InnerClassLambdaMetafactory 内部类Lambda元工厂
类介绍
InnerClassLambdaMetafactory
是 Java 中用于生成 lambda 表达式实现类的一个关键类。它的主要功能是在运行时动态生成一个内部类来实现函数式接口。下面是对这个类的一些关键点的解释:
-
作用:
- 动态生成实现函数式接口的内部类
- 处理 lambda 表达式的序列化(如果需要)
- 创建桥接方法(如果需要)
-
主要字段:
implMethodClassName
:实现方法的类名implMethodName
:实现方法的名称implMethodDesc
:实现方法的描述符constructorType
:生成的类的构造函数类型lambdaClassName
:生成的 lambda 类的名称
-
核心方法:
- 构造函数:初始化各种必要的字段和参数
spinInnerClass()
:生成内部类的字节码generateConstructor()
:为生成的类创建构造函数generateMethod()
:生成实现函数式接口方法的代码
-
工作流程:
- 接收 lambda 表达式的相关信息(方法引用、捕获的变量等)
- 使用 ASM 库动态生成实现函数式接口的内部类
- 处理序列化和桥接方法(如果需要)
- 返回一个
CallSite
,用于后续的方法调用
-
优势:
- 运行时动态生成代码,避免编译时生成大量内部类
- 可以处理复杂的 lambda 表达式,包括捕获变量和方法引用
- 支持 lambda 表达式的序列化
这个类是 Java 8 引入 lambda 表达式后,在 JVM 层面实现 lambda 的核心机制之一,它使得 Java 能够高效地支持函数式编程范式。
源码
/*
* Copyright (c) 2012, 2013, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
* ORACLE PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*/
package java.lang.invoke;
import jdk.internal.org.objectweb.asm.*;
import sun.invoke.util.BytecodeDescriptor;
import sun.misc.Unsafe;
import sun.security.action.GetPropertyAction;
import java.io.FilePermission;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.security.AccessController;
import java.security.PrivilegedAction;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.PropertyPermission;
import java.util.Set;
import static jdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes.*;
/**
* Lambda metafactory implementation which dynamically creates an
* inner-class-like class per lambda callsite.
*
* @see LambdaMetafactory
*/
/* package */ final class InnerClassLambdaMetafactory extends AbstractValidatingLambdaMetafactory {
private static final Unsafe UNSAFE = Unsafe.getUnsafe();
private static final int CLASSFILE_VERSION = 52;
private static final String METHOD_DESCRIPTOR_VOID = Type.getMethodDescriptor(Type.VOID_TYPE);
private static final String JAVA_LANG_OBJECT = "java/lang/Object";
private static final String NAME_CTOR = "<init>";
private static final String NAME_FACTORY = "get$Lambda";
//Serialization support
private static final String NAME_SERIALIZED_LAMBDA = "java/lang/invoke/SerializedLambda";
private static final String NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION = "java/io/NotSerializableException";
private static final String DESCR_METHOD_WRITE_REPLACE = "()Ljava/lang/Object;";
private static final String DESCR_METHOD_WRITE_OBJECT = "(Ljava/io/ObjectOutputStream;)V";
private static final String DESCR_METHOD_READ_OBJECT = "(Ljava/io/ObjectInputStream;)V";
private static final String NAME_METHOD_WRITE_REPLACE = "writeReplace";
private static final String NAME_METHOD_READ_OBJECT = "readObject";
private static final String NAME_METHOD_WRITE_OBJECT = "writeObject";
private static final String DESCR_CTOR_SERIALIZED_LAMBDA
= MethodType.methodType(void.class,
Class.class,
String.class, String.class, String.class,
int.class, String.class, String.class, String.class,
String.class,
Object[].class).toMethodDescriptorString();
private static final String DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION
= MethodType.methodType(void.class, String.class).toMethodDescriptorString();
private static final String[] SER_HOSTILE_EXCEPTIONS = new String[] {NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION};
private static final String[] EMPTY_STRING_ARRAY = new String[0];
// Used to ensure that each spun class name is unique
private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
// For dumping generated classes to disk, for debugging purposes
private static final ProxyClassesDumper dumper;
static {
final String key = "jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses";
String path = AccessController.doPrivileged(
new GetPropertyAction(key), null,
new PropertyPermission(key , "read"));
dumper = (null == path) ? null : ProxyClassesDumper.getInstance(path);
}
// See context values in AbstractValidatingLambdaMetafactory
private final String implMethodClassName; // Name of type containing implementation "CC"
private final String implMethodName; // Name of implementation method "impl"
private final String implMethodDesc; // Type descriptor for implementation methods "(I)Ljava/lang/String;"
private final Class<?> implMethodReturnClass; // class for implementaion method return type "Ljava/lang/String;"
private final MethodType constructorType; // Generated class constructor type "(CC)void"
private final ClassWriter cw; // ASM class writer
private final String[] argNames; // Generated names for the constructor arguments
private final String[] argDescs; // Type descriptors for the constructor arguments
private final String lambdaClassName; // Generated name for the generated class "X$$Lambda$1"
/**
* General meta-factory constructor, supporting both standard cases and
* allowing for uncommon options such as serialization or bridging.
*
* @param caller Stacked automatically by VM; represents a lookup context
* with the accessibility privileges of the caller.
* @param invokedType Stacked automatically by VM; the signature of the
* invoked method, which includes the expected static
* type of the returned lambda object, and the static
* types of the captured arguments for the lambda. In
* the event that the implementation method is an
* instance method, the first argument in the invocation
* signature will correspond to the receiver.
* @param samMethodName Name of the method in the functional interface to
* which the lambda or method reference is being
* converted, represented as a String.
* @param samMethodType Type of the method in the functional interface to
* which the lambda or method reference is being
* converted, represented as a MethodType.
* @param implMethod The implementation method which should be called (with
* suitable adaptation of argument types, return types,
* and adjustment for captured arguments) when methods of
* the resulting functional interface instance are invoked.
* @param instantiatedMethodType The signature of the primary functional
* interface method after type variables are
* substituted with their instantiation from
* the capture site
* @param isSerializable Should the lambda be made serializable? If set,
* either the target type or one of the additional SAM
* types must extend {@code Serializable}.
* @param markerInterfaces Additional interfaces which the lambda object
* should implement.
* @param additionalBridges Method types for additional signatures to be
* bridged to the implementation method
* @throws LambdaConversionException If any of the meta-factory protocol
* invariants are violated
*/
public InnerClassLambdaMetafactory(MethodHandles.Lookup caller,
MethodType invokedType,
String samMethodName,
MethodType samMethodType,
MethodHandle implMethod,
MethodType instantiatedMethodType,
boolean isSerializable,
Class<?>[] markerInterfaces,
MethodType[] additionalBridges)
throws LambdaConversionException {
super(caller, invokedType, samMethodName, samMethodType,
implMethod, instantiatedMethodType,
isSerializable, markerInterfaces, additionalBridges);
implMethodClassName = implDefiningClass.getName().replace('.', '/');
implMethodName = implInfo.getName();
implMethodDesc = implMethodType.toMethodDescriptorString();
implMethodReturnClass = (implKind == MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial)
? implDefiningClass
: implMethodType.returnType();
constructorType = invokedType.changeReturnType(Void.TYPE);
lambdaClassName = targetClass.getName().replace('.', '/') + "$$Lambda$" + counter.incrementAndGet();
cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
int parameterCount = invokedType.parameterCount();
if (parameterCount > 0) {
argNames = new String[parameterCount];
argDescs = new String[parameterCount];
for (int i = 0; i < parameterCount; i++) {
argNames[i] = "arg$" + (i + 1);
argDescs[i] = BytecodeDescriptor.unparse(invokedType.parameterType(i));
}
} else {
argNames = argDescs = EMPTY_STRING_ARRAY;
}
}
/**
* Build the CallSite. Generate a class file which implements the functional
* interface, define the class, if there are no parameters create an instance
* of the class which the CallSite will return, otherwise, generate handles
* which will call the class' constructor.
