最近在梳理ThreadPoolExecutor，无意间看到其内部类Worker实现了一个名字叫做AbstractQueuedSynchronizer的抽象类。看到它，我便想起当年为了面试而疯狂学习这个知识点的场景。不过这种临时抱佛脚的行为，并未给我带来即时的收益。也是这次的疯狂，我的舒适区又向外扩展了一点。通过这个类我接触到了一个名为Node的最终静态内部类。这里不得不啰嗦两句：AQS通过内置的FIFO来完成获取资源线程的排队工作的（说白了就是对线程进行排队）。这个内置的同步队列被成为CLH队列，这个队列是由一个个的Node节点组成的，这个Node节点就是AbstractueuedSynchronizer中的静态内部类Node。注意：Node节点维护了一个prev引用和一个next引用，分别指向自己的前驱节点和后继节点，而AQS维护了两个指针，分别指向队列头部head和尾部tail。不过这些并非重点，本节的重点是Node类中用到的MethodHandles类。【注意：本篇文章整理自《Java MethodHandles介绍与反射对比区别详解》，其链接地址为：https://www.jb51.net/program/306162bll.htm】

1 概述

MethodHandles这个类是java 7引入的一个新的API，其位于java.lang.invoke包中。网络一篇博文对其的解释为：它是在Java 7中引入的，并在以后的jdk版本中得到了增强。在学习这个API之前我们首先要明白什么是方法句柄（method handles）。

所谓方法句柄是指对基础方法、构造函数、字段或类似低级操作的类型化、直接可执行的引用，具有参数或返回值的可选转换。更简单地讲，方法句柄是一种用于查找、调整和调用方法地低级机制。方法句柄是不可变地，并且没有可见的状态。要创建和使用MethodHandle，需要4个步骤：

1. 创建lookup
2. 创建method type
3. 查找方法句柄
4. 调用方法句柄

读完这些，我还是不知道方法句柄到底是什么，只能小和尚念经一般，死记硬背。我只知道在工作中遇到操作类中某个属性，而又不想无脑new对象的情况时，会通过java提供的反射机制去创建对象、操作属性。这里的反射机制和方法句柄之间又有什么关系呢？参考文章中是这样描述的：引入方法句柄是为了与现有的java.lang.reflect API一起工作，因为它们具有不同的用途和不同的特性。从性能角度来看，MethodHandles API可能比Reflection API快得多，因为访问检查是在创建时而不是在执行时进行的。如果存在安全管理器，则这种差异会被放大，因为成员和类查找要接受额外的检查。然而，考虑到性能并不是任务的唯一适用性度量，我们还必须考虑到，由于缺乏成员类枚举、可访问性标志检查等机制，此时MethodHandles API更难使用。即便如此，MethodHandles API提供了柯里化方法、更改参数类型和更改其顺序的可能性。

通过这段描述，我大概提炼出了这样一些结论：MethodHandles可以与现有的反射机制一起工作。相比之下前者在性能上具有优势，但是从其他方面考虑（譬如成员类枚举、可访问性标志检查等），后者又比前者有优势。个人觉得与其花费精力琢磨概念定义，不如从实践中探索概念和定义的真正用意：

• 创建Lookup对象（博客原文有这样一段描述：“当我们想要创建方法句柄时，要做的第一件事是检索查找Lookup，即负责为查找类可见的方法、构造函数和字段创建方法句柄的工厂对象。通过MethodHandles API，可以创建具有不同访问模式的查找对象。”说实话，作者的段位实在不是本人这种小白所能企及的，所以我还是按照个人的理解描述一下，一来是希望通过描述让自己真正明白作者的意思，二来也希望读者可以提出一些批评。个人理解作者想要表达：创建方法句柄，要做的第一件事情就是创建Lookup检索对象。这个Lookup是一个工厂对象，用于为待查找类上的可见方法、构造函数、字段等创建方法句柄。）我们可以通过MethodHandles类提供的不同API来创建具有不同访问模式的查找对象，比如：通过publicLookup()方法可以创建一个只提供对公共方法访问的查找对象；通过lookup()方法可以创建一个提供对公共方法和私有方法访问的查找对象。（不好意思，我又抄了原文。说白了，通过publicLoockup()方法创建的Lookup对象只能访问待查找类中的公共方法；通过lookup()方法创建的Lookup对象既可以访问待查找类中的公共方法，也能访问待查找类中的私有方法）
• 创建MethodType对象（博客原文这样描述：为了能够创建MethodHandle，查找对象需要其类型的定义，这是通过MethodType类实现的。特别是，MethodType表示方法句柄接受和返回的参数和返回类型，或方法句柄调用程序传递和期望的参数和返回类型。MethodType的结构很简单，它由一个返回类型和适当数量的参数类型组成，这些参数类型必须在方法句柄及其所有调用方之间正确匹配。与MethodHandle相同，即使是MethodType的实例也是不可变的。让我们看看如何定义一个MethodType，该MethodType将java.util.List类指定为返回类型，将Object数组指定为输入类型：MethodType mt = MethodType.methodType(List.class, Object[].class)。如果方法的返回基本类型或void作为其返回类型，我们将使用表示这些类型的类(void.class, int.class)。让我们定义一个返回int类型值并接受Object的MethodType：MethodType mt = MethodType.methodType(int.class, Object.class)。很庆幸我读懂了这段话：创建MethodType的目的是为了更好地创建MethodHandle对象。MethodType是一个不可变类，是一个包装方法返回值及参数的对象，创建MethodType对象的方式是调用MethodType上的静态方法methodType()方法，该方法的第一个参数表示的是方法返回值，后一个参数表示的方法的参数集）
• 找到方法句柄（博客原文这样描述：一旦我们定义了方法类型，为了创建MethodHandle，我们必须通过lookup或publicLookup对象找到它，同时提供原始类和方法名称。特别是，查找工厂提供了一组方法，使我们能够在考虑方法范围的情况下以适当的方式找到方法句柄。从最简单的场景开始，让我们探究主要的应用场景。a.方法的MethodHandle：使用findVirtual()方法可以为对象方法创建一个MethodHandle。下面就根据String类的concat()方法创建一个——MethodType mt=MethodType.methodType(String.class, String.class);MethodHandle concatMH = publiclook.findVirtual(String.class, “concat”, mt)。b. 静态方法的方法句柄。当要访问静态方法时，可以使用findStatic()方法——MethodType mt=MethodType.methodType(List.class, Object[].class);MethodHandle concatMH = publiclook.findStatic(Arrays.class, “asList”, mt)，本例中创建了一个方法句柄，用于将对象数组转换为对象列表。c. 构造函数的方法句柄，可以使用findConstructor()方法访问构造函数。让我们创建一个方法句柄，它充当Integer类的构造函数，接受String属性——MethodType mt=MethodType.methodType(void.class, String.class);MethodHandle concatMH = publiclook. findConstructor(Integer.class, mt)。d. 字段的方法句柄。使用方法句柄也可以访问字段。先决条件是方法句柄和声明的属性之间具有直接访问可见性，下面创建一个充当getter的方法句柄：MethodHandle getTitleMH = lookup.findGetter(Book.class, “title”, String.class);。e.私有方法的方法句柄。在java.lang.reflect的API的帮助下，可以为私有方法创建方法句柄。具体过程为：Method formatBookMethod=Book.class.getDeclaredMethod(“formatBook”); formatBookMethod.setAccessible(true); MethodHandle formatBookMH = lookup.unreflect(formatBookMethod)）
• 使用方法句柄。（博客原文是这样描述的：一旦我们创建了方法句柄，下一步就是使用它们。MethodHandle类提供了3种不同的方法来执行方法句柄：invoke()、invokeWithAruments()和invokeExact()。a. 当使用invoke()方法时，我们强制要固定的参数数量，但我们允许执行参数和返回类型的强制转换和装箱/取拆箱，String output=(String)replaceMH.invoke(“jovo”, Character.valueOf(‘o’), ‘a’)，在这种情况下，replaceMH需要char参数，但invoke（）在执行之前会对Character参数执行开箱操作。b. 使用参数调用。使用invokeWithArguments方法调用方法句柄是三个选项中限制最小的一个。事实上，除了参数和返回类型的强制转换和装箱/取消装箱外，它还允许变量arity调用。在实践中，这允许我们从一个int值数组开始创建一个Integer列表：List<Integer> list = (List<Integer>)asList.invokeWithArguments(1,2)。c. 调用Exact。如果我们想在执行方法句柄的方式上更加严格（参数的数量及其类型），我们必须使用invokeExact（）方法。事实上，它没有为所提供的类提供任何类型转换，并且需要固定数量的参数。让我们看看如何使用方法句柄对两个int值求和：int sum = sumMH.invokeExact(1, 11)。如果在这种情况下，我们决定向invokeExact方法传递一个不是int的数字，那么调用将导致WrongMethodTypeException）

这篇博客还提到了一个使用数组的情况，关于这种情况下的具体信息，这里不再罗列参考原文即可，这里只列一下原文中的描述镜像，具体见下面这幅图片：

文中针对Java 9对于MethodHandles的增强也做了一些介绍，这里会做一下摘录，以便于学习：在Java9中，对MethodHandles API进行了一些增强，目的是使其更易于使用。这些增强主要有3个方面的影响：

• 查找函数–允许从不同上下文中查找类，并支持接口中的非抽象方法
• 参数处理——改进参数折叠、参数收集和参数传播功能
• 附加组合–添加循环（loop、whileLoop、doWhileLoop…），并通过tryFinally提供更好的异常处理支持

这些变化带来了一些额外的好处：

• 增加JVM编译器优化
• 实例化减少
• 在使用MethodHandles API时启用了精度

有了MethodHandles API的清晰定义和目标，我们现在可以从lookup开始使用它们。

2 总结

通过这篇文章，我对MethodHandles API有了一定的了解，明白了它们的基本用法，同时也了解了它与反射API之间的关系。其实在我的认知中MethodHandles是一个操作类中相关元素的一种方式。根据前面的梳理，这个API可以操作的元素有：方法、构造方法、静态方法、字段等等。相较于反射API这种方式相对简单，同时还会带来其他好处，就像前面个讲的那样：MethodHandles API可能比Reflection API快得多。回过头来看上一节梳理AQS时遇到的Node类，其中有这样一段代码： 

private static final VarHandle NEXT;
private static final VarHandle PREV;
private static final VarHandle THREAD;
private static final VarHandle WAITSTATUS;
static {
    try {
        MethodHandles.Lookup l = MethodHandles.lookup();
        NEXT = l.findVarHandle(Node.class, "next", Node.class);
        PREV = l.findVarHandle(Node.class, "prev", Node.class);
        THREAD = l.findVarHandle(Node.class, "thread", Thread.class);
        WAITSTATUS = l.findVarHandle(Node.class, "waitStatus", int.class);
    } catch (ReflectiveOperationException e) {
        throw new ExceptionInInitializerError(e);
    }
}

这里用findVarHandle()方法创建一个VarHandle对象，用于操作Node上的next、prev、thread及waitStatus属性。VarHandle是Java9引入的一个工具，其提供了更细粒度的内存屏障，保证共享变量读写可见性、有序性、原子性。提供了更好的安全性和可移植性，替代Unsafe的部分功能。其常见方法如下图所示【注意关于VarHandle的描述，可参见参见《VarHandle：Java9中保证变量读写可见性、有序性、原子性利器》这篇博客，其链接地址为：https://blog.51cto.com/u_13540373/6898592】：