java反射机制之Method invoke执行调用方法例子

来源：互联网发布：办公室软件2013 编辑：程序博客网时间：2024/05/14 15:23

java反射机制之Method invoke执行调用方法例子

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

1package com.reflect.test;
2 
3public class BaseObject {
4     
5    public void getObjectName(){
6        System.out.println("BaseObject");
7    }
8 
9}

01package com.reflect.test;
02 
03public class SubObject extends BaseObject{
04    @Override
05    public void getObjectName() {
06        System.out.println("SubObject");
07    }
08    public void getParamsLength(String...params){
09        System.out.println("param's length is:"+params.length);
10    }
11    public void getParamsLength(String param1,String param2){
12        System.out.println(param1 + "-" + param2);
13    }
14}

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

01package com.reflect.test;
02 
03import java.lang.reflect.Method;
04 
05public class ReflectTest {
06     
07    private static final String BASE_OBJECT_PATH = "com.reflect.test.BaseObject";
08    private static final String SUB_OBJECT_PATH = "com.reflect.test.SubObject";
09     
10    public static void main(String[] args) throws Exception{
11         
12        Class<?> bClazz = Class.forName(BASE_OBJECT_PATH);
13        Class<?> sClazz = Class.forName(SUB_OBJECT_PATH);
14         
15        Object bObj = bClazz.newInstance();//父类实例
16        Object sObj = sClazz.newInstance();//子类实例
17         
18        //1.反射调用子类父类的重载方法
19        //多态+动态绑定
20        Method bMethod = bClazz.getDeclaredMethod("getObjectName");
21        bMethod.invoke(bObj);//父类的bMethod调用父类的getObjectName()
22        bMethod.invoke(sObj);//父类的bMethod调用子类的getObjectName();
23         
24        Method sMethod = sClazz.getDeclaredMethod("getObjectName");
25        //不符合多态和动态绑定
26        //sMethod.invoke(bObj);//sMethod调用父类的getObjectName()，会报错：java.lang.IllegalArgumentException: object is not an instance of declaring class
27        sMethod.invoke(sObj);
28         
29        //2.反射调用可变参数的方法
30        Method changeMethod = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", String[].class);
31        //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
32        String[] strParams = {"a","b","c"};
33        Object[] cParams = {strParams};
34        changeMethod.invoke(sObj, cParams);
35         
36        //3.反射调用固定长度参数的方法
37        Method unChangeMethod1 = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", String.class,String.class);
38        unChangeMethod1.invoke(sObj, "Hello","Java");
39        //也可以写成这样
40        Class<?>[] clazzs = {String.class,String.class};
41        Method unChangeMethod2 = sClazz.getDeclaredMethod("getParamsLength", clazzs);
42        unChangeMethod2.invoke(sObj, "Hello","Java");
43        //下面的这种调用形式也是可以的，不过会报警告
44        //String[] params1 = {"Hello","Java"};
45        //unChangeMethod1.invoke(sObj, params1);
46    }
47}

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。

01@CallerSensitive
02    public Object invoke(Object obj, Object... args)
03        throws IllegalAccessException, IllegalArgumentException,
04           InvocationTargetException
05    {
06        if (!override) {
07            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
08                // Until there is hotspot @CallerSensitive support
09                // can't call Reflection.getCallerClass() here
10                // Workaround for now: add a frame getCallerClass to
11                // make the caller at stack depth 2
12                Class<?> caller = getCallerClass();
13                checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);
14            }
15        }
16        MethodAccessor ma = methodAccessor;             // read volatile
17        if (ma == null) {
18            ma = acquireMethodAccessor();
19        }
20        return ma.invoke(obj, args);
21    }
22 
23//验证的代码，securityCheckCache就是JDK做的缓存
24 volatile Object securityCheckCache;
25 
26    void checkAccess(Class<?> caller, Class<?> clazz, Object obj, int modifiers)
27        throws IllegalAccessException
28    {
29        if (caller == clazz) {  // quick check
30            return;             // ACCESS IS OK
31        }
32        Object cache = securityCheckCache;  // read volatile
33        Class<?> targetClass = clazz;
34        if (obj != null
35            && Modifier.isProtected(modifiers)
36            && ((targetClass = obj.getClass()) != clazz)) {
37            // Must match a 2-list of { caller, targetClass }.
38            if (cache instanceof Class[]) {
39                Class<?>[] cache2 = (Class<?>[]) cache;
40                if (cache2[1] == targetClass &&
41                    cache2[0] == caller) {
42                    return;     // ACCESS IS OK
43                }
44                // (Test cache[1] first since range check for [1]
45                // subsumes range check for [0].)
46            }
47        } else if (cache == caller) {
48            // Non-protected case (or obj.class == this.clazz).
49            return;             // ACCESS IS OK
50        }
51 
52        // If no return, fall through to the slow path.
53        slowCheckMemberAccess(caller, clazz, obj, modifiers, targetClass);
54    }

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;

01//Method类中的代码片段，生成MethodAccessor
02private volatile MethodAccessor methodAccessor;
03private Method       root;
04private MethodAccessor acquireMethodAccessor() {
05        // First check to see if one has been created yet, and take it
06        // if so
07        MethodAccessor tmp = null;
08        if (root != null) tmp = root.getMethodAccessor();
09        if (tmp != null) {
10            methodAccessor = tmp;
11        } else {
12            // Otherwise fabricate one and propagate it up to the root
13            tmp = reflectionFactory.newMethodAccessor(this);
14            setMethodAccessor(tmp);
15        }
16 
17        return tmp;
18    }
19 
20// reflectionFactory在父类AccessibleObject中定义，代码片段如下：
21  static final ReflectionFactory reflectionFactory =
22        AccessController.doPrivileged(
23            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：