*
* @return a CallSite, which, when invoked, will return an instance of the
* functional interface
* @throws ReflectiveOperationException
* @throws LambdaConversionException If properly formed functional interface
* is not found
*/
@Override
CallSite buildCallSite() throws LambdaConversionException {
final Class<?> innerClass = spinInnerClass();
if (invokedType.parameterCount() == 0) {
final Constructor<?>[] ctrs = AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedAction<Constructor<?>[]>() {
@Override
public Constructor<?>[] run() {
Constructor<?>[] ctrs = innerClass.getDeclaredConstructors();
if (ctrs.length == 1) {
// The lambda implementing inner class constructor is private, set
// it accessible (by us) before creating the constant sole instance
ctrs[0].setAccessible(true);
}
return ctrs;
}
});
if (ctrs.length != 1) {
throw new LambdaConversionException("Expected one lambda constructor for "
+ innerClass.getCanonicalName() + ", got " + ctrs.length);
}
try {
Object inst = ctrs[0].newInstance();
return new ConstantCallSite(MethodHandles.constant(samBase, inst));
}
catch (ReflectiveOperationException e) {
throw new LambdaConversionException("Exception instantiating lambda object", e);
}
} else {
try {
UNSAFE.ensureClassInitialized(innerClass);
return new ConstantCallSite(
MethodHandles.Lookup.IMPL_LOOKUP
.findStatic(innerClass, NAME_FACTORY, invokedType));
}
catch (ReflectiveOperationException e) {
throw new LambdaConversionException("Exception finding constructor", e);
}
}
}
/**
* Generate a class file which implements the functional
* interface, define and return the class.
*
* @implNote The class that is generated does not include signature
* information for exceptions that may be present on the SAM method.
* This is to reduce classfile size, and is harmless as checked exceptions
* are erased anyway, no one will ever compile against this classfile,
* and we make no guarantees about the reflective properties of lambda
* objects.
*
* @return a Class which implements the functional interface
* @throws LambdaConversionException If properly formed functional interface
* is not found
*/
private Class<?> spinInnerClass() throws LambdaConversionException {
String[] interfaces;
String samIntf = samBase.getName().replace('.', '/');
boolean accidentallySerializable = !isSerializable && Serializable.class.isAssignableFrom(samBase);
if (markerInterfaces.length == 0) {
interfaces = new String[]{samIntf};
} else {
// Assure no duplicate interfaces (ClassFormatError)
Set<String> itfs = new LinkedHashSet<>(markerInterfaces.length + 1);
itfs.add(samIntf);
for (Class<?> markerInterface : markerInterfaces) {
itfs.add(markerInterface.getName().replace('.', '/'));
accidentallySerializable |= !isSerializable && Serializable.class.isAssignableFrom(markerInterface);
}
interfaces = itfs.toArray(new String[itfs.size()]);
}
cw.visit(CLASSFILE_VERSION, ACC_SUPER + ACC_FINAL + ACC_SYNTHETIC,
lambdaClassName, null,
JAVA_LANG_OBJECT, interfaces);
// Generate final fields to be filled in by constructor
for (int i = 0; i < argDescs.length; i++) {
FieldVisitor fv = cw.visitField(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
argNames[i],
argDescs[i],
null, null);
fv.visitEnd();
}
generateConstructor();
if (invokedType.parameterCount() != 0) {
generateFactory();
}
// Forward the SAM method
MethodVisitor mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, samMethodName,
samMethodType.toMethodDescriptorString(), null, null);
mv.visitAnnotation("Ljava/lang/invoke/LambdaForm$Hidden;", true);
new ForwardingMethodGenerator(mv).generate(samMethodType);
// Forward the bridges
if (additionalBridges != null) {
for (MethodType mt : additionalBridges) {
mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC|ACC_BRIDGE, samMethodName,
mt.toMethodDescriptorString(), null, null);
mv.visitAnnotation("Ljava/lang/invoke/LambdaForm$Hidden;", true);
new ForwardingMethodGenerator(mv).generate(mt);
}
}
if (isSerializable)
generateSerializationFriendlyMethods();
else if (accidentallySerializable)
generateSerializationHostileMethods();
cw.visitEnd();
// Define the generated class in this VM.
final byte[] classBytes = cw.toByteArray();
// If requested, dump out to a file for debugging purposes
if (dumper != null) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
@Override
public Void run() {
dumper.dumpClass(lambdaClassName, classBytes);
return null;
}
}, null,
new FilePermission("<<ALL FILES>>", "read, write"),
// createDirectories may need it
new PropertyPermission("user.dir", "read"));
}
return UNSAFE.defineAnonymousClass(targetClass, classBytes, null);
}
/**
* Generate the factory method for the class
*/
private void generateFactory() {
MethodVisitor m = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE | ACC_STATIC, NAME_FACTORY, invokedType.toMethodDescriptorString(), null, null);
m.visitCode();
m.visitTypeInsn(NEW, lambdaClassName);
m.visitInsn(Opcodes.DUP);
int parameterCount = invokedType.parameterCount();
for (int typeIndex = 0, varIndex = 0; typeIndex < parameterCount; typeIndex++) {
Class<?> argType = invokedType.parameterType(typeIndex);
m.visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), varIndex);
varIndex += getParameterSize(argType);
}
m.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, lambdaClassName, NAME_CTOR, constructorType.toMethodDescriptorString(), false);
m.visitInsn(ARETURN);
m.visitMaxs(-1, -1);
