3分鐘快速搞懂Java的橋接方法示例

什麼是橋接方法?

Java中的橋接方法(Bridge Method)是一種為瞭實現某些Java語言特性而由編譯器自動生成的方法。

我們可以通過Method類的isBridge方法來判斷一個方法是否是橋接方法。

在字節碼文件中,橋接方法會被標記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC,其中ACC_BRIDGE用於表示該方法是由編譯器產生的橋接方法,ACC_SYNTHETIC用於表示該方法是由編譯器自動生成。

什麼時候生成橋接方法?

為瞭實現哪些Java語言特性會生成橋接方法?最常見的兩種情況就是協變返回值類型和類型擦除,因為它們導致瞭父類方法的參數和實際調用的方法參數類型不一致。下面我們通過兩個例子更好地理解一下。

協變返回類型

協變返回類型是指子類方法的返回值類型不必嚴格等同於父類中被重寫的方法的返回值類型,而可以是更 “具體” 的類型。

在Java 1.5添加瞭對協變返回類型的支持,即子類重寫父類方法時,返回的類型可以是子類方法返回類型的子類。下面看一個例子:

public class Parent {
  Number get() {
    return 1;
  }
}
public class Child extends Parent {

  @Override
  Integer get() {
    return 1;
  }
}

Child類重寫其父類Parent的get方法,Parent的get方法返回類型為Number,而Child類中get方法返回類型為Integer。

將這段代碼進行編譯,再反編譯:

javac Child.java
javap -v -c Child.class

結果如下:

public class Child extends Parent
……省略部分結果……
  java.lang.Integer get();
    descriptor: ()Ljava/lang/Integer;
    flags:
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: iconst_1
         1: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 5: 0

  java.lang.Number get();
    descriptor: ()Ljava/lang/Number;
    flags: ACC_BRIDGE, ACC_SYNTHETIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokevirtual #3                  // Method get:()Ljava/lang/Integer;
         4: areturn
      LineNumberTable:
        line 1: 0

從上面的結果可以看到,有一個方法java.lang.Number get(), 在源碼中是沒有出現過的,是由編譯器自動生成的,該方法被標記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC,就是我們前面所說的橋接方法。

這個方法就起瞭一個橋接的作用,它所做的就是把對自身的調用通過invokevirtual指令再調用方法java.lang.Integer get()。

**編譯器這麼做的原因是什麼呢?**因為在JVM方法中,返回類型也是方法簽名的一部分,而橋接方法的簽名和其父類的方法簽名一致,以此就實現瞭協變返回值類型。

類型擦除

泛型是Java 1.5才引進的概念,在這之前是沒有泛型的概念的,但泛型代碼能夠很好地和之前版本的代碼很好地兼容,這是為什麼呢?

這是因為,在編譯期間Java編譯器會將類型參數替換為其上界(類型參數中extends子句的類型),如果上界沒有定義,則默認為Object,這就叫做類型擦除。

當一個子類在繼承(或實現)一個父類(或接口)的泛型方法時,在子類中明確指定瞭泛型類型,那麼在編譯時編譯器會自動生成橋接方法,例如:

public class Parent<T> {

  void set(T t) {
  }
}
public class Child extends Parent<String> {

  @Override
  void set(String str) {
  }
}

Child類在繼承其父類Parent的泛型方法時,明確指定瞭泛型類型為String,將這段代碼進行編譯,再反編譯:

public class Child extends Parent<java.lang.String>
……省略部分結果……
  void set(java.lang.String);
    descriptor: (Ljava/lang/String;)V
    flags:
    Code:
      stack=0, locals=2, args_size=2
         0: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0

  void set(java.lang.Object);
    descriptor: (Ljava/lang/Object;)V
    flags: ACC_BRIDGE, ACC_SYNTHETIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=2
         0: aload_0
         1: aload_1
         2: checkcast     #2                  // class java/lang/String
         5: invokevirtual #3                  // Method set:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0

