使用 java MethodHandles 实现鸭子类型

Question

我有两个 classes A 和 B，它们都定义了具有共同签名的方法 foo()（什么都不接受，return void）。它们没有声明此方法的公共基 class（或接口）。我想在 As 或 Bs 上调用此方法，只要他们可以响应此调用即可。这种方法称为 Duck Typing.

我知道有一条指令叫 invokedynamic:

Each instance of an invokedynamic instruction is called a dynamic call site. A dynamic call site is originally in an unlinked state, which means that there is no method specified for the call site to invoke. As previously mentioned, a dynamic call site is linked to a method by means of a bootstrap method. A dynamic call site's bootstrap method is a method specified by the compiler for the dynamically-typed language that is called once by the JVM to link the site. The object returned from the bootstrap method permanently determines the call site's behavior.

所以我尝试使用 MethodHandles 来实现这一点。这是示例：

public static class A {
    public void foo() {
    }
}

public static class B {
    public void foo() {
    }
}

public static void main(String[] args) throws Throwable {
    final MethodHandle foo = MethodHandles.lookup()
            .findVirtual(A.class, "foo", MethodType.methodType(void.class));

    foo.invoke(new B());
}

当然，我有：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Cannot cast Main$B to Main$A
    at sun.invoke.util.ValueConversions.newClassCastException(ValueConversions.java:461)
    at sun.invoke.util.ValueConversions.castReference(ValueConversions.java:456)
    at Main.main(Main.java:30)

我清楚地看到invokedynamic和MethodHanle之间的区别。我看到问题是 foo MethodHandle 绑定到 class A，而不是 class B。但是在这种特殊情况下，我有可能以某种方式利用 invokedynamic 吗？

我为什么需要这个？这是我的小研究项目的一部分。我试图深入了解方法句柄，并且我想在从字段和方法中检索到的注释实例上调用通用方法。我无法为 Java 中的注释定义基础 class，因此我想实现此鸭子类型，而不是 instanceof 和 class 强制转换链或使用违反访问权限的反射检索这些值如果可能的话。

谢谢。

Answer 1

当 VM 第一次遇到 invokedynamic 指令时，它会调用工厂方法或 'bootstrap' 方法，returns 目标实现的 CallSite 对象实际功能。您可以使用 MutableCallSite 自己实现它，它在第一次调用时查找您的目标方法，然后将它自己的目标设置为查找的方法。

但是，这对您的目的来说还不够。当你遇到新的接收器类型时，你想重新link调用站点。

这里有一个例子（目前只支持findVirtual）：

class DuckTypingCallSite extends MutableCallSite {

    private static final MethodHandle MH_relink;
    private static final MethodHandle MH_isInstance;

    static {
        try {
            MH_relink = lookup().findVirtual(DuckTypingCallSite.class, "link", methodType(Object.class, Object[].class));
            MH_isInstance = lookup().findVirtual(Class.class, "isInstance", methodType(boolean.class, Object.class));
        } catch (ReflectiveOperationException e) {
            throw new InternalError(e);
        }
    }

    private final MethodHandles.Lookup lookup;
    private final String methodName;
    private final MethodType lookupType;

    private DuckTypingCallSite(MethodHandles.Lookup lookup, String methodName, MethodType lookupType) {
        super(lookupType.insertParameterTypes(0, Object.class)); // insert receiver
        this.lookup = lookup;
        this.methodName = methodName;
        this.lookupType = lookupType;
    }

    public static DuckTypingCallSite make(MethodHandles.Lookup lookup, String methodName, MethodType lookupType) {
        DuckTypingCallSite cs = new DuckTypingCallSite(lookup, methodName, lookupType);
        cs.setTarget(MH_relink.bindTo(cs).asCollector(Object[].class, cs.type().parameterCount()).asType(cs.type()));
        return cs;
    }

    public Object link(Object[] args) throws Throwable {
        Object receiver = args[0];
        Class<?> holder = receiver.getClass();
        MethodHandle target = lookup.findVirtual(holder, methodName, lookupType).asType(type());

        MethodHandle test = MH_isInstance.bindTo(holder);
        MethodHandle newTarget = guardWithTest(test, target, getTarget());
        setTarget(newTarget);

        return target.invokeWithArguments(args);
    }

}

在第一次调用之前，调用调用站点的动态调用程序将直接跳转到 link 方法，该方法将查找目标方法然后调用它，以及重新 linking DuckTypingCallSite 基本上缓存查找的 MethodHandle，由类型检查保护。

第一次调用后，这实际上创建了一个 if/else，如下所示：

if (A.class.isInstance(receiver)) {
    // invoke A.foo
} else {
    // re-link
}

然后遇到第二种就变成这样：

if (B.class.isInstance(receiver)) {
    // invoke B.foo
} else if (A.class.isInstance(receiver)) {
    // invoke A.foo
} else {
    // re-link
}

等等

这是一个用法示例：

public class DuckTyping {

    private static final MethodHandle MH_foo = DuckTypingCallSite.make(lookup(), "foo", methodType(void.class)).dynamicInvoker();

    private static void foo(Object receiver) {
        try {
            MH_foo.invokeExact(receiver);
        } catch (Throwable throwable) {
            throw new IllegalStateException(throwable);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        foo(new A()); // prints "A.foo"
        foo(new B()); // prints "B.foo"
    }
}

class A {
    public void foo() {
        System.out.println("A.foo");
    }
}

class B {
    public void foo() {
        System.out.println("B.foo");
    }
}

使用 java MethodHandles 实现鸭子类型

Implement duck typing using java MethodHandles

java

annotations

duck-typing

methodhandle

invokedynamic