m.visitEnd();
}
/**
* Generate the constructor for the class
*/
private void generateConstructor() {
// Generate constructor
MethodVisitor ctor = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE, NAME_CTOR,
constructorType.toMethodDescriptorString(), null, null);
ctor.visitCode();
ctor.visitVarInsn(ALOAD, 0);
ctor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, JAVA_LANG_OBJECT, NAME_CTOR,
METHOD_DESCRIPTOR_VOID, false);
int parameterCount = invokedType.parameterCount();
for (int i = 0, lvIndex = 0; i < parameterCount; i++) {
ctor.visitVarInsn(ALOAD, 0);
Class<?> argType = invokedType.parameterType(i);
ctor.visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), lvIndex + 1);
lvIndex += getParameterSize(argType);
ctor.visitFieldInsn(PUTFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]);
}
ctor.visitInsn(RETURN);
// Maxs computed by ClassWriter.COMPUTE_MAXS, these arguments ignored
ctor.visitMaxs(-1, -1);
ctor.visitEnd();
}
/**
* Generate a writeReplace method that supports serialization
*/
private void generateSerializationFriendlyMethods() {
TypeConvertingMethodAdapter mv
= new TypeConvertingMethodAdapter(
cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_WRITE_REPLACE, DESCR_METHOD_WRITE_REPLACE,
null, null));
mv.visitCode();
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_SERIALIZED_LAMBDA);
mv.visitInsn(DUP);
mv.visitLdcInsn(Type.getType(targetClass));
mv.visitLdcInsn(invokedType.returnType().getName().replace('.', '/'));
mv.visitLdcInsn(samMethodName);
mv.visitLdcInsn(samMethodType.toMethodDescriptorString());
mv.visitLdcInsn(implInfo.getReferenceKind());
mv.visitLdcInsn(implInfo.getDeclaringClass().getName().replace('.', '/'));
mv.visitLdcInsn(implInfo.getName());
mv.visitLdcInsn(implInfo.getMethodType().toMethodDescriptorString());
mv.visitLdcInsn(instantiatedMethodType.toMethodDescriptorString());
mv.iconst(argDescs.length);
mv.visitTypeInsn(ANEWARRAY, JAVA_LANG_OBJECT);
for (int i = 0; i < argDescs.length; i++) {
mv.visitInsn(DUP);
mv.iconst(i);
mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
mv.visitFieldInsn(GETFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]);
mv.boxIfTypePrimitive(Type.getType(argDescs[i]));
mv.visitInsn(AASTORE);
}
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_SERIALIZED_LAMBDA, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_SERIALIZED_LAMBDA, false);
mv.visitInsn(ARETURN);
// Maxs computed by ClassWriter.COMPUTE_MAXS, these arguments ignored
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
}
/**
* Generate a readObject/writeObject method that is hostile to serialization
*/
private void generateSerializationHostileMethods() {
MethodVisitor mv = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_WRITE_OBJECT, DESCR_METHOD_WRITE_OBJECT,
null, SER_HOSTILE_EXCEPTIONS);
mv.visitCode();
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION);
mv.visitInsn(DUP);
mv.visitLdcInsn("Non-serializable lambda");
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, false);
mv.visitInsn(ATHROW);
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
mv = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_READ_OBJECT, DESCR_METHOD_READ_OBJECT,
null, SER_HOSTILE_EXCEPTIONS);
mv.visitCode();
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION);
mv.visitInsn(DUP);
mv.visitLdcInsn("Non-serializable lambda");
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, false);
mv.visitInsn(ATHROW);
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
}
/**
* This class generates a method body which calls the lambda implementation
* method, converting arguments, as needed.
*/
private class ForwardingMethodGenerator extends TypeConvertingMethodAdapter {
ForwardingMethodGenerator(MethodVisitor mv) {
super(mv);
}
void generate(MethodType methodType) {
visitCode();
if (implKind == MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial) {
visitTypeInsn(NEW, implMethodClassName);
visitInsn(DUP);
}
for (int i = 0; i < argNames.length; i++) {
visitVarInsn(ALOAD, 0);
visitFieldInsn(GETFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]);
}
convertArgumentTypes(methodType);
// Invoke the method we want to forward to
visitMethodInsn(invocationOpcode(), implMethodClassName,
implMethodName, implMethodDesc,
implDefiningClass.isInterface());
// Convert the return value (if any) and return it
// Note: if adapting from non-void to void, the 'return'
// instruction will pop the unneeded result
Class<?> samReturnClass = methodType.returnType();
convertType(implMethodReturnClass, samReturnClass, samReturnClass);
visitInsn(getReturnOpcode(samReturnClass));
// Maxs computed by ClassWriter.COMPUTE_MAXS,these arguments ignored
visitMaxs(-1, -1);
visitEnd();
}
private void convertArgumentTypes(MethodType samType) {
int lvIndex = 0;
boolean samIncludesReceiver = implIsInstanceMethod &&
invokedType.parameterCount() == 0;
int samReceiverLength = samIncludesReceiver ? 1 : 0;
if (samIncludesReceiver) {
// push receiver
Class<?> rcvrType = samType.parameterType(0);
visitVarInsn(getLoadOpcode(rcvrType), lvIndex + 1);
lvIndex += getParameterSize(rcvrType);
convertType(rcvrType, implDefiningClass, instantiatedMethodType.parameterType(0));
}
int samParametersLength = samType.parameterCount();
int argOffset = implMethodType.parameterCount() - samParametersLength;
for (int i = samReceiverLength; i < samParametersLength; i++) {
Class<?> argType = samType.parameterType(i);
visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), lvIndex + 1);
lvIndex += getParameterSize(argType);
convertType(argType, implMethodType.parameterType(argOffset + i), instantiatedMethodType.parameterType(i));
}
}
private int invocationOpcode() throws InternalError {
switch (implKind) {
case MethodHandleInfo.REF_invokeStatic:
return INVOKESTATIC;
case MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial:
return INVOKESPECIAL;
case MethodHandleInfo.REF_invokeVirtual:
return INVOKEVIRTUAL;
case MethodHandleInfo.REF_invokeInterface:
return INVOKEINTERFACE;
case MethodHandleInfo.REF_invokeSpecial:
return INVOKESPECIAL;
default:
throw new InternalError("Unexpected invocation kind: " + implKind);
}
}
}
static int getParameterSize(Class<?> c) {
if (c == Void.TYPE) {
return 0;
} else if (c == Long.TYPE || c == Double.TYPE) {
return 2;
}
return 1;
}
static int getLoadOpcode(Class<?> c) {
if(c == Void.TYPE) {
throw new InternalError("Unexpected void type of load opcode");
}
return ILOAD + getOpcodeOffset(c);
}
static int getReturnOpcode(Class<?> c) {
if(c == Void.TYPE) {
return RETURN;
}
return IRETURN + getOpcodeOffset(c);
}
private static int getOpcodeOffset(Class<?> c) {
if (c.isPrimitive()) {
if (c == Long.TYPE) {
return 1;
} else if (c == Float.TYPE) {
return 2;
} else if (c == Double.TYPE) {
return 3;
}
return 0;
} else {
return 4;
}
}
}
源码解释
package java.lang.invoke;
import jdk.internal.org.objectweb.asm.*;
import sun.invoke.util.BytecodeDescriptor;
import sun.misc.Unsafe;
import sun.security.action.GetPropertyAction;
import java.io.FilePermission;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.security.AccessController;
import java.security.PrivilegedAction;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.PropertyPermission;
import java.util.Set;
import static jdk.internal.org.objectweb.asm.Opcodes.*;
/**
* Lambda元工厂实现,它为每个Lambda调用站点动态创建一个内部类。
*
* @see LambdaMetafactory
* /* package */ 表示这个类是包级私有的,只能在同一个包内部被访问。
* final 关键字表示这个类不能被继承。
*/
/* package */ final class InnerClassLambdaMetafactory extends AbstractValidatingLambdaMetafactory {
// 获取Unsafe实例,用于低级操作,如直接内存访问
private static final Unsafe UNSAFE = Unsafe.getUnsafe();
// 类文件版本号,Java 8对应52
private static final int CLASSFILE_VERSION = 52;
// 表示void类型的方法描述符
private static final String METHOD_DESCRIPTOR_VOID = Type.getMethodDescriptor(Type.VOID_TYPE);
// Java中Object类的内部名称
private static final String JAVA_LANG_OBJECT = "java/lang/Object";
// 构造函数的特殊名称
private static final String NAME_CTOR = "<init>";
// 工厂方法的名称
private static final String NAME_FACTORY = "get$Lambda";
// 序列化支持相关常量
private static final String NAME_SERIALIZED_LAMBDA = "java/lang/invoke/SerializedLambda";
private static final String NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION = "java/io/NotSerializableException";
private static final String DESCR_METHOD_WRITE_REPLACE = "()Ljava/lang/Object;";
private static final String DESCR_METHOD_WRITE_OBJECT = "(Ljava/io/ObjectOutputStream;)V";
private static final String DESCR_METHOD_READ_OBJECT = "(Ljava/io/ObjectInputStream;)V";
private static final String NAME_METHOD_WRITE_REPLACE = "writeReplace";
private static final String NAME_METHOD_READ_OBJECT = "readObject";
private static final String NAME_METHOD_WRITE_OBJECT = "writeObject";
// SerializedLambda构造函数的描述符
private static final String DESCR_CTOR_SERIALIZED_LAMBDA
= MethodType.methodType(void.class,
Class.class,
String.class, String.class, String.class,
int.class, String.class, String.class, String.class,
String.class,
Object[].class).toMethodDescriptorString();
// NotSerializableException构造函数的描述符
private static final String DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION
= MethodType.methodType(void.class, String.class).toMethodDescriptorString();
// 不支持序列化的异常列表
private static final String[] SER_HOSTILE_EXCEPTIONS = new String[] {NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION};
// 空字符串数组常量
private static final String[] EMPTY_STRING_ARRAY = new String[0];
// 用于确保每个生成的类名是唯一的计数器
private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
// 用于调试目的,将生成的类转储到磁盘
private static final ProxyClassesDumper dumper;
// 静态初始化块,用于初始化dumper
static {
/**
* 获取并设置代理类转储功能
*/
// 定义系统属性的键名,用于控制是否转储内部lambda代理类
final String key = "jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses";
// 使用AccessController执行特权操作,获取系统属性值
String path = AccessController.doPrivileged(
new GetPropertyAction(key), // 创建获取属性的动作
null, // 不指定AccessControlContext
new PropertyPermission(key , "read") // 指定所需的权限
);
// 根据获取的路径创建ProxyClassesDumper实例
// 如果路径为null,则不启用转储功能
dumper = (null == path) ? null : ProxyClassesDumper.getInstance(path);
}
// 实现方法所在类的名称
private final String implMethodClassName;
// 实现方法的名称
private final String implMethodName;
// 实现方法的描述符
private final String implMethodDesc;
// 实现方法返回类型的类
private final Class<?> implMethodReturnClass;
// 生成的类构造函数的类型
private final MethodType constructorType;
// ASM类写入器
private final ClassWriter cw;
// 构造函数参数的生成名称
private final String[] argNames;
// 构造函数参数的类型描述符
private final String[] argDescs;
// 生成的类的名称
private final String lambdaClassName;
/**
* 构造函数:创建一个内部类Lambda元工厂的实例。
* 该构造函数用于支持标准情况以及允许序列化或桥接等不常见选项。
*
* @param caller 由VM自动堆叠;代表具有调用者访问权限的查找上下文。
* @param invokedType 由VM自动堆叠;被调用方法的签名,包括返回的lambda对象的预期静态类型,
* 以及lambda捕获参数的静态类型。如果实现方法是实例方法,调用签名的第一个参数将对应于接收者。
* @param samMethodName 转换为lambda或方法引用的函数接口中的方法名称,表示为String。
* @param samMethodType 转换为lambda或方法引用的函数接口中的方法类型,表示为MethodType。
* @param implMethod 应当被调用的实现方法(适当调整参数类型、返回类型和捕获参数后),当调用结果函数接口实例的方法时。
* @param instantiatedMethodType 在从捕获站点实例化类型变量后,主要函数接口方法的签名。
* @param isSerializable lambda是否应该是可序列化的?如果设置,目标类型或一个附加的SAM类型必须扩展{@code Serializable}。
* @param markerInterfaces lambda对象应该实现的附加接口。
* @param additionalBridges 额外的签名,这些签名将被桥接到实现方法。
* @throws LambdaConversionException 如果违反了元工厂协议的任何不变量。
*/
public InnerClassLambdaMetafactory(MethodHandles.Lookup caller,
MethodType invokedType,
String samMethodName,
MethodType samMethodType,
MethodHandle implMethod,
MethodType instantiatedMethodType,
boolean isSerializable,
Class<?>[] markerInterfaces,
MethodType[] additionalBridges)
throws LambdaConversionException {
// 调用父类构造函数,初始化基本参数
super(caller, invokedType, samMethodName, samMethodType,
implMethod, instantiatedMethodType,
isSerializable, markerInterfaces, additionalBridges);
// 初始化实现方法的类名,将'.'替换为'/'
implMethodClassName = implDefiningClass.getName().replace('.', '/');
// 初始化实现方法的名称
implMethodName = implInfo.getName();
// 初始化实现方法的描述符
implMethodDesc = implMethodType.toMethodDescriptorString();
// 初始化实现方法返回类型的类
implMethodReturnClass = (implKind == MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial)
? implDefiningClass
: implMethodType.returnType();
// 初始化生成类构造函数的类型
constructorType = invokedType.changeReturnType(Void.TYPE);
// 生成并初始化lambda类的名称
lambdaClassName = targetClass.getName().replace('.', '/') + "$$Lambda$" + counter.incrementAndGet();
// 【重要⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️】初始化ASM类写入器
cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
// 初始化构造函数参数名称和描述符数组
int parameterCount = invokedType.parameterCount();
if (parameterCount > 0) {
// 初始化参数名和参数描述数组,大小为方法参数的数量
argNames = new String[parameterCount];
argDescs = new String[parameterCount];
// 遍历所有参数,生成参数名和参数描述
for (int i = 0; i < parameterCount; i++) {
// 为每个参数生成一个唯一的名称,格式为"arg$序号"
argNames[i] = "arg$" + (i + 1);
// 使用BytecodeDescriptor工具类将参数类型转换为字符串描述形式
argDescs[i] = BytecodeDescriptor.unparse(invokedType.parameterType(i));
}
} else {
// 当调用类型参数计数为0时,初始化参数名和参数描述数组为空字符串数组
argNames = argDescs = EMPTY_STRING_ARRAY;
}
}
/**
* 构建CallSite。生成实现功能接口的类文件,定义类,如果没有参数则创建类的实例,
* 该实例将由CallSite返回,否则,生成的句柄将调用类的构造函数。
*
* @return CallSite,调用时,将返回一个功能接口的实例
* @throws ReflectiveOperationException 反射操作异常
* @throws LambdaConversionException 如果没有找到正确形式的功能接口
*/
@Override
CallSite buildCallSite() throws LambdaConversionException {
// 生成实现了函数接口的内部类
final Class<?> innerClass = spinInnerClass();
// 如果调用类型没有参数,即无需捕获的变量
if (invokedType.parameterCount() == 0) {
// 通过反射获取一个内部类的所有构造函数,并在只有一个构造函数的情况下,将这个唯一的构造函数设置为可访问的。
final Constructor<?>[] ctrs = AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedAction<Constructor<?>[]>() {
@Override
public Constructor<?>[] run() {
// 返回了innerClass(内部类)的所有构造函数,包括私有的。
Constructor<?>[] ctrs = innerClass.getDeclaredConstructors();
if (ctrs.length == 1) {
// 如果只有一个构造函数,设置为可访问
ctrs[0].setAccessible(true);
}
return ctrs;
}
});
// 确保只有一个构造函数
if (ctrs.length != 1) {
throw new LambdaConversionException("Expected one lambda constructor for "
+ innerClass.getCanonicalName() + ", got " + ctrs.length);
}
try {
// 通过构造函数实例化对象
Object inst = ctrs[0].newInstance();
// 创建并返回一个持有lambda对象的ConstantCallSite
return new ConstantCallSite(MethodHandles.constant(samBase, inst));
}
catch (ReflectiveOperationException e) {
throw new LambdaConversionException("Exception instantiating lambda object", e);
}
} else {
// 如果有参数,需要通过静态方法来创建CallSite
try {
// 确保类已经被完全初始化
UNSAFE.ensureClassInitialized(innerClass);
// 查找静态方法并创建CallSite
return new ConstantCallSite(
MethodHandles.Lookup.IMPL_LOOKUP
.findStatic(innerClass, NAME_FACTORY, invokedType));
}
catch (ReflectiveOperationException e) {
throw new LambdaConversionException("Exception finding constructor", e);
}
}
}
/**
* 生成并返回一个实现了功能接口的类文件。
*
* @implNote 生成的类文件不包含SAM方法可能存在的异常签名信息,
* 旨在减少类文件大小。这是无害的,因为已检查的异常会被擦除,
* 没有人会针对这个类文件进行编译,我们不保证lambda对象的反射属性。
*
* @return 实现了功能接口的类
* @throws LambdaConversionException 如果没有找到正确形式的功能接口
*/
private Class<?> spinInnerClass() throws LambdaConversionException {
// 构建一个字符串数组 interfaces,该数组包含了要实现的接口的内部名称(即将.替换为/的全限定类名),同时确保没有重复的接口,并检查是否意外地实现了 Serializable 接口。
String[] interfaces;
// 获取函数式接口的内部名称,将.替换为/。
String samIntf = samBase.getName().replace('.', '/');
// 检查基础函数式接口是否意外实现了 Serializable 接口。
boolean accidentallySerializable = !isSerializable && Serializable.class.isAssignableFrom(samBase);
// 如果没有额外的标记接口,直接使用函数式接口的内部名称作为 interfaces 的唯一元素。
if (markerInterfaces.length == 0) {
interfaces = new String[]{samIntf};
} else {
// 如果 markerInterfaces 非空,确保没有重复的接口(ClassFormatError),使用 LinkedHashSet 来存储接口名称,确保不会有重复。
Set<String> itfs = new LinkedHashSet<>(markerInterfaces.length + 1);
// 将函数式接口的内部名称添加到集合中
itfs.add(samIntf);
// 遍历额外的标记接口,将它们的内部名称添加到集合中,并检查是否意外实现了 Serializable 接口。
for (Class<?> markerInterface : markerInterfaces) {
itfs.add(markerInterface.getName().replace('.', '/'));
accidentallySerializable |= !isSerializable && Serializable.class.isAssignableFrom(markerInterface);
}
// 将接口名称集合转换为字符串数组。
interfaces = itfs.toArray(new String[itfs.size()]);
}
/**
cw 是 ClassWriter 的实例,它是 ASM(一个通用的 Java 字节码操作和分析框架)库中的一个类。ClassWriter 用于动态生成类或接口的二进制字节码。在上下文中,cw 被用来构建和定义一个新的类,这个类是在运行时动态生成的,用于实现特定的功能接口,通常是为了支持 Java 中的 lambda 表达式。
通过调用 ClassWriter 的方法,如 visit、visitMethod 和 visitField,可以分别定义类的基本信息、方法和字段。最终,通过调用 cw.toByteArray() 方法,可以获取到这个动态生成的类的字节码数组,这个数组可以被加载到 JVM 中,从而创建出一个新的类实例。
*/
