Verwenden von Methoden- und Variablenhandles in Java für den Zugriff und die Bearbeitung von Laufzeitobjekten

Reflection und Methoden-/Var-Handles sind zwei leistungsstarke Funktionen in Java, die es Entwicklern ermöglichen, zur Laufzeit auf Objekte zuzugreifen und diese zu bearbeiten. Sie unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise, wie sie auf Objekte zugreifen und damit umgehen.

Sehen wir uns ein Beispiel an, wie man mithilfe von Reflektion auf eine Methode in einer Klasse zugreift. Wir beginnen mit einer einfachen Klasse namens „MyClass“, die über eine private String-Variable und eine Getter-Methode für diese Variable verfügt. Um dieses Objekt zu erstellen, können wir die normale Instanziierung verwenden:

MyClass objectInstance = new MyClass("John Doe");

Um mithilfe der Reflektion auf die Methode zuzugreifen, müssen wir zunächst die Klasse unserer Objektinstanz mithilfe der Methode getClass() abrufen. Dann können wir die Methode getDeclaredMethod() verwenden, um die Methode zu finden, auf die wir zugreifen möchten, in diesem Fall „getName“. Schließlich müssen wir die Methode mit der Methode invoke() aufrufen und unsere Objektinstanz übergeben. Hier ist der Code für diesen Prozess:

Class<?> clazz = objectInstance.getClass();
Method method = clazz.getDeclaredMethod("getName");
String value = (String) method.invoke(objectInstance);
System.out.println(value); // prints "John Doe"

Andererseits bieten Methodenhandles in der MethodHandles-Klasse eine sicherere und optimiertere Möglichkeit, auf Methoden zuzugreifen. Dies liegt daran, dass sie speziell für diesen Zweck entwickelt und für die JVM-Optimierung erweitert wurden.

Die Verwendung von Methodenhandles für den Zugriff auf eine Methode ähnelt der Verwendung von Reflektion. Wir beginnen damit, die Klasse unserer Objektinstanz zu erhalten. Anschließend verwenden wir die Methode findVirtual() für MethodHandles, um nach der Methode zu suchen, auf die wir zugreifen möchten. Als nächstes rufen wir die Methode mit der Methode invoke() auf und übergeben unsere Objektinstanz. Hier ist der Code für diesen Prozess:

Class<?> clazz = objectInstance.getClass();
MethodHandle handle = MethodHandles.lookup().findVirtual(clazz, "getName", methodType(String.class));
String value = (String) handle.invoke(objectInstance);
System.out.println(value);  // Prints “John Doe”

Es gibt jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Möglichkeiten von Methodenhandles. Sie können Aufgaben wie das Instanziieren von Klassen nicht bewältigen, was mit Reflexion möglich ist.

Um die Leistungsfähigkeit von Methodenhandles zu demonstrieren, werfen wir einen Blick darauf, wie sie verwendet werden können, um direkt auf ein privates Feld in einer Klasse zuzugreifen. Nehmen wir an, unsere Klasse „MyClass“ hat eine private String-Variable namens „name“. Wir könnten Reflektion verwenden, um darauf zuzugreifen, aber die Verwendung von Methodenhandles ist eine sicherere Alternative.

Um mithilfe von Reflektion direkt auf ein privates Feld zuzugreifen, müssen wir zunächst die Klasse unserer Objektinstanz abrufen. Dann verwenden wir die Methode getDeclaredField(), um das Feld zu finden, auf das wir zugreifen möchten, in diesem Fall „name“. Da dieses Feld jedoch privat ist, müssen wir die Methode setAccessible() verwenden, um seine Zugänglichkeit auf „true“ zu setzen. Schließlich können wir die Methode get() verwenden, um den Wert des Feldes abzurufen. Hier ist der Code für diesen Prozess:

Class<?> clazz = objectInstance.getClass(); 
Field field = clazz.getDeclaredField("name"); 
field.setAccessible(true); 
String value = (String) field.get(objectInstance);
System.out.println(value); // prints “John Doe”

Bei Verwendung von Methodenhandles ist der Vorgang ähnlich. Wir beginnen damit, die Klasse unserer Objektinstanz abzurufen, und verwenden dann die Methode privateLookupIn() für MethodHandles, um die Zugriffsmodifikatoren des Felds zu berücksichtigen (da es privat ist). Als nächstes verwenden wir die Methode findVarHandle(), um das Feld zu finden, auf das wir zugreifen möchten. Schließlich können wir die Methode get() verwenden, um ihren Wert abzurufen. Hier ist der Code für diesen Prozess:

Class<?> clazz = objectInstance.getClass(); 
VarHandle handle = MethodHandles.privateLookupIn(clazz, MethodHandles.lookup()).findVarHandle(clazz, "name", String.class);
String value = (String) handle.get(objectInstance);
System.out.println(value); // prints “John Doe”

Aus Leistungsgründen wird empfohlen, das Handle statisch zu instanziieren. Dazu ist jedoch die Kenntnis des Namens der Klasse erforderlich. Wenn Sie den Namen der Klasse nicht kennen, ist die Verwendung dieses Ansatzes nicht möglich.

Eine Einschränkung von Methodenhandles besteht darin, dass sie keine Möglichkeit bieten, geprüfte Ausnahmen zu behandeln. Verschiedene Vorgänge an Methodenhandles und Var-Handles lösen geprüfte Ausnahmen aus, die abgefangen und im Produktionscode deklariert werden müssen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Methoden- und Variablenhandles im JDK eine Reihe fokussierter Funktionen zum Auffinden von Klassenmetadaten und zum Zugriff auf Methoden und Felder außerhalb der normalen Java-Einschränkungen bereitstellen. Sie decken zwar nicht alle Möglichkeiten der Reflexion ab, bieten aber sicherere und optimiertere Alternativen für diese Aufgaben.

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