從上面的結果可以看到,有一個方法void set(java.lang.Object), 在源碼中是沒有出現過的,是由編譯器自動生成的,該方法被標記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC,就是我們前面所說的橋接方法。

這個方法就起瞭一個橋接的作用,它所做的就是把對自身的調用通過invokevirtual指令再調用方法void set(java.lang.String)。

**編譯器這麼做的原因是什麼呢?**因為Parent類在類型擦除之後,變成這樣:

public class Parent<Object> {

  void set(Object t) {
  }
}

編譯器為瞭讓子類有一個與父類的方法簽名一致的方法,就在子類自動生成一個與父類的方法簽名一致的橋接方法。

如何獲取橋接方法的實際方法

在Spring Framework中已經實現瞭獲取橋接方法的實際方法的功能,就在spring-core模塊中的BridgeMethodResolver類中,像這樣直接使用就行瞭:

method = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);

findBridgedMethod方法是怎麼實現的呢?我們來分析一下源碼(spring-core的版本為5.2.8.RELEASE):

public static Method findBridgedMethod(Method bridgeMethod) {
  // 如果不是橋連方法,就直接返回原方法。
 if (!bridgeMethod.isBridge()) {
 return bridgeMethod;
 }
  // 先從本地緩存讀取,緩存中有則直接返回。
 Method bridgedMethod = cache.get(bridgeMethod);
 if (bridgedMethod == null) {
 List<Method> candidateMethods = new ArrayList<>();
    // 以方法名稱和入參個數相等為篩選條件。
 MethodFilter filter = candidateMethod ->
  isBridgedCandidateFor(candidateMethod, bridgeMethod);
    // 遞歸該類及其所有父類上的所有方法,符合篩選條件就添加進來。
 ReflectionUtils.doWithMethods(bridgeMethod.getDeclaringClass()
      , candidateMethods::add, filter);
 if (!candidateMethods.isEmpty()) {
      // 如果符合篩選條件的方法個數為1,則直接采用;
      // 否則,調用searchCandidates方法再次篩選。
  bridgedMethod = candidateMethods.size() == 1 ?
   candidateMethods.get(0) :
   searchCandidates(candidateMethods, bridgeMethod);
 }
    // 如果找不到實際方法,則返回原來的橋連方法。
 if (bridgedMethod == null) {
  // A bridge method was passed in but we couldn't find the bridged method.
  // Let's proceed with the passed-in method and hope for the best...
  bridgedMethod = bridgeMethod;
 }
    // 把查找的結果放入內存緩存。
 cache.put(bridgeMethod, bridgedMethod);
 }
 return bridgedMethod;
}

我們再看一下再次篩選的searchCandidates方法是如何實現的:

private static Method searchCandidates(List<Method> candidateMethods, Method bridgeMethod) {
 if (candidateMethods.isEmpty()) {
 return null;
 }
 Method previousMethod = null;
 boolean sameSig = true;
  // 遍歷候選方法的列表
 for (Method candidateMethod : candidateMethods) {
    // 對比橋接方法的泛型類型參數和候選方法是否匹配,如果匹配則直接返回該候選方法。
 if (isBridgeMethodFor(bridgeMethod, candidateMethod, bridgeMethod.getDeclaringClass())) {
  return candidateMethod;
 }
 else if (previousMethod != null) {
      // 如果不匹配,則判斷所有候選方法的參數列表是否相等。
  sameSig = sameSig && Arrays.equals(candidateMethod.getGenericParameterTypes()
        , previousMethod.getGenericParameterTypes());
 }
 previousMethod = candidateMethod;
 }
  // 如果所有候選方法的參數列表全相等,則返回第一個候選方法。
 return (sameSig ? candidateMethods.get(0) : null);
}

總結以上源碼就是,通過判斷方法名、參數的個數以及泛型類型參數來獲取橋接方法的實際方法。

到此這篇關於3分鐘快速搞懂Java的橋接方法示例的文章就介紹到這瞭,更多相關Java 橋接內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet!