Java中的橋接方法是什么

Java中的橋接方法是什么？針對(duì)這個(gè)問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。

什么是橋接方法？

Java中的橋接方法（Bridge Method）是一種為了實(shí)現(xiàn)某些Java語言特性而由編譯器自動(dòng)生成的方法。

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

在字節(jié)碼文件中，橋接方法會(huì)被標(biāo)記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC，其中ACC_BRIDGE用于表示該方法是由編譯器產(chǎn)生的橋接方法，ACC_SYNTHETIC用于表示該方法是由編譯器自動(dòng)生成。

什么時(shí)候生成橋接方法？

為了實(shí)現(xiàn)哪些Java語言特性會(huì)生成橋接方法？最常見的兩種情況就是協(xié)變返回值類型和類型擦除，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致了父類方法的參數(shù)和實(shí)際調(diào)用的方法參數(shù)類型不一致。下面我們通過兩個(gè)例子更好地理解一下。

協(xié)變返回類型

協(xié)變返回類型是指子類方法的返回值類型不必嚴(yán)格等同于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添加了對(duì)協(xié)變返回類型的支持，即子類重寫父類方法時(shí)，返回的類型可以是子類方法返回類型的子類。下面看一個(gè)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g(shù)et方法返回類型為Integer。

將這段代碼進(jìn)行編譯，再反編譯：

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

結(jié)果如下：

public class Child extends Parent
......省略部分結(jié)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(jié)果可以看到，有一個(gè)方法java.lang.Number get(), 在源碼中是沒有出現(xiàn)過的，是由編譯器自動(dòng)生成的，該方法被標(biāo)記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC，就是我們前面所說的橋接方法。

這個(gè)方法就起了一個(gè)橋接的作用，它所做的就是把對(duì)自身的調(diào)用通過invokevirtual指令再調(diào)用方法java.lang.Integer get()。

編譯器這么做的原因是什么呢？因?yàn)樵贘VM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(shí)現(xiàn)了協(xié)變返回值類型。

類型擦除

泛型是Java 1.5才引進(jìn)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，這是為什么呢？

這是因?yàn)?，在編譯期間Java編譯器會(huì)將類型參數(shù)替換為其上界（類型參數(shù)中extends子句的類型），如果上界沒有定義，則默認(rèn)為Object，這就叫做類型擦除。

當(dāng)一個(gè)子類在繼承（或?qū)崿F(xiàn)）一個(gè)父類（或接口）的泛型方法時(shí)，在子類中明確指定了泛型類型，那么在編譯時(shí)編譯器會(huì)自動(dòng)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(shí)，明確指定了泛型類型為String，將這段代碼進(jìn)行編譯，再反編譯：

public class Child extends Parent<java.lang.String>
......省略部分結(jié)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(jié)果可以看到，有一個(gè)方法void set(java.lang.Object), 在源碼中是沒有出現(xiàn)過的，是由編譯器自動(dòng)生成的，該方法被標(biāo)記為ACC_BRIDGE和ACC_SYNTHETIC，就是我們前面所說的橋接方法。

這個(gè)方法就起了一個(gè)橋接的作用，它所做的就是把對(duì)自身的調(diào)用通過invokevirtual指令再調(diào)用方法void set(java.lang.String)。

編譯器這么做的原因是什么呢？因?yàn)镻arent類在類型擦除之后，變成這樣：

public class Parent<Object> {

  void set(Object t) {
  }
}

編譯器為了讓子類有一個(gè)與父類的方法簽名一致的方法，就在子類自動(dòng)生成一個(gè)與父類的方法簽名一致的橋接方法。

如何查找橋接方法的實(shí)際方法

在Spring Framework中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了查找橋接方法的實(shí)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了：

method = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(method);

findBridgedMethod方法是怎么實(shí)現(xiàn)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?yún)€(gè)數(shù)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(jìn)來。
		ReflectionUtils.doWithMethods(bridgeMethod.getDeclaringClass()
      , candidateMethods::add, filter);
		if (!candidateMethods.isEmpty()) {
      // 如果符合篩選條件的方法個(gè)數(shù)為1，則直接采用；
      // 否則，調(diào)用searchCandidates方法再次篩選。
			bridgedMethod = candidateMethods.size() == 1 ?
					candidateMethods.get(0) :
					searchCandidates(candidateMethods, bridgeMethod);
		}
    // 如果找不到實(shí)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(jié)果放入內(nèi)存緩存。
		cache.put(bridgeMethod, bridgedMethod);
	}
	return bridgedMethod;
}

我們?cè)倏匆幌略俅魏Y選的searchCandidates方法是如何實(shí)現(xiàn)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(duì)比橋接方法的泛型類型參數(shù)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(shù)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(shù)列表全相等，則返回第一個(gè)候選方法。
	return (sameSig ? candidateMethods.get(0) : null);
}

總結(jié)以上源碼就是，通過判斷方法名、參數(shù)的個(gè)數(shù)以及泛型類型參數(shù)來獲取橋接方法的實(shí)際方法。

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