// 定义了一个类,这个类是final和synthetic的,继承自Object类,并实现了interfaces数组中指定的接口。lambdaClassName是这个类的名称。
// 其中:
// ACC_FINAL 表示这个类是final的
// ACC_SYNTHETIC 表示这个类是synthetic的,synthetic标记表明这个类是由编译器自动生成的,而非直接来自源代码。
// lambdaClassName 是动态生成的类名
cw.visit(CLASSFILE_VERSION, ACC_SUPER + ACC_FINAL + ACC_SYNTHETIC,
lambdaClassName, null,
JAVA_LANG_OBJECT, interfaces);
// 生成构造函数中要填充的最终字段
for (int i = 0; i < argDescs.length; i++) {
// 生成一个private final字段来存储这些参数的值。
FieldVisitor fv = cw.visitField(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
argNames[i],
argDescs[i],
null, null);
/**
这行代码的作用是结束一个字段的访问。在ASM中,每当开始定义一个新的字段时,都会通过调用visitField方法返回一个FieldVisitor对象,通过这个对象可以定义字段的属性。当字段的定义结束时,需要调用visitEnd方法来标志这个过程的结束。
*/
fv.visitEnd();
}
// 生成构造函数
generateConstructor();
// 判断是检查invokedType(lambda表达式的目标类型)是否有参数。
if (invokedType.parameterCount() != 0) {
// 这个方法的作用是生成工厂方法。工厂方法是一个特殊的方法,用于动态生成并返回实现了函数式接口的类的实例。这个过程通常涉及到字节码的生成和类的加载。
generateFactory();
}
/**
这行代码通过调用 ClassWriter 的 visitMethod 方法创建了一个新的方法。这个方法的访问级别是 public,方法名是 samMethodName,这是一个从外部传入的参数,表示要实现的SAM接口中的方法名。samMethodType.toMethodDescriptorString() 将方法的签名转换为字符串形式,用于定义方法的参数类型和返回类型。最后两个 null 参数分别表示这个方法的签名和异常,这里不使用这些高级特性,所以传入 null。
*/
MethodVisitor mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, samMethodName,
samMethodType.toMethodDescriptorString(), null, null);
// 这行代码给刚才创建的方法添加了一个注解 LambdaForm$Hidden。这个注解是内部使用的,用于标记这个方法不应该被外部调用或者看到。true 参数表示这个注解是在运行时可见的。
mv.visitAnnotation("Ljava/lang/invoke/LambdaForm$Hidden;", true);
// 这行代码实际上是生成方法体的关键步骤。它创建了一个 ForwardingMethodGenerator 对象,这个对象负责生成方法体的字节码。generate 方法接受一个 MethodType 对象 samMethodType 作为参数,这个对象描述了SAM接口方法的参数类型和返回类型。generate 方法根据这个信息,动态生成字节码,这些字节码实现了将调用转发到实际的目标方法上。
new ForwardingMethodGenerator(mv).generate(samMethodType);
/**
这段代码的主要作用是为了生成桥接方法(Bridge Methods),这些方法用于处理泛型擦除后的类型不匹配问题。在Java中,泛型信息在编译时会被擦除,而桥接方法则用于在运行时保持类型的正确性。这段代码是在动态生成的类中添加这些桥接方法的过程。
*/
// additionalBridges 是一个包含了需要生成桥接方法的 MethodType 对象的数组。
if (additionalBridges != null) {
for (MethodType mt : additionalBridges) {
// 为每个桥接方法类型生成方法:通过调用 cw.visitMethod 方法生成桥接方法。这里的 cw 是一个 ClassWriter 对象,用于动态生成类的字节码。ACC_PUBLIC|ACC_BRIDGE 是方法的访问标志,表示这是一个公开的桥接方法。samMethodName 是要实现的函数式接口的方法名,mt.toMethodDescriptorString() 将方法类型转换为方法描述符字符串,用于指定方法的签名。
mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC|ACC_BRIDGE, samMethodName,
mt.toMethodDescriptorString(), null, null);
// 添加方法注解:通过调用 mv.visitAnnotation 方法为生成的桥接方法添加注解。这里的注解是 "Ljava/lang/invoke/LambdaForm$Hidden;",表示这个方法是由lambda表达式生成的,不应该被直接调用。
mv.visitAnnotation("Ljava/lang/invoke/LambdaForm$Hidden;", true);
// 生成方法体:通过创建一个新的 ForwardingMethodGenerator 对象并调用其 generate 方法来生成桥接方法的方法体。这个方法体基本上是将调用转发到实际的实现方法上。
new ForwardingMethodGenerator(mv).generate(mt);
}
}
/**
这段代码的作用是根据是否需要序列化,生成对应的方法。具体来说,如果需要生成的类是可序列化的,则生成序列化友好的方法;如果不是故意的可序列化(即无意中成为可序列化的),则生成序列化敌对的方法。最后,调用 cw.visitEnd() 来完成类的定义。
1.判断是否需要序列化:通过 if (isSerializable) 判断,如果 isSerializable 为 true,则表示需要生成的类是可序列化的,此时会调用 generateSerializationFriendlyMethods() 方法生成序列化友好的方法。
2.判断是否无意中成为可序列化:如果 isSerializable 为 false,则进入 else if (accidentallySerializable) 判断,accidentallySerializable 为 true 表示类无意中成为了可序列化的(例如,通过实现了某个可序列化的接口)。此时会调用 generateSerializationHostileMethods() 方法生成序列化敌对的方法,这可能是为了避免序列化带来的潜在问题或性能影响。
3.完成类的定义:无论是否需要序列化,最后都会执行 cw.visitEnd(),这是ASM库中的方法,用于完成类的定义。这一步是生成类文件的最后一步,标志着类定义的结束。
*/
if (isSerializable)
generateSerializationFriendlyMethods();
else if (accidentallySerializable)
generateSerializationHostileMethods();
cw.visitEnd();
// 这行代码调用 ClassWriter 对象的 toByteArray 方法,将动态生成的类转换为字节码数组。cw 是 ClassWriter 的实例,它负责生成类的字节码。
final byte[] classBytes = cw.toByteArray();
/**
这段代码首先检查 dumper 对象是否为 null。dumper 是一个可能用于将字节码写入文件的工具对象。如果 dumper 不为 null,则执行以下步骤:
1.使用 AccessController.doPrivileged 方法执行一个特权操作。这是因为写入文件可能需要特定的权限,特别是在启用了安全管理器的环境中。
2.在 doPrivileged 方法中,执行一个 PrivilegedAction,其 run 方法调用 dumper.dumpClass 方法,将类名 lambdaClassName 和字节码数组 classBytes 传递给它,以便将字节码写入文件。
3.doPrivileged 方法的第二个参数是 null,表示不使用特定的 AccessControlContext。
4.第三和第四个参数是 FilePermission 和 PropertyPermission 对象,分别授予读写所有文件的权限和读取用户当前目录的权限。这些权限是执行文件写入操作所必需的。
*/
// 转储到文件
if (dumper != null) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
@Override
public Void run() {
dumper.dumpClass(lambdaClassName, classBytes);
return null;
}
}, null,
new FilePermission("<<ALL FILES>>", "read, write"),
// 创建目录可能需要它
new PropertyPermission("user.dir", "read"));
}
/**
1.代码的作用
下面这段代码的作用是在运行时动态定义一个匿名类。UNSAFE.defineAnonymousClass 方法接收三个参数:目标类(targetClass),类的字节码(classBytes),以及与类相关联的常量池补丁(这里传入的是 null)。
2.代码的结构和逻辑
2.1 targetClass:这是一个 Class 对象,表示新定义的匿名类将与之关联的上下文。通常,这个类是匿名类逻辑上的“宿主”类。
2.2 classBytes:这是一个字节数组,包含了新匿名类的字节码。这些字节码通常是通过某种字节码生成库(如ASM)动态生成的。
2.3 null:这个参数是用于类定义时的常量池补丁,这里传入 null 表示不需要进行常量池的补丁。
3.关键代码块或语句的解释
3.1 UNSAFE:这是 sun.misc.Unsafe 类的一个实例。Unsafe 类提供了一组底层、危险的操作,通常不推荐在标准Java代码中使用。但在某些特殊场景下,如动态类生成、低级并发控制等,Unsafe 提供的功能是必需的。
3.2 .defineAnonymousClass(targetClass, classBytes, null):这个方法调用是动态定义匿名类的关键。它将 classBytes 中的字节码转换为一个Java类,并将这个新类与 targetClass 关联起来。由于这个类是匿名的,它没有正式的类名。传入的 null 参数表示在定义类的过程中不需要对常量池进行任何补丁操作。
*/
// 通过 Unsafe 类的 defineAnonymousClass 方法动态定义了一个匿名类,这个类的字节码由 classBytes 提供,而这个匿名类在逻辑上与 targetClass 关联。
return UNSAFE.defineAnonymousClass(targetClass, classBytes, null);
}
/**
* 生成类的工厂方法
*/
private void generateFactory() {
// 开始定义工厂方法,包括访问修饰符、方法名和方法描述符
MethodVisitor m = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE | ACC_STATIC, NAME_FACTORY, invokedType.toMethodDescriptorString(), null, null);
m.visitCode(); // 开始方法的代码部分
m.visitTypeInsn(NEW, lambdaClassName); // 创建新的类实例