01public MethodAccessor newMethodAccessor(Method paramMethod) {
02    checkInitted();
03 
04    if (noInflation) {
05      return new MethodAccessorGenerator().generateMethod(paramMethod.getDeclaringClass(), paramMethod.getName(), paramMethod.getParameterTypes(), paramMethod.getReturnType(), paramMethod.getExceptionTypes(), paramMethod.getModifiers());
06    }
07 
08    NativeMethodAccessorImpl localNativeMethodAccessorImpl = new NativeMethodAccessorImpl(paramMethod);
09 
10    DelegatingMethodAccessorImpl localDelegatingMethodAccessorImpl = new DelegatingMethodAccessorImpl(localNativeMethodAccessorImpl);
11 
12    localNativeMethodAccessorImpl.setParent(localDelegatingMethodAccessorImpl);
13    return localDelegatingMethodAccessorImpl;
14  }

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：

01package sun.reflect;
02 
03import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
04import java.lang.reflect.Method;
05 
06class NativeMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl
07{
08  private Method method;
09  private DelegatingMethodAccessorImpl parent;
10  private int numInvocations;
11 
12  NativeMethodAccessorImpl(Method paramMethod)
13  {
14    this.method = paramMethod;
15  }
16 
17  public Object invoke(Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject)
18    throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException
19  {
20    if (++this.numInvocations > ReflectionFactory.inflationThreshold()) {
21      MethodAccessorImpl localMethodAccessorImpl = (MethodAccessorImpl)new MethodAccessorGenerator().generateMethod(this.method.getDeclaringClass(), this.method.getName(), this.method.getParameterTypes(), this.method.getReturnType(), this.method.getExceptionTypes(), this.method.getModifiers());
22 
23      this.parent.setDelegate(localMethodAccessorImpl);
24    }
25 
26    return invoke0(this.method, paramObject, paramArrayOfObject);
27  }
28 
29  void setParent(DelegatingMethodAccessorImpl paramDelegatingMethodAccessorImpl) {
30    this.parent = paramDelegatingMethodAccessorImpl;
31  }
32 
33  private static native Object invoke0(Method paramMethod, Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject);
34}

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。

01java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
02    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
03    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
04    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
05    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
06    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
07java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
08    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
09    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
10    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
11    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
12    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
13java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
14    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
15    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
16    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
17    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
18    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
19java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
20    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
21    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
22    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
23    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
24    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
25java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
26    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
27    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
28    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
29    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
30    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
31java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
32    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
33    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
34    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
35    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
36    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
37java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
38    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
39    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
40    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
41    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
42    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
43java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
44    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
45    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
46    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
47    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
48    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
49java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
50    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
51    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
52    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
53    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
54    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
55java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
56    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
57    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
58    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
59    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
60    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
61java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
62    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
63    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
64    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
65    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
66    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
67java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
68    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
69    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
70    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
71    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
72    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
73java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
74    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
75    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
76    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
77    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
78    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
79java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
80    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
81    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
82    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
83    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
84    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
85java.lang.IllegalArgumentException: wrong number of arguments
86    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
87    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
88    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
89    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
90    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)
91java.lang.IllegalArgumentException
92    at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
93    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
94    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
95    at com.reflect.test.ReflectTest.main(ReflectTest.java:44)

下面看看java版的DelegatingMethodAccessorImpl的实现：

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01package sun.reflect;
02 
03import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
04 
05class DelegatingMethodAccessorImpl extends MethodAccessorImpl
06{
07  private MethodAccessorImpl delegate;
08 
09  DelegatingMethodAccessorImpl(MethodAccessorImpl paramMethodAccessorImpl)
10  {
11    setDelegate(paramMethodAccessorImpl);
12  }
13 
14  public Object invoke(Object paramObject, Object[] paramArrayOfObject)
15    throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException
16  {
17    return this.delegate.invoke(paramObject, paramArrayOfObject);
18  }
19 
20  void setDelegate(MethodAccessorImpl paramMethodAccessorImpl) {
21    this.delegate = paramMethodAccessorImpl;
22  }
23 
24 
25package sun.reflect;
26 
27public class GeneratedMethodAccessor1 extends MethodAccessorImpl {   
28    public GeneratedMethodAccessor1() {
29        super();
30    }
31     
32    public Object invoke(Object obj, Object[] args)  
33        throws IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
34        // prepare the target and parameters
35        if (obj == null) throw new NullPointerException();
36        try {
37            A target = (A) obj;
38            if (args.length != 1) throw new IllegalArgumentException();
39            String arg0 = (String) args[0];
40        } catch (ClassCastException e) {
41            throw new IllegalArgumentException(e.toString());
42        } catch (NullPointerException e) {
43            throw new IllegalArgumentException(e.toString());
44        }
45        // make the invocation
46        try {
47            target.foo(arg0);
48        } catch (Throwable t) {
49            throw new InvocationTargetException(t);
50        }
51    }
52}

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。

转载自：http://www.zuidaima.com/share/1843292395834368.htm

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