return tmp;

　　}

　　// reflectionFactory在父类AccessibleObject中定义，代码片段如下：

　　static final ReflectionFactory reflectionFactory =

　　AccessController.doPrivileged(

　　new sun.reflect.ReflectionFactory.GetReflectionFactoryAction());

　　ReflectionFactory生成MethodAccessor：如果noInflation的属性为true则直接返回MethodAccessorGenerator创建的一个MethodAccessor，否则返回DelegatingMethodAccessorImpl，并将他与一个NativeMethodAccessorImpl互相引用。但DelegatingMethodAccessorImpl执行invoke方法的时候又委托给NativeMethodAccessorImpl了。代码片段如下：

　　[java] view plain copy print?

　　public MethodAccessor newMethodAccessor(Method paramMethod) {

　　checkInitted();

　　if (noInflation) {

　　return new MethodAccessorGenerator().generateMethod(paramMethod.getDeclaringClass(), paramMethod.getName(), paramMethod.getParameterTypes(), paramMethod.getReturnType(), paramMethod.getExceptionTypes(), paramMethod.getModifiers());

　　}

　　NativeMethodAccessorImpl localNativeMethodAccessorImpl = new NativeMethodAccessorImpl(paramMethod);

　　DelegatingMethodAccessorImpl localDelegatingMethodAccessorImpl = new DelegatingMethodAccessorImpl(localNativeMethodAccessorImpl);

　　localNativeMethodAccessorImpl.setParent(localDelegatingMethodAccessorImpl);

　　return localDelegatingMethodAccessorImpl;

　　}

　　MethodAccessor实现有两个版本，一个是Java实现的，另一个是native code实现的。Java实现的版本在初始化时需要较多时间，但长久来说性能较好;native版本正好相反，启动时相对较快，但运行时间长了之后速度就比不过Java版了。这是HotSpot的优化方式带来的性能特性，同时也是许多虚拟机的共同点：跨越native边界会对优化有阻碍作用，它就像个黑箱一样让虚拟机难以分析也将其内联，于是运行时间长了之后反而是托管版本的代码更快些。 为了权衡两个版本的性能，Sun的JDK使用了“inflation”的技巧：让Java方法在被反射调用时，开头若干次使用native版，等反射调用次数超过阈值时则生成一个专用的MethodAccessor实现类，生成其中的invoke()方法的字节码，以后对该Java方法的反射调用就会使用Java版。

　　看下NativeMethodAccessorImpl 中的invoke方法：

　　代码片段如下：

　　[java] view plain copy print?

　　package sun.reflect;

　　import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

　　import java.lang.reflect.Method;

　　class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl

　　{

　　private Method method;

　　private DelegatingMethodAccessorImpl parent;

　　private int numInvocations;

　　NativeMethodAccessorImpl(Method paramMethod)

　　{

　　this.method = paramMethod;

　　}

　　public Object invoke(Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject)

　　throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException

　　{

　　if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()) {

　　MethodAccessorImpl localMethodAccessorImpl = (MethodAccessorImpl)new MethodAccessorGenerator().generateMethod(this.method.getDeclaringClass(), this.method.getName(), this.method.getParameterTypes(), this.method.getReturnType(), this.method.getExceptionTypes(), this.method.getModifiers());

　　this.parent.setDelegate(localMethodAccessorImpl);

　　}

　　return invoke0(this.method, paramObject, paramArrayOfObject);

　　}

　　void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl paramDelegatingMethodAccessorImpl) {

　　this.parent = paramDelegatingMethodAccessorImpl;

　　}

　　private static native Object invoke0(Method paramMethod, Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject);

　　}

　　调用natiave方法invoke0执行方法调用.

　　注意这里有一个计数器numInvocations，每调用一次方法+1,当比 ReflectionFactory.inflationThreshold(15)大的时候,用MethodAccessorGenerator创建一个MethodAccessor,并把之前的DelegatingMethodAccessorImpl引用替换为现在新创建的。下一次DelegatingMethodAccessorImpl就不会再交给NativeMethodAccessorImpl执行了，而是交给新生成的java字节码的MethodAccessor

　　每次NativeMethodAccessorImpl.invoke()方法被调用时，都会增加一个调用次数计数器，看超过阈值没有;一旦超过，则调用MethodAccessorGenerator.generateMethod()来生成Java版的MethodAccessor的实现类，并且改变DelegatingMethodAccessorImpl所引用的MethodAccessor为Java版。后续经由DelegatingMethodAccessorImpl.invoke()调用到的就是Java版的实现了。

　　注意到关键的invoke0()方法是个native方法。它在HotSpot VM里是由JVM_InvokeMethod()函数所支持的，是用C写的

　　为了验证这个结论，我故意写出一个非法参数，循环调用16次并catch下异常，结果如下：从结果中看出，前15次都是调用NativeMethodAccessorImpl，第16次开始就是调用DelegatingMethodAccessorImpl了。

　　[java] view plain copy print?

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)

　　at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　java.lang.IllegalArgumentException

　　at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)

　　at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)

　　at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)

　　at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

　　下面看看java版的DelegatingMethodAccessorImpl的实现：

　　[java] view plain copy print?

　　package sun.reflect;

　　import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

　　class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl

　　{

　　private MethodAccessorImpl delegate;

　　DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl paramMethodAccessorImpl)

　　{

　　setDelegate(paramMethodAccessorImpl);

　　}

　　public Object invoke(Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject)

　　throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException

　　{

　　return this.delegate.invoke(paramObject, paramArrayOfObject);

　　}

　　void setDelegate(MethodAccessorImpl paramMethodAccessorImpl) {

　　this.delegate = paramMethodAccessorImpl;

　　}

　　package sun.reflect;

　　public class GeneratedMethodAccessor1 extends MethodAccessorImpl {

　　public GeneratedMethodAccessor1() {

　　super();

　　}

　　public Object invoke(Object obj, Object[] args)

　　throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {

　　// prepare the target and parameters

　　if (obj == null) throw new NullPointerException();

　　try {

　　A target = (A) obj;

　　if (args.length != 1) throw new IllegalArgumentException();

　　String arg0 = (String) args[0];

　　} catch (ClassCastException e) {

　　throw new IllegalArgumentException(e.toString());

　　} catch (NullPointerException e) {

　　throw new IllegalArgumentException(e.toString());

　　}

　　// make the invocation

　　try {

　　target.foo(arg0);

　　} catch (Throwable t) {

　　throw new InvocationTargetException(t);

　　}

　　}

　　}

　　if (args.length != 1) throw new IllegalArgumentException();这一句就能解释我之前的疑问了，这块会判断参数数组的长度，如果长度不等于1，就会抛出非法参数的异常。

　　而且MethodAccessor会做强制类型转换再进行方法调用，但父类强制转化成子类的的时候就会报错类型不匹配错误了，所以如果变量的引用声明是父但实际指向的对象是子，那么这种调用也是可以的。
文章来源：http://www.meiyuanxing.com/
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