m.visitInsn(Opcodes.DUP); // 复制栈顶值,为了后续的构造函数调用
int parameterCount = invokedType.parameterCount(); // 获取参数数量
for (int typeIndex = 0, varIndex = 0; typeIndex < parameterCount; typeIndex++) {
Class<?> argType = invokedType.parameterType(typeIndex); // 获取每个参数的类型
m.visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), varIndex); // 加载参数到栈上
varIndex += getParameterSize(argType); // 更新局部变量表索引
}
// 调用构造函数初始化对象
m.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, lambdaClassName, NAME_CTOR, constructorType.toMethodDescriptorString(), false);
m.visitInsn(ARETURN); // 返回对象引用
m.visitMaxs(-1, -1); // 自动生成局部变量表和操作数栈大小
m.visitEnd(); // 结束方法的访问
}
/**
* 生成类的构造函数
*/
private void generateConstructor() {
// 创建构造方法,访问级别为private
MethodVisitor ctor = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE, NAME_CTOR,
constructorType.toMethodDescriptorString(), null, null);
ctor.visitCode();
// 调用父类(Object类)的构造方法
ctor.visitVarInsn(ALOAD, 0);
ctor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, JAVA_LANG_OBJECT, NAME_CTOR,
METHOD_DESCRIPTOR_VOID, false);
// 遍历所有参数,将它们存储到字段中
int parameterCount = invokedType.parameterCount();
for (int i = 0, lvIndex = 0; i < parameterCount; i++) {
ctor.visitVarInsn(ALOAD, 0); // 加载this
Class<?> argType = invokedType.parameterType(i); // 获取参数类型
ctor.visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), lvIndex + 1); // 加载参数到操作数栈
lvIndex += getParameterSize(argType); // 计算下一个参数的本地变量表索引
// 将参数值存储到字段中
ctor.visitFieldInsn(PUTFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]);
}
ctor.visitInsn(RETURN); // 返回
// 使用ClassWriter.COMPUTE_MAXS计算操作数栈和本地变量表的大小,这里的参数被忽略
ctor.visitMaxs(-1, -1);
ctor.visitEnd();
}
/**
敌对序列化(Serialization Hostile)和友好序列化(Serialization Friendly)是指对象序列化处理方式的不同策略:
> 敌对序列化:
>> 敌对序列化是指对象或类通过某种方式阻止自己被序列化的过程。
>> 在Java中,这通常通过在类中实现writeObject和readObject方法,并在这些方法中抛出NotSerializableException来实现。这样,当尝试序列化或反序列化这样的对象时,会导致异常,阻止序列化过程。
>> 敌对序列化的用途包括增强安全性,防止敏感信息被不当序列化,或者是因为对象的状态不能或不应该被保存和恢复。
> 友好序列化:
>> 友好序列化是指对象或类支持并优化了自己的序列化过程。
>> 在Java中,这可以通过实现java.io.Serializable接口来实现。类可以进一步通过自定义writeObject和readObject方法来控制序列化和反序列化的具体行为,或者通过writeReplace和readResolve方法来控制序列化和反序列化时的替换逻辑。
>> 友好序列化的目的是确保对象的状态可以被安全、有效地保存和恢复,特别是在需要将对象状态持久化或在网络间传输时。
*/
/**
* 生成一个可序列化方法(writeReplace)
*/
private void generateSerializationFriendlyMethods() {
// 创建方法访问器
TypeConvertingMethodAdapter mv
= new TypeConvertingMethodAdapter(
cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_WRITE_REPLACE, DESCR_METHOD_WRITE_REPLACE,
null, null));
mv.visitCode();
// 创建SerializedLambda实例
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_SERIALIZED_LAMBDA);
mv.visitInsn(DUP);
// 以下为调用SerializedLambda构造函数所需的参数
mv.visitLdcInsn(Type.getType(targetClass)); // 目标类
mv.visitLdcInsn(invokedType.returnType().getName().replace('.', '/')); // 返回类型
mv.visitLdcInsn(samMethodName); // SAM方法名
mv.visitLdcInsn(samMethodType.toMethodDescriptorString()); // SAM方法描述符
mv.visitLdcInsn(implInfo.getReferenceKind()); // 实现方法的引用类型
mv.visitLdcInsn(implInfo.getDeclaringClass().getName().replace('.', '/')); // 实现方法所在类
mv.visitLdcInsn(implInfo.getName()); // 实现方法名
mv.visitLdcInsn(implInfo.getMethodType().toMethodDescriptorString()); // 实现方法描述符
mv.visitLdcInsn(instantiatedMethodType.toMethodDescriptorString()); // 实例化方法类型描述符
// 创建参数数组
mv.iconst(argDescs.length);
mv.visitTypeInsn(ANEWARRAY, JAVA_LANG_OBJECT);
for (int i = 0; i < argDescs.length; i++) {
mv.visitInsn(DUP);
mv.iconst(i);
mv.visitVarInsn(ALOAD, 0); // 加载this
mv.visitFieldInsn(GETFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]); // 获取字段值
mv.boxIfTypePrimitive(Type.getType(argDescs[i])); // 如果是基本类型,则装箱
mv.visitInsn(AASTORE); // 存储到数组
}
// 调用SerializedLambda的构造函数
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_SERIALIZED_LAMBDA, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_SERIALIZED_LAMBDA, false);
mv.visitInsn(ARETURN); // 返回SerializedLambda对象
// 设置最大栈大小和局部变量表大小,这里由ClassWriter计算
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
}
/**
* 生成对序列化敌对的readObject/writeObject方法
*/
private void generateSerializationHostileMethods() {
// 创建writeObject方法,抛出NotSerializableException异常,阻止序列化
MethodVisitor mv = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_WRITE_OBJECT, DESCR_METHOD_WRITE_OBJECT,
null, SER_HOSTILE_EXCEPTIONS);
mv.visitCode();
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION); // 实例化NotSerializableException
mv.visitInsn(DUP);
mv.visitLdcInsn("Non-serializable lambda"); // 设置异常信息
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, false); // 调用NotSerializableException的构造函数
mv.visitInsn(ATHROW); // 抛出异常
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
// 创建readObject方法,抛出NotSerializableException异常,阻止反序列化
mv = cw.visitMethod(ACC_PRIVATE + ACC_FINAL,
NAME_METHOD_READ_OBJECT, DESCR_METHOD_READ_OBJECT,
null, SER_HOSTILE_EXCEPTIONS);
mv.visitCode();
mv.visitTypeInsn(NEW, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION); // 实例化NotSerializableException
mv.visitInsn(DUP);
mv.visitLdcInsn("Non-serializable lambda"); // 设置异常信息
mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, NAME_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, NAME_CTOR,
DESCR_CTOR_NOT_SERIALIZABLE_EXCEPTION, false); // 调用NotSerializableException的构造函数
mv.visitInsn(ATHROW); // 抛出异常
mv.visitMaxs(-1, -1);
mv.visitEnd();
}
/**
* 这个类生成的方法体会调用lambda实现方法,必要时转换参数。
*/
private class ForwardingMethodGenerator extends TypeConvertingMethodAdapter {
ForwardingMethodGenerator(MethodVisitor mv) {
