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【Java源码阅读系列55】深度解读Java Method 类源码

news 2025/7/18 17:01:58

Java 的反射机制是其动态特性的重要支撑，而 java.lang.reflect.Method 类则是反射调用方法的核心入口。本文将基于 JDK 1.8 源码，从类结构、关键方法、设计模式、典型场景等维度，深入解析 Method 类的实现逻辑与设计思想。

一、类结构与核心定位

1.1 类定义与继承关系

Method 类被声明为 public final class Method extends Executable，继承自 Executable（Executable 是 Method 和 Constructor 的公共父类，封装了参数、异常等通用逻辑）。作为 final 类，Method 不可被继承，确保反射行为的一致性。

1.2 核心字段：方法元信息的载体

Method 类通过一组私有字段存储方法的元信息，关键字段如下：

Class<?> clazz：方法声明所在的类（即 declaring class）。
String name：方法名称（如 toString）。
Class<?>[] parameterTypes：方法参数类型数组（如 {String.class, int.class}）。
Class<?> returnType：方法返回类型（如 void.class）。
int modifiers：方法修饰符（如 public、static，通过 Modifier类解析）。
volatile MethodAccessor methodAccessor：方法访问器，实际执行方法调用的代理对象（懒加载创建）。
Method root：共享 MethodAccessor 的根对象（通过 copy() 方法创建副本时指向原始对象）。

这些字段完整描述了一个方法的“身份”（声明类、名称、参数）和“行为”（修饰符、返回类型），是反射调用的基础。

二、关键方法深度解析

2.1 `invoke(Object obj, Object... args)`：反射调用的入口

invoke 是 Method 类最核心的方法，负责通过反射执行目标方法。其源码逻辑可分为三部分：

（1）权限检查

if (!override) {if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();checkAccess(caller, clazz, obj, modifiers);}
}

override 标志来自父类 AccessibleObject，若为 false（默认），需检查调用者是否有权限访问目标方法。
Reflection.quickCheckMemberAccess 是快速检查（基于类的访问权限），若失败则通过 checkAccess 进行更严格的访问控制（如私有方法需调用 setAccessible(true) 才能访问）。

（2）获取 `MethodAccessor`

MethodAccessor ma = methodAccessor; // 读取 volatile 变量保证可见性
if (ma == null) {ma = acquireMethodAccessor(); // 懒加载创建
}

MethodAccessor 是 sun.reflect 包中的接口，实际由 NativeMethodAccessorImpl（本地实现）或 MethodAccessorImpl（字节码生成实现）提供具体调用逻辑。
acquireMethodAccessor 优先从 root 共享的 MethodAccessor 中获取（享元模式），若不存在则通过 reflectionFactory.newMethodAccessor(this) 创建新实例，并同步到 root 链。

（3）执行方法调用

最终通过 ma.invoke(obj, args) 触发实际方法执行，处理参数类型转换（如基本类型自动拆箱）和返回值包装（如 int 转为 Integer）。

2.2 `copy()`：共享资源的副本创建

Method copy() {if (this.root != null) throw new IllegalArgumentException("Can not copy a non-root Method");Method res = new Method(...); // 复制所有元信息res.root = this; // 副本的 root 指向原始对象res.methodAccessor = methodAccessor; // 共享 MethodAccessorreturn res;
}

当通过 Class.getMethod() 等方法获取 Method 实例时，JVM 会创建 copy 副本，避免直接修改原始对象的 accessibility 状态（AccessibleObject 的设计要求）。
通过 root 链共享 MethodAccessor，减少重复创建开销（享元模式的典型应用）。

2.3 `isDefault()`：判断接口默认方法

public boolean isDefault() {return ((getModifiers() & (Modifier.ABSTRACT | Modifier.PUBLIC | Modifier.STATIC)) == Modifier.PUBLIC) && getDeclaringClass().isInterface();
}

Java 8 引入的接口默认方法需满足：修饰符为 public（非 abstract、非 static），且声明在接口中。
该方法为框架（如 Spring）判断默认方法提供了依据（例如 AOP 对默认方法的增强）。

三、设计模式分析

3.1 代理模式：`MethodAccessor` 的解耦设计

MethodAccessor 是典型的代理（Proxy）角色，隐藏了方法调用的底层实现：

本地代理（NativeMethodAccessorImpl）：通过 JNI 调用本地方法，适合冷启动或低频调用。
字节码代理（MethodAccessorImpl）：通过 sun.reflect.GeneratedMethodAccessor 动态生成字节码（如 Unsafe 或 ASM），性能接近直接调用（热点方法优化）。

通过代理模式，Method 类无需关心具体调用实现，只需委托给 MethodAccessor，符合“开闭原则”。

3.2 享元模式：`root` 链的资源共享

copy() 方法创建的 Method 副本通过 root 字段指向原始对象，共享 methodAccessor。这种设计避免了为每个 Method 实例重复创建 MethodAccessor，减少内存占用和初始化开销，是享元模式（Flyweight）的典型应用。

3.3 工厂模式：泛型信息的懒加载

getGenericInfo() 方法通过工厂模式创建 MethodRepository（泛型信息仓库）：

private MethodRepository genericInfo;
@Override
MethodRepository getGenericInfo() {if (genericInfo == null) {genericInfo = MethodRepository.make(getGenericSignature(), getFactory());}return genericInfo;
}

CoreReflectionFactory 负责生成 GenericsFactory，用于解析泛型签名（如 List<String>）。
懒加载机制避免了非泛型方法的额外开销，提升了性能。

四、典型场景代码示例

4.1 反射调用普通方法

import java.lang.reflect.Method;public class ReflectionDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {// 获取 Method 实例Method toStringMethod = String.class.getMethod("toString");// 调用方法（obj 为 "hello"，无参数）String result = (String) toStringMethod.invoke("hello");System.out.println(result); // 输出：hello}
}

4.2 反射调用私有方法

public class PrivateMethodDemo {private void privateMethod(String msg) {System.out.println("Private: " + msg);}public static void main(String[] args) throws Exception {PrivateMethodDemo obj = new PrivateMethodDemo();// 获取私有方法并设置可访问Method privateMethod = PrivateMethodDemo.class.getDeclaredMethod("privateMethod", String.class);privateMethod.setAccessible(true); // 突破访问限制privateMethod.invoke(obj, "Hello Reflection"); // 输出：Private: Hello Reflection}
}

4.3 动态调用接口默认方法（Java 8+）

interface MyInterface {default void defaultMethod() {System.out.println("Default Method");}
}class MyImpl implements MyInterface {}public class DefaultMethodDemo {public static void main(String[] args) throws Exception {MyImpl obj = new MyImpl();Method defaultMethod = MyInterface.class.getMethod("defaultMethod");System.out.println("Is default method: " + defaultMethod.isDefault()); // 输出：truedefaultMethod.invoke(obj); // 输出：Default Method}
}