super(mv);
}
void generate(MethodType methodType) {
visitCode();
// 如果实现方法是构造函数,需要先创建对象
if (implKind == MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial) {
visitTypeInsn(NEW, implMethodClassName);
visitInsn(DUP);
}
// 加载lambda捕获的参数
for (int i = 0; i < argNames.length; i++) {
visitVarInsn(ALOAD, 0);
visitFieldInsn(GETFIELD, lambdaClassName, argNames[i], argDescs[i]);
}
// 转换参数类型以匹配实现方法的期望类型
convertArgumentTypes(methodType);
// 调用目标方法
visitMethodInsn(invocationOpcode(), implMethodClassName,
implMethodName, implMethodDesc,
implDefiningClass.isInterface());
// 转换返回值类型(如果有)并返回
// 注意:如果从非void转换为void,'return'指令将弹出不需要的结果
Class<?> samReturnClass = methodType.returnType();
convertType(implMethodReturnClass, samReturnClass, samReturnClass);
visitInsn(getReturnOpcode(samReturnClass));
// Maxs由ClassWriter.COMPUTE_MAXS计算,这些参数被忽略
visitMaxs(-1, -1);
visitEnd();
}
}
/**
convertArgumentTypes代码的作用是在生成Lambda表达式的字节码时,将SAM(Single Abstract Method,单一抽象方法)接口的参数类型转换为实现方法的参数类型。这是Lambda表达式实现的一部分,确保方法调用时参数类型匹配。
### 代码解释
1. **初始化变量**:
- `int lvIndex = 0;`:局部变量索引初始化为0。
- `boolean samIncludesReceiver = implIsInstanceMethod && invokedType.parameterCount() == 0;`:判断是否需要包含接收者(this),即实现方法是实例方法且调用类型参数数量为0。
- `int samReceiverLength = samIncludesReceiver ? 1 : 0;`:如果包含接收者,则接收者长度为1,否则为0。
2. **处理接收者**:
如果`samIncludesReceiver`为`true`,则需要处理接收者:
- 通过`Class<?> rcvrType = samType.parameterType(0);`获取接收者的类型。
- 使用`visitVarInsn(getLoadOpcode(rcvrType), lvIndex + 1);`将接收者加载到栈顶。
- `lvIndex += getParameterSize(rcvrType);`更新局部变量索引。
- `convertType(rcvrType, implDefiningClass, instantiatedMethodType.parameterType(0));`将接收者类型转换为实现方法定义的类型。
3. **处理SAM接口的参数**:
- `int samParametersLength = samType.parameterCount();`获取SAM接口参数的数量。
- `int argOffset = implMethodType.parameterCount() - samParametersLength;`计算实现方法参数与SAM接口参数的偏移量。
- 循环遍历SAM接口的参数:
- `Class<?> argType = samType.parameterType(i);`获取当前参数的类型。
- `visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), lvIndex + 1);`将参数加载到栈顶。
- `lvIndex += getParameterSize(argType);`更新局部变量索引。
- `convertType(argType, implMethodType.parameterType(argOffset + i), instantiatedMethodType.parameterType(i));`将参数类型转换为实现方法的参数类型。
### 关键函数和变量解释
- `implIsInstanceMethod`:表示实现方法是否为实例方法。
- `invokedType`:调用类型,Lambda表达式的目标类型。
- `samType`:SAM接口的方法类型。
- `implDefiningClass`:实现方法所在的类。
- `instantiatedMethodType`:实例化方法的类型。
- `implMethodType`:实现方法的类型。
- `getLoadOpcode(Class<?> c)`:根据参数类型获取相应的加载指令。
- `getParameterSize(Class<?> c)`:获取参数所占的大小,用于更新局部变量索引。
- `convertType(Class<?> src, Class<?> dst, Class<?> bridgeType)`:将源类型转换为目标类型,可能涉及到类型的自动装箱或拆箱。
这段代码是Lambda表达式实现的关键部分,确保了类型安全的方法调用,通过动态生成的字节码来实现Lambda表达式的功能。
*/
private void convertArgumentTypes(MethodType samType) {
int lvIndex = 0;
// 判断是否为实例方法且调用类型参数数量为0
boolean samIncludesReceiver = implIsInstanceMethod &&
invokedType.parameterCount() == 0;
// 如果包含接收者,则长度为1,否则为0
int samReceiverLength = samIncludesReceiver ? 1 : 0;
if (samIncludesReceiver) {
// 如果包含接收者,加载接收者参数
Class<?> rcvrType = samType.parameterType(0);
visitVarInsn(getLoadOpcode(rcvrType), lvIndex + 1);
lvIndex += getParameterSize(rcvrType);
// 转换接收者类型
convertType(rcvrType, implDefiningClass, instantiatedMethodType.parameterType(0));
}
// 获取SAM类型的参数数量
int samParametersLength = samType.parameterCount();
// 计算实现方法类型参数与SAM类型参数的偏移量
int argOffset = implMethodType.parameterCount() - samParametersLength;
for (int i = samReceiverLength; i < samParametersLength; i++) {
// 加载SAM类型的参数
Class<?> argType = samType.parameterType(i);
visitVarInsn(getLoadOpcode(argType), lvIndex + 1);
lvIndex += getParameterSize(argType);
// 转换参数类型
convertType(argType, implMethodType.parameterType(argOffset + i), instantiatedMethodType.parameterType(i));
}
}
/**
* 根据实现方法的类型返回相应的字节码指令操作码。
*
* @return int 返回对应的字节码指令操作码。
* @throws InternalError 如果遇到未预期的实现方法类型,则抛出内部错误。
*/
private int invocationOpcode() throws InternalError {
switch (implKind) {
case MethodHandleInfo.REF_invokeStatic:
return INVOKESTATIC; // 静态方法调用
case MethodHandleInfo.REF_newInvokeSpecial:
return INVOKESPECIAL; // 特殊构造方法调用
case MethodHandleInfo.REF_invokeVirtual:
return INVOKEVIRTUAL; // 虚方法调用
case MethodHandleInfo.REF_invokeInterface:
return INVOKEINTERFACE; // 接口方法调用
case MethodHandleInfo.REF_invokeSpecial:
return INVOKESPECIAL; // 特殊方法调用,如私有方法、实例初始化方法等
default:
throw new InternalError("Unexpected invocation kind: " + implKind); // 遇到未知的调用类型,抛出错误
}
}
}
/**
* 获取参数类型所占的槽位大小
* @param c 参数的类对象
* @return 参数所占的槽位数
*/
static int getParameterSize(Class<?> c) {
if (c == Void.TYPE) {
return 0; // Void类型不占槽位
} else if (c == Long.TYPE || c == Double.TYPE) {
return 2; // Long和Double类型占两个槽位
}
return 1; // 其他类型占一个槽位
}
/**
* 根据类类型获取对应的加载指令操作码
* @param c 类对象
* @return 加载指令的操作码
*/
static int getLoadOpcode(Class<?> c) {
if(c == Void.TYPE) {
throw new InternalError("Unexpected void type of load opcode"); // Void类型不应该加载
}
return ILOAD + getOpcodeOffset(c); // 根据类型偏移获取具体的加载指令
}
/**
* 根据类类型获取对应的返回指令操作码
* @param c 类对象
* @return 返回指令的操作码
*/
static int getReturnOpcode(Class<?> c) {
if(c == Void.TYPE) {
return RETURN; // Void类型使用RETURN指令
}
return IRETURN + getOpcodeOffset(c); // 根据类型偏移获取具体的返回指令
}
/**
* 获取基本类型对应的操作码偏移量
* @param c 类对象
* @return 操作码的偏移量
*/
private static int getOpcodeOffset(Class<?> c) {
if (c.isPrimitive()) {
if (c == Long.TYPE) {
return 1; // Long类型偏移量为1
} else if (c == Float.TYPE) {
return 2; // Float类型偏移量为2
} else if (c == Double.TYPE) {
return 3; // Double类型偏移量为3
}
return 0; // 其他基本类型偏移量为0
} else {
return 4; // 引用类型偏移量为4
}
}
}